林卓瓊

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局，廣東 東莞 523000)

0 引 言

近年來，中國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,特別是隨著新時(shí)代新農(nóng)村城鎮(zhèn)化經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷深入,居民端用電需求增勢迅猛,配電網(wǎng)網(wǎng)架的發(fā)展和建設(shè)都面臨著新的挑戰(zhàn)[1]。一方面，原有的配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和供電延伸能力已難以滿足日益增長的電力發(fā)展需求；另一方面，當(dāng)下階段是推動(dòng)電網(wǎng)建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展時(shí)期、現(xiàn)有的配電網(wǎng)網(wǎng)架質(zhì)量、供電可靠性與新形勢下提出的“全面建設(shè)靈活可靠經(jīng)濟(jì)高效綠色的現(xiàn)代配電網(wǎng)”目標(biāo)還存在差距[2]。隨著配電網(wǎng)重視程度的逐步提高，配電網(wǎng)投資建設(shè)力度越來越大，如何按輕重緩急合理安排項(xiàng)目投資規(guī)模，精細(xì)化推進(jìn)配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目建設(shè)，確保做到靶向精準(zhǔn)投資成為目前配電網(wǎng)領(lǐng)域亟需重點(diǎn)關(guān)注的問題[3-4]。

目前配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目投資策略以戰(zhàn)略目標(biāo)和解決問題為導(dǎo)向，雖然按緊迫程度將投資項(xiàng)目分為必須解決(一類)、優(yōu)先安排(二類)、合理安排(三類)、嚴(yán)格控制(四類)、禁止安排(五類)，明確各類投資項(xiàng)目的準(zhǔn)入原則和優(yōu)選順序，但實(shí)際中還是存在部分類別界定不清晰、項(xiàng)目排序難以按照實(shí)際優(yōu)選入庫、相同等級類別的項(xiàng)目缺乏選擇標(biāo)準(zhǔn)等問題，配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)投資仍然有待研究[5]。為此，如何按照投資額度整體統(tǒng)籌配電網(wǎng)規(guī)劃投資策略并有針對性對規(guī)劃項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)先入庫排序是當(dāng)前主要研究內(nèi)容。文獻(xiàn)[6]提出了配電網(wǎng)投資規(guī)模和項(xiàng)目屬性投資分配比例的確定方法，在綜合考慮了項(xiàng)目分類、投資規(guī)模和投資分配比例的基礎(chǔ)上構(gòu)建配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目優(yōu)選模型，最后通過算例驗(yàn)證研究成果有效性。文獻(xiàn)[7]通過構(gòu)建用于評價(jià)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)配電網(wǎng)當(dāng)前發(fā)展水平和前一年投資效益的指標(biāo)體系，運(yùn)用改進(jìn)AHP-TOPSIS法對評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行評估分析。文獻(xiàn)[8]分析了新電改對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響，利用蒙特卡洛模擬法，構(gòu)建配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，通過算例驗(yàn)證有效性。以上文獻(xiàn)通過不同評價(jià)模型做到了規(guī)避規(guī)劃投資中存在的不確定性、不精準(zhǔn)等問題，但都沒有綜合考慮項(xiàng)目實(shí)際投產(chǎn)后負(fù)荷增長、網(wǎng)架完善、安全用電等對規(guī)劃項(xiàng)目優(yōu)選入庫的影響。此外，在統(tǒng)籌項(xiàng)目入庫中，除了考慮上述負(fù)荷增長、網(wǎng)架完善、安全用電、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益等影響外，還需要對擬入庫項(xiàng)目按照實(shí)際緊急度進(jìn)行梯級入庫排序，再對項(xiàng)目進(jìn)行差異化優(yōu)選入庫。根據(jù)以上思路，該文提出了一種中壓配電網(wǎng)項(xiàng)目規(guī)劃優(yōu)選決策新方法。該方法構(gòu)建了涵蓋負(fù)荷增長、網(wǎng)架完善、安全供電、經(jīng)營效益、社會(huì)效益、附加指標(biāo)的中低壓配電網(wǎng)項(xiàng)目規(guī)劃優(yōu)選決策評估體系，通過深入研究各個(gè)影響因子對中低壓規(guī)劃項(xiàng)目優(yōu)選決策的相對影響度。

1 中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目優(yōu)選決策評估指標(biāo)體系

1.1 評估指標(biāo)體系構(gòu)建原則

配電網(wǎng)中包含著許多隨機(jī)因素和隨機(jī)事件，構(gòu)建研究對象評價(jià)指標(biāo)體系要能準(zhǔn)確真實(shí)地反映研究對象最重要的特征，并對該特征量進(jìn)行深入剖析[9]。對于配電網(wǎng)評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建，應(yīng)分析配電網(wǎng)的性能和功能原理，明確系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系，所搭建的體系要能全面反映各關(guān)系中涉及的影響因子，并嚴(yán)格遵循構(gòu)建原則中的系統(tǒng)性、一致性、可測性、獨(dú)立性和可比性。該文所涉及的中低壓配電網(wǎng)項(xiàng)目規(guī)劃優(yōu)選決策評估指標(biāo)體系的構(gòu)建應(yīng)能全面真實(shí)地反映規(guī)劃項(xiàng)目投產(chǎn)后所帶來的各級效益，以確保規(guī)劃項(xiàng)目投運(yùn)的可行性和必要性。

1.2 構(gòu)建中低壓規(guī)劃項(xiàng)目評估指標(biāo)體系

為了更準(zhǔn)確地將反映評估指標(biāo)體系中各層級之間的遞進(jìn)關(guān)系，以遞階層次基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)作為中低壓項(xiàng)目規(guī)劃評估指標(biāo)的基礎(chǔ)框架，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了涵蓋負(fù)荷增長、網(wǎng)架完善、安全供電、經(jīng)營效益、社會(huì)效益、附加指標(biāo)為一級評估指標(biāo)，以各細(xì)化后的指標(biāo)為二級評估指標(biāo)的中低壓配電網(wǎng)項(xiàng)目規(guī)劃優(yōu)選決策評估體系，如圖1所示。最終的評估結(jié)果由各級指標(biāo)通過模糊綜合法評判得出。

1)負(fù)荷增長。負(fù)荷增長指標(biāo)主要從配電網(wǎng)的負(fù)荷運(yùn)行角度考慮項(xiàng)目投運(yùn)后解決的實(shí)際負(fù)荷問題，線路及配變的重過載問題是每年中低壓項(xiàng)目立項(xiàng)的重點(diǎn)；同時(shí)，隨著近幾年用戶側(cè)報(bào)裝容量的延伸放寬，用戶報(bào)裝需求能否堅(jiān)強(qiáng)接入電網(wǎng)也是考驗(yàn)企業(yè)能否服務(wù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的主心點(diǎn)。因此，規(guī)劃立項(xiàng)滿足新增用戶報(bào)裝需求成為另一重點(diǎn)內(nèi)容。此外，結(jié)合主網(wǎng)投產(chǎn)實(shí)現(xiàn)“主配同投”也是考核中低壓規(guī)劃項(xiàng)目質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)[10]。

2)網(wǎng)架完善。網(wǎng)架完善指標(biāo)主要從提高中壓配電網(wǎng)可轉(zhuǎn)供電線路比率和提高中壓配電網(wǎng)線路聯(lián)絡(luò)率2個(gè)指標(biāo)對規(guī)劃項(xiàng)目的可行性進(jìn)行評估。可轉(zhuǎn)供電線路指有聯(lián)絡(luò)關(guān)系的線路同時(shí)處于最大負(fù)荷運(yùn)行方式下，某回線路的變電站出線開關(guān)停運(yùn)時(shí)，其全部負(fù)荷可通過不超2次轉(zhuǎn)供電操作，轉(zhuǎn)由其他線路供電且其他線路不出現(xiàn)過載情況。該指標(biāo)是反映電網(wǎng)可靠性的關(guān)鍵因子，與目前企業(yè)提倡的進(jìn)一步提升用戶用電體驗(yàn)有直接關(guān)聯(lián)[11]。中壓配電網(wǎng)線路是否有聯(lián)絡(luò)是供電線路是否可轉(zhuǎn)的前提，故提高中壓配電網(wǎng)線路聯(lián)絡(luò)率也是規(guī)劃立項(xiàng)的考核內(nèi)容。

3)安全用電。安全用電指標(biāo)主要研究規(guī)劃項(xiàng)目投運(yùn)后能否提高電網(wǎng)網(wǎng)架的各類安全運(yùn)行系數(shù)，解決實(shí)際安全隱患，主要從解決中低壓設(shè)備或線路存在的安全隱患、更換或改造技術(shù)落后的設(shè)備以及更換殘舊設(shè)備或線路進(jìn)行分類評估。實(shí)際立項(xiàng)中，該類項(xiàng)目實(shí)施方案需符合企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)部門的相關(guān)規(guī)定且出具的相關(guān)證明文件作為立項(xiàng)依據(jù)，避免投資浪費(fèi)[12]。

4)經(jīng)營效益。經(jīng)營效益指標(biāo)主要從能否提升居民端用戶用電體驗(yàn)為評估出發(fā)點(diǎn)，主要從解決中壓線路末端電壓不合格、解決臺區(qū)電壓偏低、降低電網(wǎng)線損三方面進(jìn)行綜合評價(jià)。其中，末端電壓合格率低于70%的線路視為末端電壓不合格線路，規(guī)劃項(xiàng)目需通過縮短中壓線路的供電半徑或者增加無功補(bǔ)償裝置、安裝調(diào)壓器等進(jìn)行規(guī)劃。三相電壓低于353.4 V或單相電壓低于198 V的臺區(qū)為低電壓臺區(qū)，規(guī)劃項(xiàng)目需通過縮短臺區(qū)的供電半徑或者增加無功補(bǔ)償裝置、安裝調(diào)壓器進(jìn)行規(guī)劃[13]。此外，線損是企業(yè)中電網(wǎng)經(jīng)營指標(biāo)中的重要考核部門，線損是指企業(yè)在電能傳輸過程中所發(fā)生的全部電能損耗，包括技術(shù)線損(電網(wǎng)在電能傳送過程中不可避免的電能損耗)和管理線損(偷漏差錯(cuò)等造成的誤差)，規(guī)劃項(xiàng)目從實(shí)際分析，更換高損配變以達(dá)到降低線路損耗的目的。

5)社會(huì)效益。社會(huì)效益指標(biāo)主要從提高應(yīng)對自然災(zāi)害的能力、保供電以及對宣傳企業(yè)形象較大幫助三方面進(jìn)行評估。其中，提高應(yīng)對自然災(zāi)害的能力是指項(xiàng)目投運(yùn)后能否起到防洪、防雷、抗冰、抗風(fēng)等應(yīng)對自然災(zāi)害的能力[14]。保供電二級指標(biāo)通過分層級進(jìn)行評估，保特級重要電力用戶供電工程和影響電力供應(yīng)、影響全局的重點(diǎn)工程屬于頂層因子，分值最高；保一級重要電力用戶供電工程、政府和企業(yè)上級確定的特殊緊急項(xiàng)目或者公司戰(zhàn)略性布點(diǎn)或特殊政策支持的項(xiàng)目屬于一層因子，分值次于頂層因子；保二級重要電力用戶供電工程或者其他獲得政府政策支持的項(xiàng)目屬于二層因子，分值次于一層因子；保臨時(shí)性重要電力用戶供電工程屬三層因子，分值最低。

6)附加指標(biāo)。附加指標(biāo)從項(xiàng)目依屬來源、實(shí)際建設(shè)運(yùn)行需求以及是否利用閑置資產(chǎn)進(jìn)行評估。項(xiàng)目依屬來源主要評估規(guī)劃項(xiàng)目是否來源于滾動(dòng)規(guī)劃庫收資。實(shí)際建設(shè)及運(yùn)行需求指標(biāo)評估項(xiàng)目是否配合道路施工提前建設(shè)線路走廊、配合新建變電站新建電纜走廊、配合變電站搬遷的遷改項(xiàng)目，或是農(nóng)網(wǎng)改造升級項(xiàng)目、完成當(dāng)年度重要任務(wù)的項(xiàng)目。

2 建立評估數(shù)學(xué)模型

中低壓規(guī)劃項(xiàng)目優(yōu)選決策評估指標(biāo)對項(xiàng)目入庫排序評估描述具有一定的模糊不確定性，該文采用模糊理論對其進(jìn)行評估描述[13]。模糊理論最早是在1965年由美國加州大學(xué)伯克利分校的L.A.zadeh教授提出并創(chuàng)立的，以模糊集合為基礎(chǔ)，承認(rèn)模糊現(xiàn)象存在，并以處理概念模糊的不確定系統(tǒng)為其研究目標(biāo)進(jìn)行信息量化計(jì)算[15]?？紤]到評估對象的獨(dú)特性及復(fù)雜性，采用模糊理論中應(yīng)用最廣的模糊綜合評判法進(jìn)行建模評估。

2.1 評估指標(biāo)評分標(biāo)準(zhǔn)化

考慮到評估指標(biāo)體系各指標(biāo)的評價(jià)單位量綱不一致，在進(jìn)行模糊評估前需對評估指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化量綱統(tǒng)一處理。以電網(wǎng)配電網(wǎng)規(guī)劃導(dǎo)則為參考標(biāo)準(zhǔn)，評分標(biāo)準(zhǔn)按照為項(xiàng)目涉及的范疇對指標(biāo)的影響解決程度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。將各評估指標(biāo)評分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理形成判斷矩陣如下：

(1)

式中：tmn為第m個(gè)擬評估項(xiàng)目中第n個(gè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的分值；m指參加評估的項(xiàng)目數(shù)；n為評估指標(biāo)體系的二級指標(biāo)數(shù)，n=20。

2.2 構(gòu)建模糊評判集和隸屬度函數(shù)

模糊評判集是對所建模型由模糊進(jìn)行量化描述的集合體，利用模糊集合和隸屬度函數(shù)建立系統(tǒng)的模糊模型是一種合理、有效的建模方法[16]。該文結(jié)合評估對象的特點(diǎn)，提出了投運(yùn)緊急度概念，將擬參加評估的規(guī)劃項(xiàng)目按照投運(yùn)緊急度劃分為5個(gè)等級，F(xiàn)={F1,F2,F3,F4,F5}，其中，F(xiàn)1代表非常緊急，F(xiàn)2代表較緊急，F(xiàn)3代表一般緊急，F(xiàn)4代表不太緊急，F(xiàn)5代表不緊急。隸屬度函數(shù)選取方面，對于擬參加評估的規(guī)劃項(xiàng)目而言，所要獲取的評估結(jié)果是項(xiàng)目的投運(yùn)緊急度排序，由評估體系各級指標(biāo)定義可知評估指標(biāo)的評分越高說明投運(yùn)緊急度越高，故該文選取了偏大性升半正態(tài)分布隸屬度函數(shù)A(x)進(jìn)行對應(yīng)關(guān)系描述:

(2)

式中：x為決策指標(biāo)；k和a為升半正態(tài)分布隸屬度函數(shù)的內(nèi)嵌參數(shù)，取k=0.5，a的取值直接影響評估范圍，為確保擬評估的對象均有模糊評判集與之對應(yīng)，分別選取5個(gè)a值為a1=1，a2=0.75，a3=0.5，a4=0.25，a5=0。

將k和a值代入式(2)，可得到每一評判集對應(yīng)的隸屬度函數(shù)，將標(biāo)準(zhǔn)化處理的指標(biāo)tmn分別代入隸屬度函數(shù)中進(jìn)行模糊評估，得到擬評估的項(xiàng)目i的模糊評判矩陣Ti如式(3)所示：

(3)

式中：AFj(tin)代表tin指標(biāo)對投運(yùn)緊急度等級Fj的隸屬程度，j=1,2,…,5，n=1,2,…,20。

2.3 確定指標(biāo)權(quán)重

為準(zhǔn)確獲取評估指標(biāo)的權(quán)重分布，選取層次分析法作為主要分析計(jì)算方法，通過建立清晰的層次結(jié)構(gòu)和計(jì)算最優(yōu)傳遞矩陣有效處理指標(biāo)間的關(guān)系[17]，計(jì)算過程如下。

1) 構(gòu)造判斷矩陣。該文所建評估指標(biāo)體系中指標(biāo)間相對影響度不同，需進(jìn)行指標(biāo)兩兩對比確定相互重要性，在此基礎(chǔ)上構(gòu)造判斷矩陣。采用1～9標(biāo)度反映指標(biāo)間的相對重要程度[16]，得到判斷矩陣P如式(4)所示：

(4)

式中：aij為評估指標(biāo)體系中第i個(gè)指標(biāo)對第j個(gè)指標(biāo)的相對重要度的數(shù)值體現(xiàn)，aij>0，aij=1/aji,且當(dāng)i=j時(shí)，aij=1。

2) 求取最大特征根。按照式(5)求取判斷矩陣P的最大特征根λmax:

(5)

式中：AW為特征向量W與判斷矩陣P的乘積值；(AW)i為AW的第i個(gè)分量；n為評估體系的指標(biāo)數(shù)。

3) 計(jì)算一致性指標(biāo)。按照下式計(jì)算一致性指標(biāo)P.I.：

(6)

4) 計(jì)算隨機(jī)一致性指標(biāo)。按照下式計(jì)算隨機(jī)一致性指標(biāo)P.R.：

(7)

式中：R.I.為隨機(jī)一致性指標(biāo)平均值，R.I.隨評估體系的指標(biāo)數(shù)n的變化取值不同。若計(jì)算得到隨機(jī)一致性指標(biāo)P.R.值小于0.1，代表矩陣具有滿意一致性特征；反之，需要調(diào)整矩陣直至滿足滿意一致性要求[18]。

5) 計(jì)算判斷矩陣權(quán)重。通過計(jì)算特征向量W得到判斷矩陣權(quán)重系數(shù)ω，即ω=W=[ω1,ω2,…,ωn]。

2.4 模糊綜合評判分析

由上一章節(jié)得到判斷矩陣的權(quán)重系數(shù)ω和模型判斷矩陣Ti，參考M(+,o)模型算子計(jì)算方法[19-20]，通過計(jì)算得到擬評估的對象模糊綜合評價(jià)集ηi：

[ηi(AF1),ηi(AF2),ηi(AF3),ηi(AF4),ηi(AF5)]

(8)

根據(jù)投運(yùn)緊急度等級概念，結(jié)合實(shí)際中擬評估對象的特點(diǎn)，通過將緊急度等級量化為分值，將5個(gè)評估等級F={F1,F2,F3,F4,F5}={90,80,70,60,50}得到擬評估對象的綜合得分為

(9)

按照上式計(jì)算得到所有擬參加評估對象的綜合得分，按照得分高低排序進(jìn)行項(xiàng)目優(yōu)選入庫。

3 實(shí)例驗(yàn)證

結(jié)合當(dāng)前廣東省某地市局“十四五”滾動(dòng)收資規(guī)劃工作部署要求，采用該文所提方法對項(xiàng)目庫投產(chǎn)年份為2021年的中低壓配網(wǎng)項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)劃優(yōu)選決策排序，為下一級段項(xiàng)目優(yōu)選入投資儲備庫提供科學(xué)指導(dǎo)。

3.1 評估對象基本信息

該文評估的對象涵蓋擬在未來2年投運(yùn)的中壓配網(wǎng)改造項(xiàng)目、變電站10 kV新出線工程及低壓配電網(wǎng)項(xiàng)目共計(jì)14個(gè)。根據(jù)前期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收資及問題歸類，該批項(xiàng)目能不同程度地解決實(shí)際中低壓電網(wǎng)中存在的網(wǎng)架和負(fù)荷問題，擬對該批項(xiàng)目進(jìn)行投產(chǎn)緊急度排序，并結(jié)合所在年份投資策略對項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)選入庫。項(xiàng)目基本信息見表1。

表1 項(xiàng)目基本信息

3.2 層次分析法確定權(quán)重

按照該文所提方法，對擬參加評估的14個(gè)項(xiàng)目按照評估體系逐個(gè)計(jì)算各指標(biāo)值并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理形成判斷矩陣，按照式(4)～(7)計(jì)算得到第i項(xiàng)目評估指標(biāo)的權(quán)重值ωi=W=[ω1,ω2,…,ωn]，以P1中壓配電網(wǎng)改造項(xiàng)目為例，計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 P1項(xiàng)目指標(biāo)權(quán)重值

從表2可以看出，影響P1項(xiàng)目規(guī)劃優(yōu)選決策的指標(biāo)共有11個(gè)，每個(gè)指標(biāo)的影響度不同。對于P1規(guī)劃項(xiàng)目而言，A2指標(biāo)解決線路重載影響較大，其次是B2指標(biāo)，該規(guī)劃項(xiàng)目一方面解決了線路重載，另一方面提高線路間的聯(lián)絡(luò)率，同時(shí)解決網(wǎng)架等實(shí)際問題。按照該方法得到每一個(gè)項(xiàng)目的指標(biāo)權(quán)重占比，在此基礎(chǔ)上逐一對其進(jìn)行模糊評估。

3.3 模糊綜合評價(jià)

對各項(xiàng)目進(jìn)行模糊綜合評判，由式(8)～(9)得到各項(xiàng)目模糊評判分值及排序結(jié)果如表3所示。根據(jù)項(xiàng)目投運(yùn)優(yōu)先度排序結(jié)果，結(jié)合規(guī)劃年投資策略，按照排序逐一對項(xiàng)目入庫安排施工建設(shè)。

表3 參加評估項(xiàng)目投運(yùn)緊急度排序結(jié)果

4 結(jié) 語

該文通過研究配電網(wǎng)項(xiàng)目規(guī)劃優(yōu)選決策影響因子，建立了涵蓋負(fù)荷增長、完善網(wǎng)架、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益等實(shí)際評估影響因素的中低壓配電網(wǎng)項(xiàng)目規(guī)劃評估指標(biāo)體系，為項(xiàng)目優(yōu)選決策提供參考依據(jù)。

考慮到評估對象的獨(dú)特復(fù)雜性，該文將模糊理論思想融入評估體系分析，從確定因素集、評估集、模糊評判矩陣到綜合評判集，逐一對擬評估對象進(jìn)行模糊系統(tǒng)評判。在權(quán)重確定上，采用目前廣泛應(yīng)用的層次分析法進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合分析得到緊急度排序，對實(shí)際配電網(wǎng)項(xiàng)目規(guī)劃決策評估提供指導(dǎo)意義。