陸 野，何永秀，呂 媛，車(chē)怡然，張 巖

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

0 引言

配電網(wǎng)項(xiàng)目數(shù)量眾多，實(shí)施目的多樣，不同項(xiàng)目之間的重要程度和投資效益存在較大差距。當(dāng)前地市級(jí)電力公司的項(xiàng)目投資主要憑借規(guī)劃人員的主觀決策，項(xiàng)目的評(píng)價(jià)和比選缺乏明確的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致部分配電網(wǎng)投資項(xiàng)目安排不合理，投資效率效益不高。因此，如何采用合理的方法優(yōu)選出重要性高和效益性大的項(xiàng)目，最大限度提高資金利用效率，成為配電網(wǎng)投資亟須解決的重大問(wèn)題［1-2］，有必要針對(duì)配電網(wǎng)項(xiàng)目投資效益評(píng)價(jià)和優(yōu)選問(wèn)題進(jìn)行深入研究。

在電網(wǎng)投資效益評(píng)價(jià)的研究中，文獻(xiàn)［3］從不同類(lèi)型電網(wǎng)的角度分別構(gòu)建了電網(wǎng)投資效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。文獻(xiàn)［4］研究了直流輸電工程的成本分?jǐn)偱c回收機(jī)制。文獻(xiàn)［5］研究了技改類(lèi)項(xiàng)目的投入效益，建立了效益評(píng)估指標(biāo)體系。文獻(xiàn)［6］通過(guò)建立配電網(wǎng)投資效益評(píng)價(jià)模型和項(xiàng)目組合優(yōu)化模型分別對(duì)配電網(wǎng)投資效益的總體和單項(xiàng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，在量化打分和綜合排序基礎(chǔ)上，以資金約束為條件，優(yōu)化項(xiàng)目投資組合。文獻(xiàn)［7］按照兩級(jí)優(yōu)先級(jí)排序，第一優(yōu)先級(jí)為可靠性，第二優(yōu)先級(jí)為經(jīng)濟(jì)性，通過(guò)可靠性和經(jīng)濟(jì)效益的綜合分析，得出項(xiàng)目的最優(yōu)建設(shè)順序。

在電網(wǎng)項(xiàng)目排序優(yōu)選的研究中，文獻(xiàn)［8］結(jié)合項(xiàng)目投資效益評(píng)價(jià)結(jié)果以及投資約束條件，建立了按項(xiàng)目功能分類(lèi)的投資分配和項(xiàng)目?jī)?yōu)選模型。文獻(xiàn)［9］從安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性、協(xié)調(diào)性和環(huán)境影響性6 個(gè)方面進(jìn)行了10 kV 配電網(wǎng)投資分配的模糊綜合評(píng)價(jià)。文獻(xiàn)［10］通過(guò)投資組合理論建立電網(wǎng)項(xiàng)目投資組合的多目標(biāo)決策模型，結(jié)合變權(quán)理論對(duì)目標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行確定，并對(duì)模型進(jìn)行求解。文獻(xiàn)［11］從緊迫性、重要性、政策性和可行性4 個(gè)方面構(gòu)建了儲(chǔ)備項(xiàng)目綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

綜上所述，在已有的配電網(wǎng)項(xiàng)目投資決策研究中，沒(méi)有根據(jù)量化的社會(huì)效益進(jìn)行項(xiàng)目?jī)?yōu)選，如何進(jìn)一步科學(xué)考慮到不同項(xiàng)目的重要等級(jí)和分配次序需要深入研究?；谌珘勖芷诶碚摌?gòu)建了配電網(wǎng)項(xiàng)目投資效益模型，基于分層序列法對(duì)配電網(wǎng)項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)選，旨在提高資金的產(chǎn)出效益。

1 配電網(wǎng)投資效益模型

1.1 經(jīng)濟(jì)效益模型

全面考慮配電網(wǎng)項(xiàng)目的全壽命周期成本和收入，構(gòu)建投資經(jīng)濟(jì)效益模型，如圖1和式（1）所示。

圖1 配電網(wǎng)項(xiàng)目全壽命周期經(jīng)濟(jì)效益構(gòu)成

式中：Beco為配電網(wǎng)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益；Iincome為配電網(wǎng)項(xiàng)目的全壽命周期收入；CLLC為配電網(wǎng)項(xiàng)目的全壽命周期成本。

1）全壽命周期成本。

構(gòu)建配電網(wǎng)全壽命周期成本模型，如式（2）所示。并分別對(duì)投資階段、運(yùn)營(yíng)階段及報(bào)廢階段的配電網(wǎng)成本進(jìn)行計(jì)算，如式（3）—式（5）所示。

式中：Cinvest為配電網(wǎng)項(xiàng)目的投資階段成本；Coperation為配電網(wǎng)項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)階段成本；Cretirement為配電網(wǎng)項(xiàng)目的報(bào)廢階段成本；Cpurchase為設(shè)備購(gòu)置費(fèi)；Cinstallion為建筑工程費(fèi)；Cland為土地成本；Creserve為基本預(yù)備費(fèi)；Cother為投資階段其他費(fèi)用支出；Cbuy，t為第t年配電網(wǎng)項(xiàng)目的購(gòu)電成本；Cmain，t為第t年配電網(wǎng)項(xiàng)目的運(yùn)維成本；r為折現(xiàn)率；T為配電網(wǎng)項(xiàng)目的使用壽命；Cdispose，T為配電網(wǎng)項(xiàng)目的退役除役成本；Cresidual，T為配電網(wǎng)項(xiàng)目的設(shè)備殘值費(fèi)用。

2）全壽命周期收入。

配電網(wǎng)項(xiàng)目的全壽命周期收入為各年增供電收入的現(xiàn)值，如式（6）所示。各年的增供電收入是增供電量和銷(xiāo)售電價(jià)的乘積，如式（7）所示。

式中：Iadd，t為第t年增供電收入；i為電壓等級(jí)，取值為1～4，分別代表1 kV 及以下、10 kV、35 kV 和110 kV電壓等級(jí)；u為用戶類(lèi)別，取值為1～4，分別代表大工業(yè)、一般工商業(yè)、居民和農(nóng)業(yè)用戶；qi，u，t為供電單元在第t年第i電壓等級(jí)第u類(lèi)用戶的增供電量；pi，u，t為第t年第i電壓等級(jí)第u類(lèi)用戶的銷(xiāo)售電價(jià)；λ為配電網(wǎng)項(xiàng)目的固定資產(chǎn)原值占該供電單元總資產(chǎn)的比例。

1.2 社會(huì)效益模型

配電網(wǎng)的社會(huì)效益包括可靠性效益、環(huán)境效益、產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)效益、光伏扶貧效益等方面［12-15］，如圖2 和式（8）所示。

圖2 配電網(wǎng)項(xiàng)目社會(huì)效益構(gòu)成

式中：Bsocial為配電網(wǎng)項(xiàng)目投資的社會(huì)效益；Breliable，t為第t年的可靠性效益；Benvir，t為第t年的環(huán)境效益；Bpull為產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)的效益；Battract，t為第t年招商引資的效益。

（2）直流輸入，無(wú)備電：采取直流電源的直接供電方式。這種方式適合對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求不高，同時(shí)信號(hào)源為直流輸入的場(chǎng)景。

1）可靠性效益。配電網(wǎng)的建設(shè)投資增加了供電可靠性，從而減小了由于缺電造成的社會(huì)效益損失。采用單位電量產(chǎn)生的地區(qū)生產(chǎn)總值作為社會(huì)效益的損失系數(shù)，對(duì)配電網(wǎng)項(xiàng)目投資帶來(lái)的可靠性效益進(jìn)行計(jì)算，如式（9）所示。

式中：Qtotal為配電地區(qū)的總用電量；R為項(xiàng)目建設(shè)后的配電地區(qū)供電可靠率；R0為項(xiàng)目建設(shè)前的配電地區(qū)供電可靠率；PGDP為單位電量產(chǎn)生的地區(qū)生產(chǎn)總值。

2）環(huán)境效益。配電網(wǎng)項(xiàng)目通過(guò)節(jié)能減排、電能替代和可再生能源上網(wǎng)及消納等途徑減少了環(huán)境污染，如式（10）所示，由此產(chǎn)生的環(huán)境效益為二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物三者的治理費(fèi)用之和，如式（11）所示。

式中：Qenvir，t為第t年節(jié)能減排電量；ΔQloss，t為第t年節(jié)省的線損電量；ΔQrenew，t為第t年新增可再生能源發(fā)電量；ΔQreplace，t為第t年新增電能替代電量；Bcarbon，t為第t年二氧化碳減排效益；Bsulfur，t為第t年二氧化硫減排效益；Bnitric，t為第t年氮氧化物減排效益。

因節(jié)能減排而減少的二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物排放量以煤電機(jī)組為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，如式（12）—式（14）所示。

3）產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)效益。配電網(wǎng)項(xiàng)目投資對(duì)產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)效益可以采用投入產(chǎn)出法進(jìn)行計(jì)算。投入產(chǎn)出表是以矩陣形式描述國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)生產(chǎn)活動(dòng)的投入來(lái)源和產(chǎn)出使用去向，揭示國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)之間相互依存關(guān)系。利用配電網(wǎng)項(xiàng)目投資在42 個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)中的分解系數(shù)和各個(gè)部門(mén)間的完全消耗系數(shù)，可以計(jì)算得出配電網(wǎng)項(xiàng)目建設(shè)投資對(duì)各個(gè)部門(mén)的帶動(dòng)系數(shù)，用矩陣Bn×1表示，如式（15）所示。

式中：Sn×n為n個(gè)部門(mén)間的完全消耗系數(shù)矩陣；Mn×1為配電網(wǎng)項(xiàng)目投資按n個(gè)部門(mén)的分解矩陣。

利用配電網(wǎng)項(xiàng)目建設(shè)投資對(duì)各部門(mén)的帶動(dòng)系數(shù)，計(jì)算配電網(wǎng)項(xiàng)目投資對(duì)經(jīng)濟(jì)的帶動(dòng)作用，如式（16）所示。

式中：Itotal為配電網(wǎng)項(xiàng)目總投資；n取值為1～42，代表42個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)；bn×1為配電網(wǎng)項(xiàng)目建設(shè)投資對(duì)各部門(mén)的帶動(dòng)系數(shù)。

4）招商引資效益。電力是重要的基礎(chǔ)配套設(shè)施和公共服務(wù)部門(mén)，安全穩(wěn)定、可靠廉價(jià)的電力供應(yīng)對(duì)招商引資工作發(fā)揮了重大積極作用。利用新增報(bào)裝電力的大工業(yè)用戶和一般工商業(yè)用戶的生產(chǎn)總值和電力引資拉動(dòng)系數(shù)來(lái)衡量招商引資效益，如式（17）所示。

式中：ΔVindustry，t為新增報(bào)裝電力的大工業(yè)用戶產(chǎn)值；ΔVcommerce，t為新增報(bào)裝電力的一般工商業(yè)用戶產(chǎn)值；γ為電力引資拉動(dòng)系數(shù)。

2 基于分層序列法的項(xiàng)目?jī)?yōu)選

配電網(wǎng)項(xiàng)目依據(jù)其實(shí)現(xiàn)目的的不同可分為政策類(lèi)、安全類(lèi)和效益類(lèi)3 種類(lèi)別，不同類(lèi)別的項(xiàng)目存在輕重緩急之分。政策類(lèi)項(xiàng)目服務(wù)于國(guó)家和人民，呈現(xiàn)出投資剛性；安全類(lèi)項(xiàng)目需對(duì)嚴(yán)重程度進(jìn)行評(píng)估，將存在較大安全隱患的問(wèn)題盡快解決；最后將資金優(yōu)化分配于剩余項(xiàng)目，提高資金的產(chǎn)出效益。

基于配電網(wǎng)項(xiàng)目這種優(yōu)先層級(jí)特征，將分層序列法用于項(xiàng)目?jī)?yōu)選。分層序列法亦稱(chēng)優(yōu)先級(jí)法，是一種求解多目標(biāo)規(guī)劃問(wèn)題的方法，把多個(gè)目標(biāo)按輕重緩急分成不同層次，每次都在前一目標(biāo)最優(yōu)解集內(nèi)求下一個(gè)目標(biāo)最優(yōu)解，直到求出共同的最優(yōu)解?；诜謱有蛄蟹ǖ呐潆娋W(wǎng)項(xiàng)目?jī)?yōu)選方法如圖3所示。

圖3 基于分層序列法的配電網(wǎng)項(xiàng)目?jī)?yōu)選方法

1）第1 層篩選條件為重大政策性和嚴(yán)重安全性項(xiàng)目。重大政策性工程項(xiàng)目指的是服務(wù)于民生或國(guó)家政策的剛性投資項(xiàng)目，嚴(yán)重安全性項(xiàng)目指的是為解決嚴(yán)重超出安全標(biāo)準(zhǔn)或多次發(fā)生安全故障的項(xiàng)目。

2）第2 層優(yōu)選條件為綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)性的工程項(xiàng)目，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的權(quán)重系數(shù)分別為α1，α2，如式（18）所示。

式中：Beco為配電網(wǎng)投資項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益；Bsocial為配電網(wǎng)投資項(xiàng)目的社會(huì)效益。

3）第3 層補(bǔ)選條件為1～β倍資金范圍的補(bǔ)選調(diào)整項(xiàng)目，用于根據(jù)實(shí)際情況對(duì)補(bǔ)選項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)入調(diào)出管理。

3 案例分析

1）備選項(xiàng)目庫(kù)。

設(shè)N省某地市電網(wǎng)公司當(dāng)年用于配電網(wǎng)總投資資金為3 億元，備選項(xiàng)目庫(kù)包含30 個(gè)配電網(wǎng)工程項(xiàng)目，全部投資需要資金40 209.5 萬(wàn)元。根據(jù)分層序列法進(jìn)行項(xiàng)目?jī)?yōu)選，實(shí)現(xiàn)投資效益的最大化。備選項(xiàng)目庫(kù)如表1所示。

表1 某地市配電網(wǎng)投資備選項(xiàng)目庫(kù)

表1（續(xù)）

2）第1層篩選。

首先根據(jù)第1 層篩選條件確定剛性投資項(xiàng)目。項(xiàng)目性質(zhì)為重大政策性投資的入選項(xiàng)目有3 號(hào)、8號(hào)、9號(hào)、15號(hào)、23號(hào)、24號(hào)、25號(hào)。項(xiàng)目目的為解決嚴(yán)重安全類(lèi)問(wèn)題的入選項(xiàng)目有11 號(hào)、17 號(hào)、21 號(hào)、26號(hào)。經(jīng)匯總第1層篩選占用資金14 358萬(wàn)元。

3）備選項(xiàng)目效益測(cè)算。

基于配電網(wǎng)項(xiàng)目全壽命周期經(jīng)濟(jì)效益模型和社會(huì)效益模型，分別計(jì)算各備選項(xiàng)目預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，如表2所示。

表2 備選項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益表

表2（續(xù)）

4）第2層優(yōu)選。

排除第1 層已經(jīng)篩選出的項(xiàng)目，對(duì)剩余項(xiàng)目進(jìn)行第2 層優(yōu)選，以綜合效益最大化為目標(biāo)。在經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的權(quán)重分配上，應(yīng)在保證電網(wǎng)公司可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，盡可能為社會(huì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。征求專(zhuān)家建議，本文中經(jīng)濟(jì)效益權(quán)重取0.6，社會(huì)效益權(quán)重取0.4，在資金量15 642 萬(wàn)元約束下，根據(jù)排序結(jié)果入選的項(xiàng)目有10 號(hào)、7 號(hào)、18 號(hào)、27 號(hào)、22 號(hào)、30 號(hào)、6 號(hào)、5 號(hào)、28 號(hào)。經(jīng)匯總第2 層優(yōu)選占用資金15 626.5萬(wàn)元，剩余15.5萬(wàn)元。

5）第3層補(bǔ)選。

當(dāng)入選項(xiàng)目因突發(fā)狀況終止或計(jì)劃推遲時(shí)，由補(bǔ)選項(xiàng)目替補(bǔ)。第3 層補(bǔ)選條件為1～1.1 倍資金范圍的補(bǔ)選調(diào)整項(xiàng)目，資金約束為3 015.5 萬(wàn)元，入選項(xiàng)目有14號(hào)、19號(hào)、12號(hào)、16號(hào)、20號(hào)。經(jīng)匯總第3層補(bǔ)選占用資金2 983萬(wàn)元。配電網(wǎng)工程項(xiàng)目?jī)?yōu)選過(guò)程如表3所示。

表3 配電網(wǎng)工程項(xiàng)目?jī)?yōu)選過(guò)程

4 結(jié)語(yǔ)

提出一種配電網(wǎng)項(xiàng)目投資效益測(cè)算和項(xiàng)目?jī)?yōu)選的方法，一是建立了配電網(wǎng)項(xiàng)目全壽命周期經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益模型，用于地市配電網(wǎng)項(xiàng)目投資效益的評(píng)價(jià)與比選；二是基于分層序列法的配電網(wǎng)項(xiàng)目?jī)?yōu)選策略，在有限資金約束下，對(duì)備選項(xiàng)目庫(kù)進(jìn)行3層選取，分別考慮了剛性項(xiàng)目篩選、綜合效益項(xiàng)目?jī)?yōu)選和部分項(xiàng)目補(bǔ)選的分層選取策略。所提方法兼顧了項(xiàng)目在政策和安全上的重要性和在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)上的效益性，為地市電網(wǎng)公司提供了科學(xué)客觀的項(xiàng)目?jī)?yōu)選指導(dǎo)。對(duì)某地市的30 個(gè)配電網(wǎng)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)證分析，驗(yàn)證了模型的可行性。研究成果可用于配電網(wǎng)項(xiàng)目的管理與效益評(píng)價(jià)工作，提高地市電網(wǎng)公司項(xiàng)目?jī)?yōu)選的科學(xué)性，在滿足政策和安全的前提下，提高配電網(wǎng)項(xiàng)目投資的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。