喻小寶，譚忠富

(華北電力大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院， 北京 102206)

改進霍爾三維視角下智能電網(wǎng)差異化評價研究

喻小寶，譚忠富

(華北電力大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院， 北京 102206)

對于智能電網(wǎng)差異化評價問題，文章通過分析將綜合評價差異化問題轉(zhuǎn)變?yōu)闄?quán)重差異化問題，并對傳統(tǒng)霍爾三維模型進行改進，將權(quán)重差異化細化到四維模型中，考慮了不同地區(qū)由于資源不同而導(dǎo)致的智能電網(wǎng)建設(shè)側(cè)重點不同對權(quán)重的影響，最后結(jié)合脫鉤指數(shù)的理論對不同地區(qū)的智能電網(wǎng)建設(shè)評價情況展開研究。文章以北京、天津和河北為研究對象，探討了模型在智能電網(wǎng)差異化評價中的應(yīng)用。結(jié)果表明，四維模型結(jié)合脫鉤指數(shù)能夠合理地對不同地區(qū)的智能電網(wǎng)建設(shè)進行差異化評價。

差異化；霍爾三維；脫鉤指數(shù)；權(quán)重；綜合評價

0 引 言

當前，國內(nèi)外對于多指標綜合評價的研究很多，國內(nèi)學(xué)者易平濤[1]等針對多指標動態(tài)獎勵或懲罰的評價問題，提出運用修正因子和修正函數(shù)對多指標進行縱向與橫向修正的多指標動態(tài)綜合評價修正方法；劉鴻雁[2]認為當前多指標綜合評價方法發(fā)展不完善，在指標體系構(gòu)建、評價方法選擇、數(shù)據(jù)標準化等操作程序中存在問題，并提出相關(guān)建議；劉敦楠[3]等利用TOPSIS法對被評價對象連續(xù)期間的指標值進行動態(tài)處理，改進了動態(tài)綜合評價矩陣，使評價結(jié)果體現(xiàn)出被評價對象各個指標連續(xù)期間的綜合動態(tài)水平。國外學(xué)者[4]將多指標評價運用到能源效率評價上，采用AHP與三維結(jié)構(gòu)模型對指標評價進行分析；還有一些學(xué)者[5]采用了其他的方法論對多指標綜合評價展開研究。

然而，對于多指標差異化評價的研究并不多，大多數(shù)學(xué)者都是僅僅從單個指標的視角進行分析而缺乏系統(tǒng)化研究。段贊君[6]通過差異化的5個部分品牌、產(chǎn)品、營銷、服務(wù)和其它方面的分析，由客戶打分和專家打分兩個角度，用指標分值法和層次分析法對公司差異化開展研究；曾鳴等[7]采用改進型層次分析法對電力客戶按用電類別分別進行信用與風(fēng)險等級評價，根據(jù)評價結(jié)果制定電費回收及欠費風(fēng)險防范的差異化服務(wù)措施,并對電力客戶的信用結(jié)構(gòu)及信用發(fā)展趨勢加以分析。而且，對智能電網(wǎng)建設(shè)評價的研究以靜態(tài)評價為主，評價的標準過于單一，導(dǎo)致評價結(jié)果缺乏科學(xué)性與可比性。本文提出一種兼顧地域差異和貢獻差異的動態(tài)評價思路。

本文基于霍爾三維視角，并對其進行改進，構(gòu)建差異化評價四維結(jié)構(gòu)圖，從系統(tǒng)化角度對差異化分析評價。差異化主要體現(xiàn)在評價權(quán)重的部分，通過貢獻差異性、空間差異性來計算權(quán)重，反映出評價的差異性；通過對脫鉤指數(shù)的分析來反映評價的時間差異性。最后，本文以北京、天津與河北為研究對象，探討了智能電網(wǎng)差異化評價的合理性。

1 霍爾三維理論及其改進

霍爾三維結(jié)構(gòu)理論[8-9]是由美國貝爾電話公司通信工程師和系統(tǒng)工程專家霍爾于1969年提出來的，也稱為霍爾方法論?；魻柸S結(jié)構(gòu)使用時間維、邏輯維和知識維3個維度組成的立體空間結(jié)構(gòu)，概括地表示出系統(tǒng)工程的不同階段、不同步驟以及所涉及的專業(yè)知識?；魻柸S結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)工程活動按照時間維分為7個階段，按照邏輯維分為7個步驟，同時再考慮相關(guān)的專業(yè)知識?；魻柸S結(jié)構(gòu)為解決系統(tǒng)問題，特別是大型復(fù)雜的系統(tǒng)問題提供了一種新的思維方法。作為運用系統(tǒng)工程來解決實際問題的方法論基礎(chǔ)，霍爾三維結(jié)構(gòu)已經(jīng)在社會、經(jīng)濟、軍事、教育、區(qū)域規(guī)劃、農(nóng)業(yè)、物流等各個領(lǐng)域得到了廣泛采用。

然而，霍爾三維結(jié)構(gòu)應(yīng)用到智能電網(wǎng)綜合差異化評價中需要對其進行改進，才能滿足差異化評價的要求。首先，構(gòu)建改進的四維模型，主要由4個維度組成，形成一個立體空間結(jié)構(gòu)，主要分為屬性維、貢獻維、空間維和時間維4個維度。其中，屬性維是指智能電網(wǎng)動態(tài)評價指標體系中的評價指標；貢獻維是指不同指標反映的智能電網(wǎng)建設(shè)貢獻不同，也反映不同地區(qū)對智能電網(wǎng)建設(shè)的貢獻不同；空間維是指智能電網(wǎng)動態(tài)評價中反映出不同地域間差異性的維度；時間維是指智能電網(wǎng)動態(tài)評價中反映出時間差異性的維度。將屬性維、貢獻維、空間維和時間維結(jié)合在一起就可以得到智能電網(wǎng)動態(tài)評價的四維模型，如圖1所示。

圖1 智能電網(wǎng)動態(tài)評價四維模型

屬性維：智能電網(wǎng)動態(tài)評價中將評價指標分為六大類，分別是堅強性、可靠性、高效性、經(jīng)濟性、環(huán)境友好性和互動性。每一類指標下設(shè)二級指標和三級指標，具體表1所示。

貢獻維：根據(jù)不同指標反映的貢獻不同以及不同地區(qū)的貢獻不同將四維結(jié)構(gòu)中的貢獻維分為5個部分，分別是節(jié)能減排貢獻、自愈可調(diào)貢獻、可靠電能質(zhì)量、高效資產(chǎn)利用和供電優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

空間維根據(jù)評價的對象不同而有所變動；時間維根據(jù)評價時間的不同也有所改變，此處不再贅述。

2 差異化權(quán)重計算的原理與算法

對于智能電網(wǎng)差異化評價，本文提出的方法是對評價計算權(quán)重的差異化進行研究，通過權(quán)重的差異化來體現(xiàn)不同地區(qū)的差異化。首先，根據(jù)不同屬性對智能電網(wǎng)建設(shè)的貢獻不同來計算屬性維到貢獻維的映射矩陣，即第一次修正矩陣?？紤]到研究的可行性，本文選取二級指標進行權(quán)重修正。

不同指標對智能電網(wǎng)建設(shè)的貢獻不同，根據(jù)貢獻大小對指標間關(guān)系進行對比，比較規(guī)則如下：

以αij表示指標i與指標j比較值，當i=j時，αij=1。屬性間比較規(guī)則如表2所示。

得到判斷矩陣如下所示。

k=1,2,…,5

表1 智能電網(wǎng)動態(tài)評價指標體系

表2 屬性比較規(guī)則

綜述所述，可以得到貢獻維對屬性維的第一次修正矩陣，如下：

在得到屬性維對貢獻維的映射矩陣后，還需要考慮不同地區(qū)的電網(wǎng)建設(shè)目標不同，即地域?qū)Σ煌暙I維度的差異性，構(gòu)建地區(qū)對貢獻維度的第二次修正矩陣，結(jié)合屬性維對貢獻維的映射矩陣，得到最終的修正矩陣。

首先，設(shè)定研究對象有n個地區(qū)，針對每個地區(qū)進行不同貢獻維度之間的比較，得到判斷矩陣。以某一地區(qū)為例，研究該地區(qū)對不同貢獻維度的側(cè)重關(guān)系，得到該地區(qū)的判斷矩陣，如下：

同理，對其他地區(qū)進行相同運算處理，就可以得到各地區(qū)的第二次修正矩陣，如下：

在標準權(quán)重的基礎(chǔ)上，結(jié)合兩次修正矩陣，計算得到修正權(quán)重，修正矩陣計算如下：

φ19×n=β19×5·θ5×n=

易知標準權(quán)重矩陣是一個對角矩陣，假定為κ19×19，則二級指標的修正權(quán)重計算如下：

由此就可以得到不同地區(qū)不同二級指標的修正權(quán)重，一級指標的修正權(quán)重在二級指標修正權(quán)重的基礎(chǔ)上進行整合，主要根據(jù)同一個一級指標下的二級指標權(quán)重之和占整個二級指標權(quán)重之和的比重作為一級指標的修正權(quán)重。

3 脫鉤指數(shù)的原理與算法

脫鉤指數(shù)[10-12]可以有效反映針對某一指標不同地區(qū)的發(fā)展情況，本文采用脫鉤指數(shù)的理念，對通過差異化權(quán)重計算得到的評價值進行深入研究，根據(jù)各地區(qū)各指標脫鉤指數(shù)的走勢情況，對各地區(qū)堅強智能電網(wǎng)建設(shè)的差異性進行再評價。

假定堅強性下設(shè)的三級指標m年內(nèi)數(shù)據(jù)已知，設(shè)定為xijt,i=1,2,…,11;j=1,2,…,n;t=1,2,…,m表示第j地區(qū)第i個指標第t年的數(shù)據(jù)。

結(jié)合三級指標的標準權(quán)重計算出二級指標評價值，設(shè)定為kijt,i=1,2,3;j=1,2,…,n;t=1,2,…,m，表示第j地區(qū)第i個二級指標第t年的評價值。

結(jié)合二級指標的修正權(quán)重計算出堅強性m年的評價值，設(shè)定為yijt,i=1;j=1,2,…,n;t=1,2,…,m，表示第j地區(qū)堅強性第t年的評價值。得到一個堅強性評價矩陣，如下所示：

根據(jù)堅強性評價矩陣可以計算各地區(qū)各時間段的脫鉤指數(shù)，計算如下：

由此就可以得到各地區(qū)各時間段的脫鉤指數(shù)，根據(jù)脫鉤指數(shù)大小，判斷各地區(qū)堅強性的發(fā)展情況，判定規(guī)則如下：

4 算例分析

4.1 修正權(quán)重計算

本文選取3個地區(qū)2009～2013年的實際數(shù)據(jù)進行計算分析。首先計算修正權(quán)重，修正權(quán)重是在基本權(quán)重的基礎(chǔ)上考慮貢獻差異性和地區(qū)差異性得到的，對于基本權(quán)重的設(shè)定，這里采用均值的方法，即所有指標的重要程度相同。根據(jù)專家組意見，給不同貢獻維度下不同二級指標間重要程度關(guān)系進行評分，收集評分結(jié)果，進行處理，得到貢獻維對屬性維的修正矩陣，如表3所示。

表3 貢獻維對屬性維的修正矩陣

同樣根據(jù)專家組建議，給不同地區(qū)維度下的不同貢獻目標之間的偏重程度關(guān)系進行評分，收集評分結(jié)果，得到空間維對貢獻維的修正矩陣，如表4所示。

表4 空間維對貢獻維的修正矩陣

將貢獻維對屬性維的修正矩陣與空間維對貢獻維的修正矩陣相乘，得到最終的修正矩陣；再將修正矩陣與基本權(quán)重的對角矩陣相乘，就可以得到修正權(quán)重，如表5所示。

表5 修正權(quán)重

從修正權(quán)重可以看出，各地區(qū)的一級指標權(quán)重明顯不同，這與各區(qū)域本身存在的差異性有關(guān)，有些地區(qū)發(fā)電資源豐富，因而更加偏重智能電網(wǎng)的電源建設(shè)，而有些地區(qū)屬于用電重點區(qū)域，因而更加偏重智能電網(wǎng)的需求側(cè)建設(shè)，還有些地區(qū)屬于電能輸送的重點區(qū)域，因而更加偏重智能電網(wǎng)的輸電安全穩(wěn)定性建設(shè)。根據(jù)不同地區(qū)智能電網(wǎng)建設(shè)的偏重不同，不同指標對貢獻維的不同，給予不同的權(quán)重，才能不失公平性，本文根據(jù)不同地區(qū)的地域特點所得到的修正權(quán)重更加符合公平性原則。

4.2 綜合評價分析

收集各地區(qū)三級指標2009～2013年的實際數(shù)據(jù)，首先進行標準化處理，再結(jié)合修正權(quán)重進行綜合評價值計算，根據(jù)計算過程，可以得到各一級指標的評價值以及各地區(qū)的綜合平均值，具體如表6所示。

表6 一級指標評價值

圖2 各地區(qū)綜合評價值走勢

從各一級指標的評價值來看，3個地區(qū)各有所長，北京在堅強性和環(huán)境友好性3個方面都占有優(yōu)勢；天津在經(jīng)濟性和互動性方面占有優(yōu)勢；河北在可靠性和高效性方面占有優(yōu)勢。但是從綜合評價值來判斷，河北一直以微弱優(yōu)勢保持領(lǐng)先，這表明河北雖然在智能電網(wǎng)建設(shè)各方面并不是保持第一，但是各方面建設(shè)都有所發(fā)展，導(dǎo)致在智能電網(wǎng)建設(shè)綜合評價時處于第一的位置。接下來本文選取堅強性和可靠性分析各地區(qū)智能電網(wǎng)建設(shè)各方面的發(fā)展情況。

4.2.1 堅強性

根據(jù)脫鉤指數(shù)的計算公式，對得到的各地區(qū)堅強性指標評價值進行脫鉤指數(shù)計算，并根據(jù)計算結(jié)果對各地區(qū)智能電網(wǎng)堅強性發(fā)展情況進行分析。各地區(qū)堅強性指標的脫鉤指數(shù)散點圖如圖3所示。

圖3 各地區(qū)堅強性脫鉤指數(shù)走勢

從各地區(qū)的脫鉤指數(shù)分布情況來看，結(jié)合脫鉤指數(shù)的分布情況和堅強性評價情況，發(fā)現(xiàn)盡管北京的堅強性評價值較高，但是歷年的發(fā)展情況一般，河北的評價值雖然不高，但是歷年發(fā)展情況最佳，這表明河北在智能電網(wǎng)堅強性建設(shè)方面的進步更多一些。

4.2.2 可靠性

各地區(qū)可靠性指標的脫鉤指數(shù)散點圖如圖4所示。

圖4 各地區(qū)可靠性脫鉤指數(shù)走勢

從各地區(qū)的脫鉤指數(shù)分布情況來看，說明北京的智能電網(wǎng)可靠性建設(shè)基本處于較好的發(fā)展狀態(tài)；天津的可靠性建設(shè)脫鉤指數(shù)數(shù)據(jù)表明天津的可靠性建設(shè)情況并不樂觀；河北的可靠性建設(shè)脫鉤指數(shù)的波動幅度較大，說明河北的可靠性建設(shè)并不穩(wěn)定，與智能電網(wǎng)總體建設(shè)步伐不一致。

4.2.3 綜合分析

由于各地區(qū)的智能電網(wǎng)建設(shè)側(cè)重點不同，導(dǎo)致對于不同功能建設(shè)的發(fā)展情況不同，需要對各地區(qū)的智能電網(wǎng)綜合建設(shè)評價值進行脫鉤指數(shù)分析，各地區(qū)的脫鉤指數(shù)散點圖情況如圖5所示。

圖5 各地區(qū)綜合評價脫鉤指數(shù)走勢

從各地區(qū)的脫鉤指數(shù)來看，北京的智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展情況最優(yōu)；天津的智能電網(wǎng)建設(shè)脫鉤指數(shù)處于落后地位；河北的智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展情況較好。

結(jié)合各地區(qū)的智能電網(wǎng)綜合評價值和智能電網(wǎng)建設(shè)脫鉤指數(shù)分布圖發(fā)現(xiàn)，河北的智能電網(wǎng)綜合評價值最高，但是其近年來的發(fā)展步伐不是最快；北京的智能電網(wǎng)綜合評價值雖然較低，但是其發(fā)展步伐最快，所以出現(xiàn)2013年的綜合評價值基本等于河北的綜合評價值；天津智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展處于平均水平。

5 結(jié) 論

本文對智能電網(wǎng)的差異化評價進行了探討，對傳統(tǒng)霍爾三維模型進行改造，構(gòu)建智能電網(wǎng)差異化評價四維模型，通過權(quán)重的差異化來體現(xiàn)不同地區(qū)的智能電網(wǎng)差異化評價。不同地區(qū)資源不同，對智能電網(wǎng)建設(shè)的偏重點不同，通過對權(quán)重的調(diào)整來將智能電網(wǎng)差異化評價合理化。最后結(jié)合脫鉤指數(shù)的理論，對不同地區(qū)智能電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展情況進行了分析及合理評價。

以北京、天津和河北為評價對象，采用本文提出的四維模型進行智能電網(wǎng)建設(shè)評價。根據(jù)計算得到的權(quán)重發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)的各指標權(quán)重明顯不同，結(jié)合實際情況表明權(quán)重設(shè)計合理。實證分析表明，不同地區(qū)智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展不同步，綜合評價值顯示北京與河北在智能電網(wǎng)建設(shè)總體上更優(yōu)。

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(責(zé)任編輯：林海文)

Differentiated Evaluation of Smart Grid in the Improved HallThree-dimensional Perspective

YU Xiaobao, TAN Zhongfu

(School of Economics and Management, North China Electric Power University, Beijing 102206，China)

In this paper, through analyzing, the issue of comprehensive evaluation difference is turned into the question of the weight difference as to the differentiated evaluation of smart grid. In addition, the traditional Hall three-dimensional model is improved, the weight difference is elaborated into four-dimensional model, and the effects of different construction emphasis for smart grid caused by different sources in different regions on weights are taken into account. In the end, the construction evaluation of smart grid in different areas is studied according to decoupling index theory. Taking Beijing, Tianjin and Hebei power grids as examples, the application of model to differentiated evaluation of smart grid is discussed. The results show that the combination of four-dimensional model and the decoupling index can be used to reasonably evaluate smart grid construction in different regions.

differentiation; Hall three-dimensional model; decoupling index; weight; comprehensive evaluation

1007-2322(2015)04-0042-07

A

TM7

北京市產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合培養(yǎng)研究生共建項目

2014-09-07

喻小寶(1989—)，男，博士研究生，研究方向為電力經(jīng)濟運行與能源規(guī)劃，E-mail:yuxiaobao1222@163.com；

譚忠富(1964—)，男，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為電力經(jīng)濟與能源經(jīng)濟等, E-mail:tanzhongfu@sina.com。