顧 潔，王春義，牟 宏，孫 偉

(1.上海交通大學 電力傳輸與功率交換控制教育部重點實驗室，上海 200240;2.上海交通大學 電氣工程系，上海 200240;3.國家電網(wǎng)山東省電力公司，山東 濟南 250001)

國內(nèi)外配電網(wǎng)建設項目評價方法的相關文獻資料表明，目前對于配電網(wǎng)評價的研究工作大都集中在電網(wǎng)運行方案和電網(wǎng)規(guī)劃方案的評價方面，針對具體的配電網(wǎng)建設項目評價的研究工作開展不多［1－5］。

文獻［6］采用先進的技術經(jīng)濟分析及評價方法對配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)項目進行評價，一改以往項目評價以技術指標為主、經(jīng)濟指標較少的特點，增強了項目抵御籌資風險的能力;文獻［7］則針對配電網(wǎng)規(guī)劃項目提出了一種綜合的技術和經(jīng)濟評估方法，有利于推動主動配電網(wǎng)規(guī)劃技術的發(fā)展。建立科學合理的評價指標體系是評價的前提，筆者針對電網(wǎng)規(guī)劃庫中的滾動規(guī)劃項目建立完善的配電網(wǎng)建設項目評價指標體系，以此為依據(jù)在配電網(wǎng)建設項目實際管理工作中，從技術性、必要性、經(jīng)濟性等方面對項目進行科學評價，進一步采用秩和比法與模糊分析法相結合對項目指標進行評分，為規(guī)劃建設項目的選取決策提供參考。

文獻［8］將配電網(wǎng)規(guī)劃評價指標體系分為基礎建設指標和績效指標兩部分，采用層次分析法和模糊綜合評判方法對城市的配電網(wǎng)智能規(guī)劃項目進行分析評價;文獻［9］基于城市電網(wǎng)規(guī)劃改造的特征，采用增容效益、缺電損失、DSM技術及3層構架體系等理論，以提高能源利用效率和電網(wǎng)運行效率為目標，結合模糊分析法，提出了對配電網(wǎng)規(guī)劃與改造以及評估的新思路和具體解決方案;文獻［10］建立基于模糊集相似度的項目后評價綜合評價模型，分別從項目實施全過程后評價、環(huán)境影響后評價、效益后評價研究4個方面，對市北輸變電工程項目進行了后評價。鑒于中低壓配電網(wǎng)建設項目主要面向電力用戶側(cè)，而高壓配電網(wǎng)是高壓輸電網(wǎng)和低壓配電網(wǎng)之間的紐帶，兩者定位及運行中面臨的問題有所不同，針對高壓配電網(wǎng)的評價要根據(jù)其特點進行具體的分析。筆者將基于110與35 kV電網(wǎng)規(guī)劃建設項目的特點，進一步從上述電壓等級電網(wǎng)規(guī)劃運行中面臨的主要問題出發(fā)，建立評價指標體系，考慮到部分指標難以獲得量化的評價標準，提出秩和比法與模糊隸屬函數(shù)法相結合的量化策略，以得到客觀、統(tǒng)一的指標評價結果。

1 高壓配電網(wǎng)建設項目指標體系

按照實用性、有效性、有針對性及定量分析與定性分析結合的幾大原則，結合供電公司對建設項目的對應技術經(jīng)濟要求，選取高壓配電網(wǎng)規(guī)劃建設項目的評價指標，并將指標按照相互關系，劃分為4級(指標體系中部分3級指標擴展有下屬4級指標)，具體的指標體系如表1所示［10］。

在高壓配電網(wǎng)建設項目評價指標體系中，部分定量指標可以有明確的評判標準，例如變壓器供電能力不足率中的容載比，可參考文獻［11］中對于各電壓等級容載比的規(guī)定，例如:110 kV電網(wǎng)在負荷增長率大于12%時的計劃發(fā)展要求容載比為2.0～2.2等具體要求，進一步制定明確的量化評價標準;對于定性指標，可采用逐條評分的辦法羅列出影響指標的判據(jù)，根據(jù)項目滿足該定性指標判據(jù)的情況進行打分;例如建設運行方便性指標等，可根據(jù)項目實施地點附近是否有交通線路，再根據(jù)項目現(xiàn)場所具備的交通線路情況對照打分標準得到相應的得分。對各評價指標具體分析和評價標準的逐一確定是得到項目綜合評價結果的基礎和前提，而針對其中部分定量指標，例如:不足率類指標(如供電能力不足率)、合格率類指標(如主變理論損耗合格率等)以及改善度類(如電壓降落改善率等)指標，難以提出統(tǒng)一的評價標準，這一難題如不能有效解決，則將影響評價工作的客觀性與合理性。因此，有必要研究對上述類型指標進行自動量化分檔的方法，通過將指標分檔的區(qū)間值作為模糊隸屬度函數(shù)的參數(shù)，進而對各項指標進行評分，保證評價結果的合理區(qū)分度。

表1 高壓配電網(wǎng)規(guī)劃建設項目評價指標體系Table 1 Evaluation system of high voltage distribution network planning and construction project

2 秩和比法基本原理及其應用背景

2.1 秩和比簡介

秩和比法是中國學者田鳳調(diào)于1988年提出，集古典參數(shù)估計與近代非參數(shù)統(tǒng)計各自優(yōu)點于一體的統(tǒng)計分析方法，廣泛地應用于醫(yī)療衛(wèi)生領域的多指標綜合評價、統(tǒng)計預測預報、統(tǒng)計質(zhì)量控制等方面。秩和比(RSR)指的是表中行(或列)秩次的平均值，是一個非參數(shù)計量，具有0～1區(qū)間連續(xù)變量的特征;秩和比法的基本思想是在一個n行(n評價對象)m列(m個評價指標)矩陣中，通過秩轉(zhuǎn)換，獲得無量綱的統(tǒng)計量RSR，以RSR對評價對象的優(yōu)劣進行排序或分檔排序。近年來，秩和比法開始應用于電力系統(tǒng)的電價研究方面，有文獻用秩和比法對基于用戶用電量階梯電價的檔次進行計算，該方法認為樣本的分檔次數(shù)應根據(jù)實際對象和環(huán)境進行判斷［12］。

2.2 秩和比法的應用背景

在高壓配電網(wǎng)評價指標體系中，對于諸如供電能力不足率指標中的不同電壓等級變壓器容載比區(qū)間、變壓器損耗合格率指標中的不同型號變壓器的理論損耗值、主變功率因數(shù)合格率指標中的變壓器運行的合理功率因數(shù)、變壓器負荷率合格率指標中變壓器負荷率合理區(qū)間等核心指標的評判標準可以根據(jù)相關導則［11］中的技術要求確定;而對于不足率、合格率以及改善度類指標的評定，難以確定統(tǒng)一標準，例如，計算輸電能力不足率指標時涉及到的容載比是有明確的范圍規(guī)定，但是對于該指標本身取值的優(yōu)、劣等并沒有明確、硬性的范圍規(guī)定，因此，考慮采用秩和比法通過對待篩選項目的該指標的計算值進行一系列的處理，對指標計算值進行自適應、合理的分檔。

2.3 引入秩和比法的基本思路及實現(xiàn)流程

首先采用秩和比法對不足率、合格率以及改善度類指標計算值進行分檔，得到分檔位置后將指標分檔的區(qū)間值作為模糊隸屬度函數(shù)的參數(shù)，再將各指標計算值代入相應的模糊隸屬度函數(shù)中得到指標的評分結果。

秩和比法應用在高壓配電網(wǎng)建設項目評價中的具體流程如圖1所示。結合高壓配電網(wǎng)建設項目評價的特點，得到高壓配電網(wǎng)建設項目評價中秩和比計算表達式，多項目、多指標和多項目、單指標秩和比法的RSR表達式分別為

式(1)、(2)中 n為高壓配電網(wǎng)建設項目數(shù);m為指標數(shù);R為每組指標的秩次(根據(jù)項目排序)。

n不同，RSR也不同，一般RSR值越大越好，也即RSR值永遠為高優(yōu)指標，為此必須妥善解決編秩的問題。高壓配電網(wǎng)建設項目評價中，根據(jù)每項指標的計算值就能得知該指標的項目排序情況，即可以得到該指標相應的秩次，通過每項指標的計算值計算秩和比法的RSR，進一步計算對應的累計頻率f。具體計算方法:

其中，j為該指標秩次為j的項目，n為項目總數(shù)，秩次為n的項目累積頻率為估算。將計算得到的累計頻率轉(zhuǎn)化為百分數(shù)，查閱統(tǒng)計學中《百分數(shù)與概率單位對照表》即可獲取分別對應的概率單位。

圖1 秩和比法應用的流程Figure 1 RSR application flowchart

3 基于模糊隸屬度及秩和比方法的評價指標量化

3.1 基本思路

應用模糊隸屬度及秩和比法對評價指標量化，首先對評價指標進行分類，確定評價指標的模糊隸屬度函數(shù)，進而得到參數(shù)的個數(shù)，根據(jù)評價指標的計算值使用秩和比法劃分檔次，分檔數(shù)量取決于隸屬函數(shù)中參數(shù)的個數(shù)，可以由秩和比法得到指標不同檔次的邊界值，以此作為模糊隸屬度函數(shù)的參數(shù)，進而得到指標評價結果。

3.2 評價指標的模糊隸屬函數(shù)化

考慮到所選取指標的特征，該文選用簡單可行的線性隸屬函數(shù)(梯形，三角形或半梯形等函數(shù))進行各類指標量化和標度。將指標按照其特點劃分為越小越優(yōu)型、越大越優(yōu)型和一定區(qū)間內(nèi)越優(yōu)型3種類型。

1)越小越優(yōu)型指標(如變壓器供電能力不足率指標等)的隸屬度函數(shù)表達式:

式中 a，b為待定參數(shù)，其函數(shù)圖形如圖2所示。

圖2 越小越優(yōu)型指標的隸屬度函數(shù)Figure 2 Membership function of smaller and more excellent type indicators

2)越大越優(yōu)型指標(如電壓降落改善率指標等)的隸屬度函數(shù)表達式:

式中 c，d為待定參數(shù)，其函數(shù)圖形如圖3所示。

圖3 越大越優(yōu)型指標的隸屬度函數(shù)Figure 3 Membership function of bigger and more excellent type indicators

3)一定區(qū)間內(nèi)越優(yōu)型指標(如單位建設容量成本費用指標等)的隸屬度函數(shù)表達式:

式中 a，b，c，d為待定參數(shù)，其函數(shù)圖形如圖4所示。

圖4 一定區(qū)間內(nèi)越優(yōu)型指標的隸屬度函數(shù)Figure 4 Membership function of better type indicators within a certain range

3.3 指標評價標準的秩和比分檔

對于越大越優(yōu)型和越小越優(yōu)型指標采用秩和比法將指標取值劃分為3個區(qū)間，對于一定范圍內(nèi)越優(yōu)型指標則劃分為5個區(qū)間，利用區(qū)間的邊界值確定隸屬度參數(shù)。具體流程如圖5所示。

圖5 秩和比法確定隸屬度函數(shù)參數(shù)的具體流程Figure 5 Flowchat of RSR method applied in the parameter solution of membership function

4 秩和比法與模糊隸屬度法應用于規(guī)劃項目評價的實例與分析

以某地區(qū)高壓配電網(wǎng)(35～110 kV)規(guī)劃建設項目中實際項目的成本費用指標為例，應用秩和比法進行指標量化評價。該地區(qū)待評價的規(guī)劃建設項目為36個，利用秩和比法對各項目單位造價及成本費用的RSR、累積頻率及概率單位進行分析計算，如表2所示。

若單位建設容量成本費用太高則項目的經(jīng)濟性不好，單位建設容量成本費用太低則可能影響項目的質(zhì)量，故可認為單位建設容量成本費用指標屬于一定范圍內(nèi)越優(yōu)型指標，根據(jù)表2中的概率單位分布，可采用有4個參數(shù)的梯形模糊隸屬函數(shù)來描述其指標評價結果，故將項目的概率單位劃分為5個區(qū)間，得到的具體區(qū)間劃分情況如表3所示。

根據(jù)區(qū)間上、下限所對應的項目指標具體數(shù)值，可以確定成本費用指標的模糊隸屬度函數(shù)的參數(shù)為a=18.91，b=33.80，c=59.10，d=69.02(單位為萬元/(MV·A))。

選取等區(qū)間分檔方法和等項目數(shù)量分檔方法與秩和比法分檔方法進行對比，按照等區(qū)間分檔劃分為5個區(qū)間(按照單位建設容量成本費用):［16.64，29.94］，［29.94，43.24］，［43.24，56.54］，［56.54，69.84］，［69.84，83.30］;按照等項目數(shù)量分檔劃分為5個區(qū)間，5個區(qū)間內(nèi)的項目數(shù)量分別為7，7，8，7和7。不同的分檔方式可以確定不同的模糊隸屬度函數(shù)，按照相應的模糊隸屬度函數(shù)得到指標的得分情況，如表4所示。

指標評分的離散程度越大，則對不同項目的區(qū)分程度越好，根據(jù)不同方法得到的指標評分的具體值，使用熵權法對3種方法得到的指標評分進行處理，通過最終的熵權能夠從側(cè)面反應每種方法評分的離散程度，若熵權越大則說明離散程度越高，若熵權越小則說明離散程度越小。通過計算得到3種方法的熵權，如表5所示。

表2 建設項目的單位建設容量成本費用指標秩和比法分析結果Table 2 The RSR result of the unit cost and cost index/indicator in a construction project

表3 建設項目的單位建設容量成本費用概率區(qū)間劃分結果Table 3 Probability interval division result of the unit cost and cost index/indicator in a construction project

表4 不同分檔方法指標評分情況Table 4 Indexes grading for different classing methods

表5 不同分檔方法熵權值Table 5 Entropy values of different classing methods

可見采用秩和比法分檔得到的評分計算值離散程度最大，因此，利用該方法分檔確定模糊隸屬度函數(shù)參數(shù)最優(yōu)，故采用該方法可對其他指標進行模糊隸屬度函數(shù)參數(shù)的確定。

5 結語

筆者首先建立了高壓配電網(wǎng)評價指標體系，進而根據(jù)指標體系的特點，結合秩和比法和模糊綜合分析法對評價指標進行評分。

1)針對高壓配電網(wǎng)規(guī)劃建設項目的特點及電網(wǎng)規(guī)劃運行中面臨的主要問題，建立了配電網(wǎng)規(guī)劃建設項目評價的指標體系，是對配電網(wǎng)評價指標體系的擴充。

2)融合秩和比法與模糊綜合評價法，利用秩和比法對指標計算值的分檔，將分檔的邊界值作為模糊隸屬度函數(shù)的參數(shù)，合理地解決了指標評分問題，這是對模糊綜合評價應用的一個創(chuàng)新。

該文所附算例應用結果表明:將秩和比法應用于評價指標的量化具有自適應性和區(qū)分度較強的特點，是一種有益的嘗試。

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