鄧春宇，李 昊，陳文靜

（中國電力科學研究院有限公司，北京 100192）

0 引言

變電站投資建設(shè)項目后評價是電網(wǎng)投資項目后評價的重要組成部分?？茖W合理地對已建設(shè)項目進行評價，對于提高電力建設(shè)項目的實踐效果和經(jīng)濟投資收益至關(guān)重要[1-3]。

目前，關(guān)于電網(wǎng)固定資產(chǎn)建設(shè)項目的后評價方法已有相關(guān)研究。文獻[4]根據(jù)電網(wǎng)建設(shè)階段的劃分，提出了一套電網(wǎng)建設(shè)項目全過程指標體系和評價方法；文獻[5-6]基于層次分析法確定權(quán)重，利用模糊綜合評價進行電網(wǎng)建設(shè)項目的經(jīng)濟性后評價。上述方法受專家主觀評價影響較大，特別是在指標權(quán)重確定的合理性判斷方面存在難點。為弱化人為因素對指標權(quán)重的影響，文獻[7-10]對層次分析法進行了改進：文獻[7]將直接模糊集理論引入到層次分析法，使得評估結(jié)果更加靈活實用；文獻[8]則引入?yún)^(qū)間數(shù)可能度理論，利用改進區(qū)間層次分析法進行評價；文獻[9-10]更進一步采用改進的三角模糊數(shù)和模糊綜合評價法開展了變電站項目后評價。這些研究成果使得權(quán)重的確定過程更加客觀，但仍然未完全擺脫人為因素干擾，比如文獻[9-10]還是需要人為確定評價指標的隸屬度。

針對上述問題，本文提出了結(jié)合粗糙集理論和改進模糊-多級可拓法的評價方法：通過粗糙集理論獲取項目后評價指標體系權(quán)重，以弱化主觀因素影響；同時利用模糊綜合評價和多級可拓評價2種方法來構(gòu)建綜合評價模型，進而得到項目各級指標并據(jù)此確定項目整體效果和發(fā)展趨勢。本文的方法，使得項目評價結(jié)果更為科學、合理、客觀。

1 基于粗糙集理論的指標體系及權(quán)重確定

1.1 評價指標體系的構(gòu)建

電網(wǎng)固定資產(chǎn)投資類項目的評價維度，分為電網(wǎng)安全和服務(wù)質(zhì)量、電網(wǎng)運行效率、投入產(chǎn)出效益3個方面。基于實用性考量[2]，本文選擇了4個變電站建設(shè)項目后評價指標體系。

（1）運行效率：采集變電站的歷史運行數(shù)據(jù)并分析，進而發(fā)現(xiàn)變電站在運行效率方面的不足之處，包括主變?nèi)萘總溆们闆r、主變承載能力和最大負荷利用時長。

（2）服務(wù)品質(zhì)：以定性指標對變電站建設(shè)的合理性以及與原有電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性進行評價，包括系統(tǒng)協(xié)調(diào)度、系統(tǒng)布局情況和供電范圍劃分情況。

（3）安全可靠性：對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行以及可靠性進行評價，指標包括主設(shè)備故障率、綜合電壓合格率和單一故障通過率。這些指標為定量指標。

（4）產(chǎn)出效益：主要考慮線路電纜占比、線路負荷損失率以及無功補償情況。這些指標直接影響到了變電站的經(jīng)濟效益，對變電站的規(guī)劃運行來說都是重要指標。

具體的評價指標體系如表1所示。

表1 評價指標體系構(gòu)建Tab.1 Construction of evaluation index system

1.2 基于粗糙集理論確定指標權(quán)重

粗糙集理論[11-12]的核心，是基于已有知識對不明確的、或者是未確定的知識進行近似描述。設(shè)：信息系統(tǒng)S=(U,A,V,f)，U為論域，A為屬性集合，V為屬性值域，f為映射關(guān)系。其中，A中包含了條件屬性C和決策屬性D。

C對D的重要度計算公式為：

式中：C=(c1,c2,···,ck)表示條件屬性集；sig(c,C,D)表示重要度；POS表示變量的正區(qū)域。

條件屬性ck的權(quán)重為：

D對C的依賴度計算如下：

逐步減少ck，計算D對剩下ck的依賴度：

由此可得到每個條件屬性的重要性：

通過公式歸一化即可求出各項指標的權(quán)重。

在確定指標權(quán)重的過程中，引入粗糙集理論以改善受到較大干擾并具有噪聲的內(nèi)容，弱化主觀經(jīng)驗因素的影響，即可客觀地解決一些不確定因素造成的問題。

2 改進的模糊-多級可拓評價方法

2.1 評價方法

模糊綜合評價和多級可拓評價均以單因素評價為基礎(chǔ)，通過引入指標權(quán)重將單因素評價進行拓展，從而使評價結(jié)果更加準確合理[13-14]。模糊綜合評價基于模糊集合論，把定性問題向定量問題方向轉(zhuǎn)變，在很大程度上解決了評價過程中的不確定性問題。多級可拓評價中的經(jīng)典域和節(jié)域可根據(jù)實際情況進行適當調(diào)整，從而增加了評價方法的靈活性。同時，使用多級可拓評價方法時，還可以由下級指標依賴度求得上級指標依賴度，并由此得到各個評價指標的所屬等級和隸屬關(guān)系，優(yōu)越性較強。因此，若能結(jié)合2種方法優(yōu)點，就能夠較好地統(tǒng)籌決策因素的隨機性與專家經(jīng)驗的主觀性對項目評價的影響，并明確各子項評價指標和上一級評價指標的隸屬等級，使評價結(jié)果更加恰當?；谀：?多級可拓評價法的投資建設(shè)項目后評價，具體實現(xiàn)步驟如圖1所示。

圖1 改進的模糊-多級可拓評價法Fig.1 Improved fuzzy-multilevel extension evaluation method

2.2 評價方法實現(xiàn)

2.2.1 后評價物元確定

后評價對象的各評價指標的分值，可結(jié)合實地考察、資料搜集以及專家咨詢等途徑，以打分方式實現(xiàn)。設(shè)：后評價對象共m個屬性因子；定義vk為因子可取區(qū)間，即專家評分值；UM為評價等級。物元模型如下。

2.2.2 經(jīng)典域和節(jié)域確定

將后評價對象的所有屬性劃分為j個級別；然后，將所有的屬性綜合為定性和定量特征，從而確定經(jīng)典域和節(jié)域。用Mj表示經(jīng)典域物元。

式中：UMj為第j個評價級別下的評價結(jié)果；為第k個屬性Ck的取值范圍。

將各評價屬性取值范圍稱為后評價對象物元模型的節(jié)域：

式中：UMp為后評價對象的整體級別；vpk=〈apk,bpk〉為UMp中屬性Ck取值的范圍，vjk=〈ajk,bjk〉范圍在vpk之內(nèi)。

2.2.3 依賴度函數(shù)確定及計算

依賴度函數(shù)的計算公式如下：

式（9）體現(xiàn)了點vk與vpk、vjk“接近度”。如果ρ(vk,vpk)≥0，則說明vk不在區(qū)間vpk內(nèi)；如果ρ(vk,vpk)≤0，則說明vk在區(qū)間vpk內(nèi)。

vk與區(qū)間vpk、vjk的“位值”如式（10）所示。

然后根據(jù)式（11）可計算出后評價物元第k個屬性Ck的第j個評價級別的依賴度。

2.2.4 模糊-多級可拓評價

各評價指標和第j個評價等級的依賴度為：

式中：Wi為指標Ci的權(quán)重分配系數(shù)。

根據(jù)最大隸屬度原則，令

后評價對象的等級變量特征值計算如下：

式中：j*表示后評價對象的等級變量特征值。該結(jié)果用于得到較優(yōu)的隸屬級別。

為進一步評估項目一級指標，假設(shè)一級評價指標數(shù)目為k，其中包含二級指標數(shù)目為x，結(jié)合模糊綜合評價理論，則可得到各個一級指標和總目標的得分的計算公式如下：

式中：Nkx、Wkx分別表示二級指標分數(shù)和權(quán)重；Gk表示一級指標分數(shù)；G表示總目標分數(shù)。

3 實例分析

采用所建立的粗糙集與模糊-多級可拓評價方法對某220 kV變電站建設(shè)項目進行評價。該變電站是所在地區(qū)僅有的一座220 kV變電站，采用戶外GIS設(shè)計方案，建成至今未出現(xiàn)重大事故，保證了該地區(qū)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

3.1 評價等級區(qū)間劃分

將變電站建設(shè)項目后評價分為及格、中等、良好和優(yōu)秀4個等級，用UMj=(UM1,UM2,UM3,UM4)來表示。每個等級評價依據(jù)如下規(guī)則：若0＜UM1=UM≤60，為“不及格”；若60＜UM2=UM≤75，為“中等”；若75＜UM3=UM≤90，為“良好”；若90＜UM4=UM≤100，為“優(yōu)秀”。

利用評價指標中的一級屬性C=(C1,C2,C3,C4)來確定決策屬性，其決策屬性分為上述4個級別。定義為D=(優(yōu)秀,良好,中等,不及格)，將決策屬性數(shù)字化為D=(1,2,3,4)。根據(jù)220 kV變電站的實際運行數(shù)據(jù)進行打分評價，以運行效率評價C1為例進行分析。二級指標評分決策結(jié)果見表2，經(jīng)典域和節(jié)域數(shù)據(jù)見表3。經(jīng)典域類別分別對應(yīng)上述4個評價級別。

表2 二級指標評分決策Tab.2 Secondary index scoring decision

表3 評價指標的經(jīng)典域和節(jié)域Tab.3 Classic domain and section domain of evaluation index

3.2 變電站項目后評價結(jié)果及分析

變電站建設(shè)項目后評價指標權(quán)重及分數(shù)如表4所示。其中，指標權(quán)重通過粗糙集理論計算得到，包括依賴度函數(shù)、依賴度以及重要性。各評價指標的分數(shù)由評價指標等級區(qū)間劃分標準和實際取值計算得到。

表4 評價指標權(quán)重及分數(shù)Tab.4 Evaluation index weight and score

根據(jù)表4中二級指標的權(quán)重和指標分數(shù)，即可計算得到各個一級指標得分以及變電站項目總體得分。同時，還可根據(jù)二級指標權(quán)重計算其關(guān)聯(lián)度，并確定一級指標和總目標的評價所屬等級。變電站建設(shè)項目后評價模糊-多級可拓評價結(jié)果如表5所示。

表5 模糊–多級可拓法評價結(jié)果Tab.5 Evaluation result of fuzzy-multilevel extension method

從表 5中可以看出，基于改進的多級可拓法的變電站建設(shè)項目后評價結(jié)果中，包括了各指標的模糊綜合評價得分以及所屬評價等級。實例的項目總目標得分為83.85。根據(jù)評價指標等級區(qū)間劃分標準可以判斷出評價結(jié)果為“良好”?；具_到了規(guī)劃時的預(yù)期要求?？偰繕嗽u價結(jié)果所屬等級為“3”，可判斷出評價結(jié)果也為“良好”，評價結(jié)果一致，可見評價結(jié)果具有正確性。由式（15）可得該變電站總目標等級變量的特征值j*=3.165。根據(jù)最大隸屬度原則，評估效果介于“良好”與“優(yōu)秀”之間，并且向“優(yōu)秀”的趨勢不斷發(fā)展。

由表5可知，各指標的綜合評價得分與所屬等級均相對應(yīng)，運行效率、服務(wù)品質(zhì)、安全可靠性以及產(chǎn)出效益評價結(jié)果均為“良好”。通過比較C1、C2、C3、C4的綜合評價得分，可以判斷出變電站建設(shè)項目服務(wù)品質(zhì)C2最好，且產(chǎn)出效益C4最差。因此，產(chǎn)出效益是影響該變電站投資建設(shè)項目功能效果后評價的關(guān)鍵因素。此外，由該站產(chǎn)出效益的等級變量特征值j*可知，產(chǎn)出效益在4個指標中向“優(yōu)秀”的趨勢最大。由此可見，要想提高此變電站建設(shè)項目的建設(shè)效果，應(yīng)該考慮從產(chǎn)出效益入手，重點關(guān)注電纜采用率、線損率以及無功補償合理性。

4 結(jié)論

以變電站項目后評價為例，通過使用粗糙集與模糊-多級可拓評價方法，分析了電網(wǎng)固定資產(chǎn)項目，得出了以下結(jié)論：

（1）采用粗糙集理論確定各分項指標的權(quán)重，減少了人為主觀因素對評價結(jié)果的影響。該方法對不確定性問題的處理具有顯著優(yōu)勢。

（2）改進的模糊-多級可拓評價法能夠較好地統(tǒng)籌決策因素的隨機性與專家經(jīng)驗的主觀性，能夠得到各子項評價指標和上一級評價指標的隸屬等級，確定各子項評價指標的評價效果順序，從而明確各子項對項目總體評價影響的重要程度。

（3）使用本文建立的項目后評價方法，可提高電網(wǎng)項目建設(shè)后評價分析的合理性和科學性，可為相關(guān)實際工程項目的改造與優(yōu)化提供一定的參考數(shù)據(jù)。