苗福豐 趙瓊婧 田春箏 劉永民 王世謙 王圓圓

（1.國網河南省電力公司經濟技術研究院，河南鄭州 450052；

2.中國大唐集團科學技術研究院有限公司華中分公司，河南鄭州 450052）

基于灰色加權關聯(lián)度的電網發(fā)展與經濟協(xié)調性評價方法

苗福豐1趙瓊婧2田春箏1劉永民1王世謙1王圓圓1

（1.國網河南省電力公司經濟技術研究院，河南鄭州 450052；

2.中國大唐集團科學技術研究院有限公司華中分公司，河南鄭州 450052）

本文提出基于灰色加權關聯(lián)度的協(xié)調性評價方法：首先，采用頻度法、專家咨詢和主成分法篩選出表征電網發(fā)展和經濟的評價指標體系；其次，采用主觀的層次分析法和客觀的熵權法相結合的綜合賦權法確定評價指標權重；最后，建立灰色加權關聯(lián)度模型評價電網與經濟之間的協(xié)調性。以某地區(qū)為例，驗證提出評估方法的可行性，以期為未來電網發(fā)展和規(guī)劃決策提供科學支撐。

電網；經濟；協(xié)調性；灰色加權關聯(lián)度

隨著經濟發(fā)展進入新常態(tài)，電網作為關系國計民生的基礎行業(yè)，其發(fā)展對經濟穩(wěn)增長、保態(tài)勢、調結構具有重要作用。因此，電網建設應與經濟發(fā)展階段和發(fā)展水平相適應，使電網與經濟之間相互促進協(xié)調發(fā)展［1］?？茖W評價電網發(fā)展與經濟的協(xié)調性：一方面，電網發(fā)展?jié)M足經濟和社會發(fā)展對電能的需求；另一方面，發(fā)現(xiàn)電網發(fā)展的不足，提高電網投資的針對性和有效性，提高電網企業(yè)的經濟效益。

目前，已有專家學者開展電網發(fā)展與經濟協(xié)調性的研究。葉彬［2］、李金超［3］等分析了電網自身發(fā)展的協(xié)調度；熊威［4］、楊衛(wèi)紅［5］等研究了北京和天津電網發(fā)展與區(qū)域經濟的協(xié)調性；吳鴻亮等人采用模糊積分法，從整體上評價了電網建設與社會經濟發(fā)展的協(xié)調性，但缺乏具體分析，無法解決電網發(fā)展中哪些因素對國民經濟具有重要影響。張曉紅［6］、李泓澤［7］等基于灰色理論分析了我國電力產業(yè)與經濟協(xié)調發(fā)展的趨勢，采用等權法忽視了不同指標的重要程度差別。

總體來看，當前針對電網與經濟協(xié)調發(fā)展的研究還比較少；已有研究中構建的評價模型側重于靜態(tài)評價，得出比較宏觀的協(xié)調與不協(xié)調的結論，難以通過對結果細致分析，找出導致不協(xié)調的具體因素，實用性相對不足。在此基礎上，本文提出基于灰色加權關聯(lián)度評價電網發(fā)展與經濟的協(xié)調性，以克服平均灰色關聯(lián)度模型，忽略不同指標重要程度的缺陷。并以某地區(qū)為例驗證了提出的協(xié)調性評價方法，為電網未來規(guī)劃和建設提供科學指導和決策支撐。

表1 電網發(fā)展和經濟評價指標

1 電網發(fā)展與經濟協(xié)調性評價方法

1.1 評價指標體系

評價指標作為分析電網發(fā)展和經濟協(xié)調性的載體，是表征兩子系統(tǒng)特性的基本單元，應該全面、真實地體現(xiàn)電網發(fā)展與經濟的狀態(tài)和兩者之間的關系。評價指標應滿足科學性、獨立性和可行性原則：①科學性，既不遺漏關鍵性指標，又不選擇重要性低的指標，從而使評價結果科學、可信；②獨立性，指標體系層次分明，結構清晰，指標之間具有獨立性，避免重復；③可行性，指標盡可能量化，明確界定定性指標的評分標準，確定定量指標的指標值。

本文首先對中國知識基礎設施工程數(shù)據(jù)庫中2003-2014年有關電網發(fā)展和經濟增長的指標相關文獻采用頻度法進行統(tǒng)計，選擇其中使用頻率較高的指標；然后與電力專家、經濟學者等交流和分析，基于相關性原則進行篩選；最后，結合《2014年河南統(tǒng)計年鑒》和《河南電力年鑒2014》中的相關數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計產品與服務解決方案軟件進行主成分分析，以克服指標間的相關性，確定評價電網發(fā)展和經濟協(xié)調性的指標（如表1所示）。其中，電網發(fā)展指標包括電網總資產、電網年度投資、全社會用電量、全社會最大負荷、城鄉(xiāng)人均生活用電量、35kV及以上變電容量和35kV及以上線路長度；國民經濟指標包括國內生產總值、人均國內生產總值和第三產業(yè)生產總值。

1.2 評價指標規(guī)范化

為避免評價指標不同量綱對研究結果的影響，對電網和經濟指標進行規(guī)范化處理，正向指標采用式（1），逆向指標采用式（2）。

式（1）（2）中：xi(t)為評價指標，xi(t)為評價指標規(guī)范化的值，t為時間，i為指標數(shù)。

1.3 評價指標賦權

權重的合理性影響評價結果可信度和準確性。常用的指標賦權法有熵權法和層次分析法。

熵權法是基于評價系統(tǒng)的有序度及其效用來確定指標權重，盡量消除權重計算的人為干擾，使評價結果更符合實際。其具體步驟為：①原始數(shù)據(jù)歸一化處理；②確定各評價指標的熵；③確定各評價指標的熵權。

層次分析法是對較為模糊或較為復雜決策問題采用定性與定量分析相結合的手段做出決策的簡易方法。其基本步驟為：①確定各指標因子；②構造判斷矩陣；③對判斷矩陣進行一致性檢驗；④確定權重向量。

為避免單一方法的不足，本文將主觀的層次分析法和客觀的熵值法相結合形成綜合集成賦權法，以科學確定不同評價指標的權重。各指標的綜合權重：

式（3）中：為熵權法確定的指標i權重，為層次分析法確定的指標i權重，ωi為綜合賦權法確定的指標i權重。

1.4 基于灰色加權關聯(lián)度的協(xié)調性評價方法

灰色關聯(lián)分析是灰色系統(tǒng)理論的重要內容之一，是灰關聯(lián)評估與決策、灰關聯(lián)控制的基礎。具有對樣本量的大小沒有過高的要求、不需要典型的分布規(guī)律且計算量小、定性與定量分析結果一般能夠吻合等特點。

灰色關聯(lián)度模型一般以各時點灰關聯(lián)系數(shù)的簡單算術平均數(shù)作為灰色關聯(lián)度，忽視了各個指標的重要程度。為使分析結果更符合實際，在灰色關聯(lián)度的基礎上，本文引入影響權重，采用灰色加權關聯(lián)度解決這一問題。詳細步驟如下：

①電網發(fā)展評價指標數(shù)列表示為：

(t)={(t)|t=1,2,…，m},i=1,2,…，m，m為電網指標數(shù)；國民經濟評價指標數(shù)列為(t)={(t)|t=1,2,…，l},j=1,2,…，l，l為國民經濟指標數(shù)。

表2 電網發(fā)展與國民經濟協(xié)調性等級分類

表3 2003-2014年電網指標數(shù)值

表4 2003-2014年經濟指標數(shù)值

②計算灰色關聯(lián)系數(shù)。兩系統(tǒng)指標間的關聯(lián)系數(shù)計算公式如下：

式（4）中：(t)，(t)分別為t時刻電網與國民經濟指標的規(guī)范化值；ρ為規(guī)范化系數(shù)，一般取為0.5；Cij()t是t時刻的關聯(lián)系數(shù)。將關聯(lián)系數(shù)按樣本數(shù)求其平均值可以得到一個關聯(lián)度矩陣，反映電網發(fā)展與國民經濟增長之間的相互關系。在關聯(lián)度矩陣基礎上分別按行或列求其平均值，根據(jù)其大小及對應的值域范圍，可以遴選出電網發(fā)展對國民經濟增長最主要約束因素和促進因素。

③計算灰色關聯(lián)權重。兩子系統(tǒng)各指標間的關聯(lián)權重計算公式如下：

式（5）中：ωi為電網發(fā)展指標權重；ωj為國民經濟指標權重；m為電網發(fā)展指標數(shù)；l為國民經濟指標數(shù)；ωij為電網第i個指標與經濟第j個指標的關聯(lián)權重。

④基于灰色加權關聯(lián)法構造電網發(fā)展與經濟之間的協(xié)調度評價模型，通過該模型可定量評價電網發(fā)展與國民經濟的協(xié)調程度。其計算公式為：

式（6）中：C(t)表示電網發(fā)展與國民經濟的協(xié)調度。

綜上，電網發(fā)展與經濟協(xié)調性的評價體系其主要步驟為：①通過頻度法、專家咨詢法和主成分法選擇電網發(fā)展和國民經濟的評價指標體系；②將主觀的層次分析法和客觀的熵權法相結合的綜合賦權法對評價指標進行賦權；③采用灰色加權關聯(lián)度模型評價電網發(fā)展與國民經濟之間的協(xié)調程度，④分析電網發(fā)展與國民經濟的協(xié)調度以及關鍵指標，以為未來電網規(guī)劃和建設提供決策參考。

2 算例分析

下文以某地區(qū)為例分析電網發(fā)展與經濟之間的協(xié)調性，其協(xié)調性等級分類如表2所示，表3為2003-2014年某地區(qū)電網發(fā)展指標數(shù)值，表4為2003-2014年某地區(qū)經濟指標數(shù)值。

根據(jù)電網發(fā)展與經濟協(xié)調性評價體系的主要步驟評價2003-2014年該地區(qū)電網發(fā)展與經濟的協(xié)調度，如圖1所示。

圖1 2003—2014年某地區(qū)電網發(fā)展與經濟協(xié)調度

由圖1可知：2003年該地區(qū)發(fā)展滯后，缺電嚴重，阻礙了經濟發(fā)展，使得電網發(fā)展與經濟很不協(xié)調；隨著電力體制改革的推進，該地區(qū)加大電網投資和建設，有效改善了電網狀況，電網發(fā)展與國民經濟的協(xié)調性不斷提高；2008年金融危機爆發(fā)，經濟下滑，二者協(xié)調性有所下降；隨著經濟復蘇，2012年協(xié)調性達到最高；2013—2014年，隨著經濟結構調整的深入，該地區(qū)經濟發(fā)展進入新常態(tài)，二者協(xié)調性小幅降低。總體而言，自2006年以來，電網發(fā)展與國民經濟處于基本協(xié)調狀態(tài)，但還未達到完全協(xié)調，這與該地區(qū)所處的發(fā)展階段和經濟結構有關。隨著該地區(qū)經濟不斷增長，電網發(fā)展不斷加快，未來電網發(fā)展和經濟之間將會達到完全協(xié)調狀態(tài)。

3 結語

本文針對電網發(fā)展與經濟協(xié)調性提出了基于灰色加權關聯(lián)度的評估方法，采用頻度法、專家咨詢和主成分法得到電網和經濟評價指標體系，提高了指標的科學性和可行性；采用主客觀相結合的綜合賦權法確定評價指標權重，降低了單一賦權法的不足；采用灰色加權關聯(lián)度方法進行評估，考慮了不同指標間的關聯(lián)程度，算例分析驗證了提出方法的有效性和可行性，為未來電網精準投資和促進經濟持續(xù)增長提供了科學方法。

［1］吳鴻亮，陳穎，王玲.電網建設與社會經濟發(fā)展協(xié)調性評價研究［J］.中國電力，2014（11）：134-139.

［2］葉彬，葛斐，陳學全，等.配電網發(fā)展協(xié)調性評估［J］.電力系統(tǒng)及其自動化學報，2012（5）：154-160.

［3］李金超，牛車曉，李金穎，等.基于GRA與PCA的電網發(fā)展協(xié)調性評估研究［J］.電力系統(tǒng)保護與控制，2010（18）：49-53.

［4］熊威，戴愛英，楊衛(wèi)紅，等.天津電網發(fā)展與經濟發(fā)展協(xié)調性分析［J］.電力建設，2010（7）：41-45.

［5］楊衛(wèi)紅，蔡琦，何永秀，等.北京電網發(fā)展與經濟發(fā)展協(xié)調性評價［J］.華東電力，2009（10）：1627-1630.

［6］張曉紅，戴昌鈞.基于灰色理論的我國電力產業(yè)與國民經濟協(xié)調發(fā)展趨勢分析［J］.東華大學學報（自然科學版），2009（4）：483-487.

［7］李泓澤，郭森，王寶.基于MREC灰色模型的電力工業(yè)與國民經濟協(xié)調發(fā)展趨勢預測和分析［J］.華北電力大學學報，2011（5）：67-71.

Coordination Evaluation Method of Power Grid and Economic based on Grey Weighted Correlation Degree

Miao Fufeng1Zhao Qiongjing2Tian Chunzheng1Liu Yongmin1Wang Shiqian1Wang Yuanyuan1
（1.State Grid Henan Power Company，Economic and Technology Research Institute，Zhengzhou Henan 450052；2.China Datang Corporation Science and Technology Research Institute Central-China Branch，Zhengzhou Henan 450052）

Grey weighted correlation degree is proposed in this paper:firstly,the evaluation index system of power grid and economic is selected by frequency method,expert consultation and principal component analysis;Secondly, the weight of evaluation index is determined by the combination of subjective analytic hierarchy process and objec?tive entropy method;Finally,grey weighted correlation degree model is established to evaluate the coordination be?tween power grid and economic.An example is given to verify the feasibility of the proposed method,which provides scientific support for future power grid development and planning decision.

power grid；economic；coordination；grey weighted correlation degree

N941.5；TP311.52

A

1003-5168（2017）08-0128-04

2017-07-01

苗福豐（1986-），男，博士，工程師，研究方向：電網發(fā)展規(guī)劃、新能源與儲能技術、智能電網等。