莫 莉，王劍雄，黃清蘭，陳世濤

(1.廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司 南寧供電局，廣西 南寧 530000； 2.廣州泰迪智能科技有限公司，廣東 廣州 528000)

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與科技與日俱增的發(fā)展，電力的供給逐步變得緊張起來(lái)，這使得電量供應(yīng)的缺口也逐年增大。為了減緩這種負(fù)面增長(zhǎng)的趨勢(shì)，各地政府針對(duì)各自的條件與居民用電行為特征，依據(jù)有關(guān)的行政舉措、經(jīng)濟(jì)手段或是一些技術(shù)指導(dǎo)，建立了有效的有序用電指標(biāo)體系及相應(yīng)的評(píng)價(jià)方法[1]，以此作為應(yīng)對(duì)策略，使電力供應(yīng)工作順利地進(jìn)行下去，依據(jù)這種策略進(jìn)行的電力供應(yīng)工作過(guò)程也稱(chēng)為有序用電。在文獻(xiàn)[2]中，依據(jù)有序用電工作過(guò)程中的不確定性以及人們含糊性的思考邏輯，使用模糊層次分析法計(jì)算得出相關(guān)指標(biāo)的權(quán)重，再根據(jù)權(quán)重系數(shù)組合建模，從而建立具備針對(duì)性的有序用電的評(píng)估模型，此模型在洛陽(yáng)供電公司實(shí)際項(xiàng)目的開(kāi)展運(yùn)行中，證明了其在針對(duì)該地有序供電工作評(píng)估的合理性以及科學(xué)性。目前，有序用電的策略制定基本都是單一地以政府為對(duì)象，從宏觀角度調(diào)控整個(gè)行政區(qū)域的電力供應(yīng)方案，這在宏觀層面獲得了很好的效果，但細(xì)分到各個(gè)不同企業(yè)時(shí)，這種有序用電方案不一定適合各個(gè)企業(yè)日常的用電實(shí)際情況。所以，企業(yè)也必須依據(jù)本身實(shí)際狀況來(lái)制訂科學(xué)的、有針對(duì)性的有序用電計(jì)劃，從而最大限度地節(jié)約企業(yè)自身的用電成本，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)利益的最大化。在政府有序用電政策方針的領(lǐng)導(dǎo)下，企業(yè)可依據(jù)相關(guān)經(jīng)濟(jì)手段或是一些技術(shù)措施，例如有差異的生產(chǎn)設(shè)施負(fù)荷調(diào)整等措施，制定出符合自身生產(chǎn)、發(fā)展的有序用電指標(biāo)體系及對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)方法，從而使政府的宏觀有序用電方案對(duì)企業(yè)自身的負(fù)面影響降到最低。在保證用電安全的大前提下，展開(kāi)企業(yè)制定的有針對(duì)性的有序用電相干任務(wù)，既降低了生產(chǎn)成本，又避免了電量的浪費(fèi)。

在有序用電方案的建立過(guò)程中，有許多的影響因素，而這些因素普遍帶有不確定的性質(zhì)，且不排除有因素之間也存在互相影響的情況。因此，需要制定出不同于傳統(tǒng)規(guī)范與準(zhǔn)則的針對(duì)于企業(yè)的有序用電計(jì)劃。根據(jù)此目標(biāo)，建立了基于層次分析法的面向企業(yè)有序用電的模糊評(píng)估模型。從企業(yè)客戶的生產(chǎn)用電狀況、設(shè)備間的電量負(fù)荷調(diào)控以及生產(chǎn)成本等方面進(jìn)行考慮，應(yīng)用層次分析法，結(jié)合管理、決策層的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，建立針對(duì)性的企業(yè)有序用電模型。在模型中，本文將以上2點(diǎn)進(jìn)行量化處理，從而得出各要素間彼此影響的權(quán)重值，再應(yīng)用模糊評(píng)價(jià)方法對(duì)各項(xiàng)因素作出評(píng)估以及量化分析，最終模型能夠使企業(yè)更清晰地了解自身生產(chǎn)過(guò)程中的電量使用情況以及制定符合企業(yè)自身生產(chǎn)環(huán)境的有序用電計(jì)劃。

1 理論基礎(chǔ)

1.1 層次分析法的含義

層次分析法簡(jiǎn)稱(chēng)為AHP，在1970年由美國(guó)的運(yùn)籌學(xué)家T.L.Saaty所提出。它是一種按層次將權(quán)重分類(lèi)，從而幫助人們進(jìn)行決策與分析的方法，將人類(lèi)的思考通過(guò)層次化與數(shù)量化后，使需要決策的研究問(wèn)題相關(guān)影響因素解析為3個(gè)層次：目標(biāo)層、,準(zhǔn)則層和指標(biāo)層，最后分別根據(jù)這些層次進(jìn)行量化分析得到?jīng)Q策方案。

層次分析方法的主旨是要將所研究的問(wèn)題進(jìn)行剖解并構(gòu)建不同層次的前提下，結(jié)合集合論中的測(cè)度理論，經(jīng)過(guò)層與層之間的比較，應(yīng)用對(duì)應(yīng)的標(biāo)度使人類(lèi)的評(píng)判分析標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)量化，逐一構(gòu)建對(duì)應(yīng)的判定矩陣，計(jì)算得出各個(gè)判定矩陣的權(quán)重系數(shù)，再計(jì)算出此次研究的問(wèn)題即有序用電方案的綜合權(quán)重值。構(gòu)建過(guò)程有以下4步[3-4]：

(1)建立層次結(jié)構(gòu)模型。層次分析法指標(biāo)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 層次分析法指標(biāo)結(jié)構(gòu)Fig.1 Index structure of analytic hierarchy process

(2)構(gòu)建各層的判斷矩陣。從準(zhǔn)則層開(kāi)始運(yùn)用1—9尺度構(gòu)造判斷矩陣A。ai、aj(i，j=1，2，3，…，n)表示因素。aij表示ai對(duì)aj的相對(duì)重要性數(shù)值。

aij=1/aji

(1)

(3)重要性計(jì)算排序。從判斷矩陣A出發(fā)，求出矩陣A的最大特征值λmax所對(duì)應(yīng)特征向量ω。方程為：

Aω=λω

(2)

所求出的特征向量ω值，即代表各個(gè)評(píng)價(jià)要素的重要性排序，即權(quán)重分配。

(4) 一致性檢驗(yàn)。欲知前面求出的權(quán)重分配是否正確，還需要對(duì)其判斷矩陣作一致性檢驗(yàn)。

QR=QI/HI

(3)

式中，QR為判斷矩陣的隨機(jī)統(tǒng)一性比率；QI為一般一致性指標(biāo)，如式(4)。

(4)

HI為判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性比率，1—9階判斷矩陣的RI值如下：n取值為1、2、3、4、5、6、7、8、9，對(duì)應(yīng)的HI取值為0.11、0.15、0.60、0.85、1.56、1.42、1.62、1.71、1.65。

當(dāng)QR<0.1或λmax=n，QI越接近0時(shí)，表示A越滿足統(tǒng)一性性質(zhì)；否則，必須調(diào)整A中的元素，以使其滿足統(tǒng)一性。

1.2 模糊評(píng)價(jià)法

模糊評(píng)估方法是利用模糊變換原理以最大從屬度為準(zhǔn)則，聯(lián)合評(píng)估體系中的各個(gè)影響要素，從而對(duì)研究問(wèn)題進(jìn)行綜合評(píng)估的一種方法。它的特征是，數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，使其能更容易被掌握以及運(yùn)用，在處理多個(gè)影響因素、多層次的復(fù)雜問(wèn)題時(shí)也能得到很好的評(píng)價(jià)效果，這也是模糊評(píng)價(jià)方法優(yōu)于其他模型的原因。

模糊評(píng)價(jià)模型可有一級(jí)評(píng)估模型、多級(jí)評(píng)估模型2個(gè)類(lèi)型。其中，一級(jí)評(píng)估模型進(jìn)行評(píng)估的一般步驟有以下5步[5-7]。

(1)與所研究問(wèn)題的專(zhuān)家成立評(píng)判工作小組。

(2)經(jīng)過(guò)探討與研究，確立系統(tǒng)評(píng)價(jià)因素集合，即評(píng)估指標(biāo)集合：

C={c1，c2，…，cn}

(5)

建立評(píng)價(jià)尺度集：

G={g1，g2，…，gm}

(6)

(3)運(yùn)用層次分析法，確定各評(píng)估目標(biāo)的相對(duì)重要度：

X=(x1，x2，…，xn)

(7)

它是C的一個(gè)模糊子集。xi是單要素Ci在總評(píng)估中的影響水平大小。

(4)建立判斷矩陣。

wi，j=W(ci，gi)

(8)

式中，W為評(píng)價(jià)指標(biāo)集C到評(píng)價(jià)尺度集的一個(gè)模糊關(guān)系；wi，j為評(píng)價(jià)指標(biāo)Ci對(duì)評(píng)價(jià)尺度Gj的隸屬度。

(5)綜合評(píng)價(jià)。通常的評(píng)估對(duì)象評(píng)估指標(biāo)體系具備多層次構(gòu)造，故應(yīng)用多層次模糊綜合評(píng)估模型來(lái)求得最終綜合評(píng)估結(jié)果。

B=X·W

(9)

2 有序用電管理綜合評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

要實(shí)現(xiàn)有序用電,必須建立一個(gè)完整完善考慮多方面的權(quán)威的評(píng)估系統(tǒng)，并且必須以充分了解用電側(cè)需求以及有序用電理論為基礎(chǔ)，結(jié)合供電局運(yùn)營(yíng)人員的管理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行完整驗(yàn)證。從現(xiàn)有的文獻(xiàn)中概括當(dāng)前評(píng)估體系的研究方向：文獻(xiàn)[8]構(gòu)建了企業(yè)有序用電價(jià)值評(píng)估系統(tǒng)，分客戶用電價(jià)值、客戶節(jié)能減排效益和客戶經(jīng)濟(jì)效益3個(gè)模塊；李正明等[2]從運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性、執(zhí)行可靠性和技術(shù)適應(yīng)性出發(fā)對(duì)有序用電方案進(jìn)行綜合評(píng)估；李金超等將電力客戶價(jià)值分為變現(xiàn)價(jià)值和潛在價(jià)值；曾鳴等在指標(biāo)體系中添加了社會(huì)節(jié)能因子；郝為民立足于有序用電任務(wù)理論給出了有序用電管理的基本框架，提出需要對(duì)有序用電治理效果，包含方案施行效果和有序用電的社會(huì)影響等要素進(jìn)行綜合評(píng)估，形成有序用電閉環(huán)管理方式。在研究需求側(cè)資源中專(zhuān)變客戶占據(jù)重要地位，為推進(jìn)其提高能源應(yīng)用效率，在已有文獻(xiàn)中從能源使用效率角度建立指標(biāo)體系對(duì)其進(jìn)行評(píng)估?，F(xiàn)有的有序用電體系建設(shè)主要從關(guān)注效益層面為目標(biāo)，以社會(huì)效益、環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益等為基礎(chǔ)來(lái)構(gòu)建評(píng)估指標(biāo)體系，疏忽了業(yè)務(wù)層面指標(biāo)，沒(méi)有基于實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境而建立有序用電的詳細(xì)治理流程。本文在咨詢(xún)供電局運(yùn)營(yíng)管理專(zhuān)家意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，從有序用電治理流程出發(fā)，構(gòu)建有序用電管理的綜合評(píng)估指標(biāo)體系，詳細(xì)如圖2所示。

圖2 有序用電綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.2 Comprehensive evaluation index system for orderly electricity consumption

經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)指標(biāo)主要是指通過(guò)合理調(diào)整生產(chǎn)安裝過(guò)程進(jìn)行生產(chǎn)進(jìn)程的檢測(cè)，然后再分析執(zhí)行計(jì)劃后生產(chǎn)流程的可行性，同時(shí)還要分析加工設(shè)施的耗電性，以達(dá)到科學(xué)生產(chǎn)。除此之外，還要考慮不同時(shí)間段的用電費(fèi)用以及工人的工資。

綜上總結(jié)，經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)指標(biāo)包括不同時(shí)間的電費(fèi)費(fèi)率、生產(chǎn)資本、相比通常生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失以及員工的工資4個(gè)分析維度。同時(shí)需要考慮執(zhí)行可靠性，執(zhí)行可靠性指方案的試行能否符合有序有電的細(xì)則以及當(dāng)前執(zhí)行計(jì)劃后能否確保產(chǎn)品的輸出以及品質(zhì)。此次討論從3個(gè)方面來(lái)衡量品質(zhì)能否合乎設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)需求以及生產(chǎn)過(guò)程能否完好，最重要的是負(fù)荷釋放合乎有序用電的細(xì)則；技術(shù)適應(yīng)性是指當(dāng)前有序用電的計(jì)劃施行后產(chǎn)品的品質(zhì)能否得到保證，此外還需要考慮生產(chǎn)過(guò)程的安全性、對(duì)環(huán)境造成的污染程度、生產(chǎn)工人的職業(yè)素質(zhì)以及能否順利執(zhí)行方案等相對(duì)難以衡量的指標(biāo)。

2.2 綜合評(píng)價(jià)算法構(gòu)建

3 仿真驗(yàn)證

為驗(yàn)證上述算法的可行性和適應(yīng)性，本文通過(guò)PYTHON軟件對(duì)上述的算法進(jìn)行編程，并結(jié)合某電力局作為實(shí)例，對(duì)其有序用電管理的整體效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。由此，根據(jù)上述的評(píng)價(jià)，可以得到指標(biāo)層相對(duì)于準(zhǔn)則層的權(quán)重分別為：A=(0.75，0.30，0.45，0.07)，B=(0.66，0.45，0.35)，C=(0.34，0.54，0.24)；準(zhǔn)則層相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重為：U=(0.75，0.20，0.30)，同時(shí)根據(jù)專(zhuān)家打分結(jié)果，得到判斷矩陣，并最終求解得到該電力局在有序用電方面的綜合評(píng)分為6.26分。由上述結(jié)果看出，該電力局在客戶有序用電管理方面，其得分在5.0～7.5，說(shuō)明該電力局在整體的有序用電管理方面的效果是好的，但存在某些問(wèn)題，需要進(jìn)行改良。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出了基于層次分析法的企業(yè)有序用電方案的模糊綜合評(píng)估措施，綜合考慮了所有要素的影響，并對(duì)要素間的關(guān)系進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算，對(duì)計(jì)劃作出全面綜合的評(píng)估。該評(píng)估措施不但包括了供電局運(yùn)營(yíng)專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)常識(shí)，并且將定性分析和定量計(jì)算相結(jié)合，為計(jì)劃制定人員提供科學(xué)的決策依據(jù)，具備理論運(yùn)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。