趙 娟 楊 博 張紅斌 郭 玥

（1. 國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京 102209；2. 遼寧電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，沈陽 110015）

基于層次分析法的配電網(wǎng)項目緊迫性評價方法研究

趙 娟1楊 博2張紅斌1郭 玥1

（1. 國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京 102209；2. 遼寧電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，沈陽 110015）

根據(jù)配電網(wǎng)的特點，本文提出110kV配電網(wǎng)項目緊迫性綜合評價方法。該方法基于層次分析法原理，建立了110kV電網(wǎng)項目緊迫性評價指標(biāo)體系，基于模糊隸屬度法，確定了評價標(biāo)準(zhǔn)的計算方法，實現(xiàn)了定量分析電網(wǎng)項目排序的綜合評價方法。該方法考慮了評價指標(biāo)重要程度對總評值的貢獻(xiàn)度，能夠更精準(zhǔn)的給出評價樣本的綜合得分水平。通過對某110kV項目開展評價分析，驗證了該方法的有效性和實用性。

配電網(wǎng)；評價指標(biāo)；層次分析法

當(dāng)前，電網(wǎng)公司高度重視配電網(wǎng)發(fā)展，每年對配電網(wǎng)投資巨大，并逐年加大投資，重點安排解決電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)項目，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)得到明顯改善，供電能力、供電質(zhì)量和裝備水平得到大幅提升。但是，長久以來，配電網(wǎng)項目的安排主要是依靠基層電力人員按經(jīng)驗提需求，未考慮整體規(guī)劃，項目安排時序科學(xué)性不足，同時也缺乏對項目重要性的評判依據(jù)，有必要針對項目優(yōu)選進(jìn)行深入研究。

目前，配電網(wǎng)評價研究工作主要針對配電網(wǎng)規(guī)劃或現(xiàn)狀電網(wǎng)性能的評估，對于單個項目的評價研究較少，并且傳統(tǒng)配電網(wǎng)項目評價主要考慮項目投入帶來的經(jīng)濟(jì)效益，并未考慮項目投入對電網(wǎng)安全性和技術(shù)性的提升。

文獻(xiàn)[2]應(yīng)用層次分析法建立配電網(wǎng)綜合評價體系，對于線路及變電站項目的建設(shè)改造時序主要考慮存在問題的多寡，但是對問題嚴(yán)重程度未進(jìn)行分析。文獻(xiàn)[3]提出了基于熵權(quán)法和灰色關(guān)聯(lián)分析法的輸電網(wǎng)規(guī)劃方案綜合決策方法，采用改進(jìn)的灰色關(guān)聯(lián)分析法確定規(guī)劃的最優(yōu)方案，采用熵權(quán)法確定評價指標(biāo)的權(quán)重。文獻(xiàn)[4-5]將模糊綜合評判應(yīng)用于輸電網(wǎng)規(guī)劃和輸變電工程項目，應(yīng)用專家經(jīng)驗結(jié)合模糊多目標(biāo)評判決策理論開展項目決策。

本文基于層次分析法提出110kV電網(wǎng)項目評價方法。利用層次分析法將配電網(wǎng)中壓項目評價總目標(biāo)分解為不同層級的評價指標(biāo)，利用模糊隸屬度法計算評價指標(biāo)分值，利用判斷矩陣法確定評價指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。最后通過實證分析論證方法的有效性和實用性。

1 110kV配電網(wǎng)項目評價指標(biāo)的選取

圍繞發(fā)展戰(zhàn)略、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、發(fā)展需求、政策等方面，研究影響電網(wǎng)項目評價的因素，從全系統(tǒng)角度考慮，配電網(wǎng)評價指標(biāo)體系的中間準(zhǔn)則層可由4類指標(biāo)構(gòu)成，分別是緊迫性、重要性、政策性和可行性[12]。

基于上述考慮，本文建立110kV配電網(wǎng)項目緊迫性評價指標(biāo)體系，評價指標(biāo)內(nèi)容如圖1所示。

圖1 110kV配電網(wǎng)項目評價指標(biāo)體系

2 110kV配電網(wǎng)項目綜合評價方法

2.1 層次分析法概述

層次分析法（analytic hierarchy process, AHP）是1977年由Satty提出的一種實用的多準(zhǔn)則決策方法[10]。該方法以其定性與定量相結(jié)合處理各種決策問題，具有系統(tǒng)、靈活、簡潔的優(yōu)點。AHP的核心思想是將復(fù)雜問題分解為清晰的層次結(jié)構(gòu)來反映，通過指標(biāo)的兩兩比較，用相對標(biāo)度將指標(biāo)的判斷標(biāo)量化，并逐層建立判斷矩陣，然后求解判斷矩陣的權(quán)重，最后計算方案的綜合權(quán)重并排序。

基于AHP的綜合評判決策包括以下步驟：

1）建立層次結(jié)構(gòu)。

2）形成判斷矩陣。

3）判斷矩陣一致性校驗。

4）判斷矩陣權(quán)重求解。

5）綜合權(quán)重計算和排序。

2.2 指標(biāo)值量化處理

利用模糊隸屬度法確定評價標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)模糊數(shù)學(xué)理論，評價指標(biāo)可分為正向指標(biāo)、逆向指標(biāo)和中間型指標(biāo)3類[2]。不同類型的指標(biāo)采用對應(yīng)的隸屬函數(shù)進(jìn)行無量綱化處理，根據(jù)實際情況，利用線性插值方法構(gòu)造簡易函數(shù)。

1）正向指標(biāo)

正向指標(biāo)表示指標(biāo)數(shù)值越大越好，可構(gòu)造以下隸屬函數(shù)，即

2）逆向指標(biāo)

逆向指標(biāo)表示指標(biāo)數(shù)值越小越好，可構(gòu)造以下隸屬函數(shù)，即

3）中間型指標(biāo)

中間型指標(biāo)表示指標(biāo)越接近于區(qū)間中部效果越好，可構(gòu)造以下隸屬函數(shù)，即

2.3 評價指標(biāo)權(quán)重的確定

采用判斷矩陣法確定指標(biāo)權(quán)重。對同級各指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，判斷其相對重要性，構(gòu)造判斷矩陣；計算判斷矩陣的最大特征根和特征向量，經(jīng)一致性檢驗和歸一化處理后得到各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。

判斷矩陣是不同要素之間開展兩兩比較形成的矩陣，要素之間相比較的重要程度，利用“1-9互反性標(biāo)度理論”量化實現(xiàn)，見表1。假設(shè)有n個指標(biāo)參與比較，每個指標(biāo)i均要與其余n-1個指標(biāo)進(jìn)行比較，形成一個行向量，比較的結(jié)果記為aij，最終將形成一個n×n的方陣，即為判斷矩陣。

表1 1-9互反性標(biāo)度

2.4 綜合評價方法

應(yīng)用層次分析法進(jìn)行綜合分析評價的基本公式如下：

式中，Sk表示k級某個指標(biāo)評分；n表示該指標(biāo)對應(yīng)的k+1級指標(biāo)的個數(shù)；Sjk+1代表k+1級第j個指標(biāo)經(jīng)無量綱化處理后的分值；Wjk+1表示第j個指標(biāo)的權(quán)重。

3 應(yīng)用舉例

以某110kV變電站擴(kuò)建工程為例。

按照判斷矩陣法計算緊迫性、重要性、政策性和可行性4個一級指標(biāo)的權(quán)重，分別為0.4、0.3、0.15、0.15。

3.1 緊迫性

按照項目類別提出項目緊迫性的二級指標(biāo)，電網(wǎng)安全性項目緊迫性要求最高，其次是解決電網(wǎng)供電可靠性，再次是提升電網(wǎng)供電能力，最后供電質(zhì)量項目。每個二級指標(biāo)根據(jù)項目解決的具體問題緊迫程度進(jìn)行分類，建立三級指標(biāo)，按照判斷矩陣法建立權(quán)重范圍，見表2。

本項目功能，該變電站所處市區(qū)負(fù)荷增長速度快、容載比不足，規(guī)劃該項目，屬于滿足負(fù)荷發(fā)展需求新建變電項目。

計算指標(biāo)分值，無量綱化處理指標(biāo)：

1）負(fù)荷增長率低于7%。

表2 建立三級指標(biāo)

2）負(fù)荷增長率低于12%，大于7%：

3）負(fù)荷增長率大于12%：

（x為容載比）

該地區(qū)負(fù)荷增長率為13%，標(biāo)準(zhǔn)化公式采用第三個，容載比為1.33，無量綱化后分值為100。該項得分應(yīng)該取分區(qū)間段的最高權(quán)重，該項得分為31。

3.2 重要性

項目重要性指標(biāo)評價，是從項目產(chǎn)生影響的重要程度，建立評價標(biāo)準(zhǔn)，下面研究不同指標(biāo)的評價標(biāo)準(zhǔn)。

按照判斷矩陣法計算所在地性質(zhì)、項目相互制約條件、項目的地位、電壓等級和問題嚴(yán)重程度5個二級指標(biāo)的權(quán)重，分別為0.27、0.1、0.17、0.17、0.3。

人們常說，孩子是花朵。這些花朵中有的是應(yīng)季而開，綻放得絢麗多彩；有的則需要園丁的辛勤而細(xì)心地栽培和呵護(hù)。如果讓蓓蕾也開放出奪目的花朵，我們班主任就要用更多愛的源泉，去催開秋冬的蓓蕾。有經(jīng)驗的園丁都知道催開秋冬的蓓蕾是一門技術(shù)，更是一門藝術(shù)。

1）所在地性質(zhì)

指標(biāo)考慮所在地經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、負(fù)荷密度和負(fù)荷發(fā)展預(yù)測。負(fù)荷密度越高，說明發(fā)展水平越快，指標(biāo)分值越高。三級指標(biāo)權(quán)重范圍見表3。

表3 三級指標(biāo)權(quán)重范圍

2）項目相互制約條件

該指標(biāo)表示項目配套條件準(zhǔn)備情況，配套越充分項目，得分越高，見表4。

表4 項目制約條件得分

3）項目的地位

根據(jù)項目在電網(wǎng)中所起的作用打分，原則上樞紐工程作用大于一般工程。項目在電網(wǎng)中所起作用越高，打分越高，見表5。

表5 項目在電網(wǎng)中所起作用得分

4）電壓等級

評價該電壓等級與其他電壓等級重要性比較，可將該指標(biāo)的數(shù)值與技術(shù)導(dǎo)則中的安全裕度進(jìn)行對比，差距越大表明項目建設(shè)越緊迫性，指標(biāo)得分越高。

負(fù)荷增長速度越快的地區(qū)，項目建設(shè)改造越迫切，指標(biāo)得分越高，見表6。

表6 項目改造與電壓等級得分

5）問題嚴(yán)重程度

根據(jù)項目造成的事故影響程度，所供負(fù)荷重要級別評分，事故影響程度越大，負(fù)荷重要程度級別越高，打分越高，見表7。

表7 問題嚴(yán)重程度得分

從所在地性質(zhì)來看，屬于地級市的核心區(qū)，屬于A類地區(qū)，指標(biāo)權(quán)重參考值范圍是0.75～1。該市區(qū)負(fù)荷密度中等偏上，選擇中等權(quán)重值，分值6.5分。

項目相互制約條件，該項目為擴(kuò)建項目，電源和供電配套均已具備，權(quán)重范圍為1，得分3分。

項目的地位來看，項目提供地區(qū)供電能力，在電網(wǎng)的地位屬于一般工程，指標(biāo)權(quán)重得分參考值范圍是0.2～0.6，該變電站負(fù)載率較高，在提升供電能力和加強(qiáng)供電可靠性方面，比較重要，權(quán)重選擇0.6，得分3分。

電壓等級指標(biāo)，從建設(shè)急迫程度看，110kV電網(wǎng)城區(qū)容載比低，負(fù)荷增速快，屬于應(yīng)加快建設(shè)等級，指標(biāo)得分權(quán)重參考值范圍是0.6～1，權(quán)重選擇0.8，得分4分。

問題嚴(yán)重程度指標(biāo)，項目供電負(fù)荷為一般負(fù)荷，指標(biāo)得分權(quán)重參考值范圍是0.22～0.56，相對重要用戶為鄭州綜合交通樞紐公路客運站主體站房區(qū)、高鐵新客站公交與出租車廣場，權(quán)重選擇0.33，得分3分。

3.3 政策性

項目政策性指標(biāo)評價，是從電網(wǎng)發(fā)展投資重點要求，以及新材料、新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的角度建立評價標(biāo)準(zhǔn)，二級指標(biāo)投資重點及新技術(shù)指標(biāo)權(quán)重為0.87、0.13，下面研究三級指標(biāo)的評價標(biāo)準(zhǔn)范圍。

1）投資重點

國網(wǎng)公司提出的發(fā)展規(guī)劃重點，國網(wǎng)公司統(tǒng)一部署的，政策性評價標(biāo)準(zhǔn)最高，用戶墊資項目既不用公司出資，又能提升電網(wǎng)性能，評價標(biāo)準(zhǔn)最高；其次是省公司統(tǒng)一部署的重點項目；再次是地市公司提需求項目，見表8。

表8 投資重點項目得分

2）新技術(shù)

公司推薦使用新技術(shù)、新材料、新標(biāo)準(zhǔn)，也是電網(wǎng)發(fā)展的一項基本政策，見表9。

表9 使用新技術(shù)的得分

從投資重點指標(biāo)看，為地市公司提需求項目，指標(biāo)得分權(quán)重參考值范圍是0.23～0.39，新鄉(xiāng)市為河南一般城市，權(quán)重選擇0.23，得分3分。

新技術(shù)指標(biāo)看，未使用新技術(shù)、新材料，得分為0。

3.4 可行性

根據(jù)變電站站址和線路路徑確定的評估情況給出分值，取得國土協(xié)議，具備建設(shè)條件，各項賠償意向已確定；通用設(shè)計、環(huán)保和能耗指標(biāo)符合要求給滿分；符合經(jīng)濟(jì)性評價要求，經(jīng)濟(jì)性好得滿分，不滿足情況酌情扣分，見表10。

表10 可行性得分

可行性指標(biāo)綜合考慮國土、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、投資管理情況，綜合評價得分是13分。

3.5 綜合評價得分

綜合各項指標(biāo)得分，總分值是66.5分，具體指標(biāo)得分見表11。電網(wǎng)項目對可靠性提升的影響。進(jìn)一步對電網(wǎng)建設(shè)項目進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評估，衡量項目的效益并進(jìn)行二次排序，通過可靠性提升和經(jīng)濟(jì)效益的綜合分析，得出項目的最優(yōu)建設(shè)順序。

本案例項目所在地區(qū)容載比較低，負(fù)載率較高，項目提升供電可靠性能力較高，項目所在地區(qū)負(fù)荷仍存在快速增長階段，經(jīng)濟(jì)效益高，通過對該地區(qū)110kV項目兩兩比較，項目得分為中上。

按照實際情況定性分析評價項目，該項目建設(shè)的主要目的是為滿足供電需求，從緊迫性、政策需求和項目重要性角度看均為一般，分?jǐn)?shù)偏低，更符合實際情況，但利用后者方法，僅考慮了可靠性提升和經(jīng)濟(jì)性，評價結(jié)果得分為中上。本文提出的方法考慮全面，指標(biāo)細(xì)化，更符合實際需求，并且進(jìn)行了指標(biāo)得分量化，明確項目不同類型指標(biāo)得分，更有指導(dǎo)意義。

4 結(jié)論

表11 綜合評價得分

總體上來說，該項目得分偏低，開展項目排序工作，排序靠后，緊迫性和重要性程度為一般。

3.6 基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)程度評估的電網(wǎng)建設(shè)項目優(yōu)化排序方法[11]

以往的項目排序評價方法考慮方面比較單一，強(qiáng)化經(jīng)濟(jì)效益考慮。以基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)程度評估的電網(wǎng)建設(shè)項目優(yōu)化排序方法為例，主要考慮項目對電網(wǎng)的可靠性作用和經(jīng)濟(jì)效益。

該方法，根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點及各電壓等級變電站的關(guān)聯(lián)關(guān)系，提出網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)程度評估模型，考查

本文提出基于層次分析法的110kV電網(wǎng)項目緊迫性評價方法，建立項目評價指標(biāo)體系。該方法基于層次分析法，對110kV配電網(wǎng)項目評價樣本建立層次化結(jié)構(gòu)模型，該方法全面地反映110kV配電網(wǎng)項目評價指標(biāo)的各方面屬性，評價結(jié)果準(zhǔn)確，能更好的指導(dǎo)項目安排決策工作，促進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)項目排序工作科學(xué)合理，提高投入的精準(zhǔn)性。

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Research on the Evaluation Method of 110kV Distribution Network Project based on Analytic Hierarchy Process

Zhao Juan1Yang Bo2Zhang Hongbin1Guo Yue1
(1. State Power Economic Research Institute, Beijing 100052;
2. State Grid Liaoning Electric Power Co., Ltd, Economic and Technological Research Institute, Shenyang 110015)

According to the characteristics of distribution network, a comprehensive evaluation method of 110kV distribution network project is put forward. Based on hierarchical analysis method, the 110kV distribution network project evaluation index system is established. Based on fuzzy membership degree method, the calculation method of evaluation criteria and the quantitative analysis methods for comprehensive evaluation of distribution network project scheduling are determined. Considering the contribution of evaluation index importance degree to overall evaluation, it is possible to give a more accurate evaluation score level for evaluation samples. The effectiveness and practicability of the method are verified by the evaluation and analysis of an 110kV distribution network project.

distribution network; evaluation index; analytic hierarchy process

趙 娟（1986-），女，碩士，工程師，主要從事配電網(wǎng)規(guī)劃、配電網(wǎng)評價方面的研究工作。