摘 要：在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)背景下，針對鄉(xiāng)村新能源接入后運(yùn)營管理中存在的收益問題，提出了鄉(xiāng)村能源合作社的價值指標(biāo)體系及價值評價方法。闡述了基于目標(biāo)一致性的農(nóng)村能源合作社組織模式，分析了參與者的資源、能力和目標(biāo)。建立了包括6個一級指標(biāo)和17個二級指標(biāo)的鄉(xiāng)村能源合作社價值鏈指標(biāo)體系，提出了一種主觀權(quán)重和客觀權(quán)重相結(jié)合的組合價值指標(biāo)賦權(quán)方法；改進(jìn)了TOPSIS評價方法，設(shè)置絕對理想解，采用鏡像投影求解貼近度，使綜合評價更加客觀。針對包含養(yǎng)殖場的鄉(xiāng)村能源合作社，采用該研究所提方法進(jìn)行了評價，所得指標(biāo)優(yōu)于模糊層次分析法和主成分分析法，驗證了指標(biāo)體系的合理性和評價方法的有效性。

關(guān)鍵詞：新型電力系統(tǒng)；農(nóng)村能源合作社；價值指標(biāo)；主客觀權(quán)重；綜合評價

中圖分類號：F323.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-7909（2025）1-35-7

DOI：10.19345/j.cnki.xckj.1674-7909.2025.01.006

0 引言

2021年3月15日，中央財經(jīng)委員會第九次會議提出構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是推動電力行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的必要之舉。我國農(nóng)村面積占比較大，地跨北寒帶、北溫帶、亞熱帶、熱帶，各種清潔資源豐富，是開發(fā)利用清潔能源的主戰(zhàn)場。然而，我國地形地貌多樣、人口分散，供用能系統(tǒng)特征具有非常明顯的地域差距，其組織運(yùn)行模式依據(jù)地域差別也體現(xiàn)出多樣性的特點。隨著經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展，非法人組織不斷涌現(xiàn)，其中典型的一種是“能源合作社”。

“能源合作社”模式起源于歐洲。21世紀(jì)初，德國能源合作社已經(jīng)有800多家，主要依托太陽能、風(fēng)力發(fā)電、小型生物發(fā)電站建立。有學(xué)者研究了能源合作的框架、實施方案、應(yīng)用效果等［1-2］。對于地理面積受限的歐洲各國來說，能源合作被視為一種有效的需求側(cè)管理策略［3］。關(guān)于中國能源合作社的研究數(shù)據(jù)很少。分布式光伏發(fā)電合作社需要政策支持［4］。該領(lǐng)域的主要研究方向是如何鼓勵用戶消費(fèi)新能源，促進(jìn)該地區(qū)新能源的消費(fèi)［5-6］，以及合作社各參與主體的利益分配機(jī)制與商業(yè)運(yùn)營模式［7］。

新能源的滲透率在農(nóng)村地區(qū)越來越高，用戶所關(guān)注的是新能源系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性［8］，鄉(xiāng)村能源合作組織在新能源系統(tǒng)運(yùn)行中的優(yōu)勢有必要通過價值評價來體現(xiàn)。指標(biāo)體系的構(gòu)建是價值評價的第一步，張敏等［9］提出了經(jīng)濟(jì)性、可靠性、低碳性等3個一級指標(biāo)，在一級指標(biāo)的基礎(chǔ)上篩選出9個二級指標(biāo)對低碳電網(wǎng)進(jìn)行評價。李亞利［10］從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全等3個方面構(gòu)建了新能源電力系統(tǒng)儲能技術(shù)評價指標(biāo)體系，并進(jìn)行了評價。關(guān)于價值評價的研究，柴玉鳳［11］將模糊綜合評價方法引入電力儲備服務(wù)的社會價值評價，建立了儲備服務(wù)社會價值評價指標(biāo)體系。新能源成本周期的評價也是能源供應(yīng)和消費(fèi)系統(tǒng)運(yùn)行評價的重要組成部分［12］。常用的評價方法包括層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）、優(yōu)劣解距離法（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution，TOPSIS）、決策試驗和評價試驗法（Decision-making Trial and Evaluation Laboratory，DEMATEL）。這些評價方法往往會結(jié)合使用，如將AHP和TOPSIS組合來評價效率［13-14］。趙會茹等［15］構(gòu)建了基于博弈論組合反熵權(quán)法和分層賦權(quán)法的指標(biāo)賦權(quán)方法，以及基于差商灰色關(guān)聯(lián)改進(jìn)TOPSIS的信用風(fēng)險評價方法。

許多研究指出了能源合作社的優(yōu)勢，并闡明了其存在的價值。然而，大多數(shù)價值評價只針對某一指標(biāo)，沒有系統(tǒng)總結(jié)鄉(xiāng)村能源合作社的指標(biāo)體系并提出評價方法。為了解決這一問題，筆者研究了鄉(xiāng)村能源合作社的組織結(jié)構(gòu)與參與者的能力、目標(biāo)等性質(zhì)，系統(tǒng)總結(jié)了鄉(xiāng)村能源合作社的指標(biāo)體系，優(yōu)化了指標(biāo)體系的價值評價方法，為引導(dǎo)鄉(xiāng)村能源合作社的進(jìn)一步發(fā)展提供思路。

1 鄉(xiāng)村能源合作社組織結(jié)構(gòu)

鄉(xiāng)村能源合作社是一種實體非法人組織，參與者可劃分為能源供應(yīng)者、能源消費(fèi)者和輔助機(jī)構(gòu)3類，每一類都存在具體化的機(jī)構(gòu)和團(tuán)體，如配電網(wǎng)、用能需求的一般農(nóng)戶、具有供能能力和用能需求的養(yǎng)殖場、政府機(jī)關(guān)等，每一類用戶的資源、能力和目標(biāo)既有聯(lián)系又有不同。鄉(xiāng)村能源合作社組織結(jié)構(gòu)如圖1所示。

鄉(xiāng)村能源合作社3類參與者在資源、能力和目標(biāo)上都有各自的特點，從目標(biāo)來看，主要集中在安全性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、環(huán)保性、普適性等方面，具體分析如表1所示。

2 鄉(xiāng)村能源合作社價值鏈及指標(biāo)體系

2.1 鄉(xiāng)村能源合作社參與者目標(biāo)訴求

針對當(dāng)前電力系統(tǒng)、用戶、投資建設(shè)運(yùn)營商、農(nóng)戶、養(yǎng)殖場等各方的需求，總結(jié)能源合作參與者目標(biāo)如表2所示。

2.2 鄉(xiāng)村能源合作社價值指標(biāo)體系構(gòu)建

鄉(xiāng)村能源合作社的參與者有不同的資源和能力，可以產(chǎn)生不同的價值，所有參與者在鄉(xiāng)村能源合作社運(yùn)行環(huán)節(jié)的價值形成一個價值鏈。挖掘各參與者的訴求與價值取向，構(gòu)建鄉(xiāng)村能源合作社的價值指標(biāo)體系如圖2所示。

根據(jù)收集的鄉(xiāng)村能源合作社運(yùn)行數(shù)據(jù)，分析定量指標(biāo)、量化定性指標(biāo)，對價值鏈進(jìn)行評價，用以優(yōu)化組織運(yùn)行模式，常用TOPSIS進(jìn)行價值評價［16］。

2.3 價值指標(biāo)量化

指標(biāo)中大量的定性指標(biāo)需進(jìn)行量化處理才能進(jìn)行評價計算，采用單因素模糊理論對定性指標(biāo)進(jìn)行量化。

2.3.1 建立判斷集，見式（1）

[V=V1，V2，V3，V4，V5]" " " " " " " " " " （1）

式（1）中，[V1]=“very bad”，[V2]=“bad”，[V3]=“middle”，[V4]=“good”，[V5]=“very good”。

2.3.2 對調(diào)查的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計并計算隸屬度

第k位專家（或用戶）的打分結(jié)果如表3所示。

其中，a[（k）i（1≤i≤5）]是第k位專家（或用戶）針對調(diào)查對象中第i個評語Vi的隸屬度值。

對于評價指標(biāo)中的定量數(shù)據(jù)，取一定量的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化，得到指標(biāo)值。

2.4 價值指標(biāo)組合加權(quán)

在指標(biāo)加權(quán)時，主觀加權(quán)易受專家經(jīng)驗影響，客觀加權(quán)則需要增加指標(biāo)數(shù)據(jù)規(guī)模以提高模型準(zhǔn)確性，增加計算量。通常，進(jìn)行價值指標(biāo)賦權(quán)時，主觀權(quán)重基于層次分析法，并經(jīng)決策試驗和評價試驗法修改［17］，目標(biāo)權(quán)重采用反熵權(quán)重法，結(jié)合矩估計原理，對組合權(quán)值進(jìn)行計算。

對于指標(biāo)數(shù)n的多級指標(biāo)體系，m位專家以1～9標(biāo)度法比較得出m組判斷矩陣。一致性檢查通過時，主觀權(quán)重為與最大特征值相對應(yīng)的特征向量。m組權(quán)重中最大評價相似性組被消除，剩余（m-1）組權(quán)重平均值為ρ'，對權(quán)重進(jìn)行校正。判斷矩陣的標(biāo)度定義如表4所示。

在1～4標(biāo)度法下，得到直接影響矩陣。進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化得到了綜合影響矩陣T和中心性矩陣[ρ\"]，見式（5）和見式（6）。

式中，[aij]、[bij]分別為方案i中指標(biāo)j的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)值，[Sj]表示指標(biāo)j的反熵值。

針對各指標(biāo)主、客觀權(quán)重，計算各項指標(biāo)的主、客觀權(quán)重耦合系數(shù)見式（11）。

3 綜合評價模型及其改進(jìn)

基于理想相似性的綜合評價方法TOPSIS是價值評價常用的方法。過往文獻(xiàn)指出，傳統(tǒng)TOPSIS在理想解設(shè)置和貼近度計算方面存在不足，致使評價結(jié)果可信度降低。對上述缺陷進(jìn)行完善，改進(jìn)評價模型如下。

3.1 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化

對于m個方案和n個指標(biāo)評價，對原始指標(biāo)矩陣Cm×n進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化得Am×n，見式（13）。

4 算例分析

假設(shè)某地區(qū)有3個養(yǎng)殖場和100戶農(nóng)戶。養(yǎng)殖場和農(nóng)戶的屋頂鋪設(shè)了光伏發(fā)電設(shè)備，養(yǎng)殖場配備了沼氣發(fā)電設(shè)備。當(dāng)?shù)氐木C合能源服務(wù)提供商負(fù)責(zé)新能源的收集和分配。政府對新能源電價給予優(yōu)惠政策。在供暖季節(jié)，供暖公司負(fù)責(zé)供暖。根據(jù)中國北方的平均水平估算冬季光伏發(fā)電量、沼氣發(fā)電量和農(nóng)民冬季平均負(fù)荷。

根據(jù)實際調(diào)研結(jié)果，設(shè)計了3種能源合作社的組織方案。

模式1：政府主導(dǎo)和環(huán)保優(yōu)先模式，政府在鄉(xiāng)村能源合作社中的訴求占主導(dǎo)，環(huán)保性指標(biāo)優(yōu)先。

模式2：新能源滿負(fù)荷模式，以新能源消納為主導(dǎo)的模式，綜合能源服務(wù)商優(yōu)先，主要涉及經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。

模式3：新能源比例輸出模式，經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性優(yōu)先，同時兼顧電網(wǎng)安全性和穩(wěn)定性。

3種模式的指標(biāo)估計結(jié)果如表5所示。

4.1 權(quán)重計算

給出圖2所示6個一級指標(biāo)、17個二級指標(biāo)的一組經(jīng)驗值。一級指標(biāo)的專家主觀評價矩陣如式（17）所示。二級指標(biāo)的專家主觀評價矩陣如式（18）所示。

在經(jīng)驗值相同的情況下，分別進(jìn)行主觀權(quán)重分配、客觀權(quán)重分配和組合權(quán)重分配。主觀權(quán)重是校正后的值。次要指標(biāo)的權(quán)重如表6所示，3種賦權(quán)方法結(jié)果比較如圖4所示。

通過比較可以看出，組合權(quán)重考慮了決策者的意愿和指標(biāo)數(shù)據(jù)信息，權(quán)重值介于主觀和客觀之間，比單一的加權(quán)方法更有說服力。通過分析圖4中的權(quán)重可以看出，鄉(xiāng)村能源合作社在經(jīng)濟(jì)性C2、穩(wěn)定性C3和降低成本C4指標(biāo)中所占比例較大，綜合權(quán)重占74.46%，這一結(jié)論與成立鄉(xiāng)村能源合作社的初衷一致。

4.2 價值評價及分析

為了測試改進(jìn)TOPSIS的性能，使用模糊層次分析法（Fuzzy Analytic Hierarchy Process，F(xiàn)uzzy -AHP）［18］和主成分分析法（Principal Component Analysis，PCA）［19-20］進(jìn)行計算。計算結(jié)果如表7所示。TOPSIS值越小，越接近參考度，證明了該方案的優(yōu)越性，另外2種方法的結(jié)果相反。

從計算結(jié)果可以看出，模式二是最好的。因為其對新能源的滲透沒有限制，增加了綜合能源服務(wù)提供商的權(quán)利，這增加了其在能源傳輸和交易方面的自由度，主觀評價和客觀收益相對較高。然而，在評價結(jié)果的排序上，模糊層次分析法的結(jié)果與改進(jìn)TOPSIS相同。為了說明該方法的優(yōu)越性，引入了靈敏度參數(shù)[δ]進(jìn)行進(jìn)一步比較，見式（20）。

式（20）中，θmax為評價結(jié)果的最大值，θsec為評價結(jié)果第二大值。

通過計算，改進(jìn)TOPSIS的靈敏度為15.9%，其他2種方法的靈敏度分別為7.7%和6.6%。證明了改進(jìn)TOPSIS在綜合評價上的優(yōu)越性。

5 結(jié)束語

能源合作社是農(nóng)村新能源經(jīng)營管理的非法人組織。能源合作參與者的共同目標(biāo)是提高能源供應(yīng)和消費(fèi)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和環(huán)保性。筆者研究了鄉(xiāng)村能源合作社組織運(yùn)行中的目標(biāo)、價值指標(biāo)體系和價值評價，得出以下結(jié)論。

總結(jié)了鄉(xiāng)村能源合作社各類參與者資源、能力、目標(biāo)等性質(zhì)，在此基礎(chǔ)上提出了鄉(xiāng)村能源合作社價值鏈2級指標(biāo)體系。從經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、環(huán)保性、普適性等方面提出了6個一級指標(biāo)和19個二級指標(biāo)，并采用主客觀結(jié)合的賦權(quán)方法對定性指標(biāo)進(jìn)行了量化。

改進(jìn)TOPSIS對鄉(xiāng)村能源合作社價值指標(biāo)體系進(jìn)行了綜合評價。以組合權(quán)重矩陣為基礎(chǔ)構(gòu)建加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)矩陣，固定絕對正負(fù)理想值，采用鏡像投影法求貼近度，增強(qiáng)了評價結(jié)果的可信度。

通過對養(yǎng)殖場能源合作社的分析和價值鏈評價結(jié)果可以看出：新能源的高效利用是提高能源合作社價值的主要來源；對經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定的需求占總需求的70%以上。

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Research on the Value Index System and Evaluation Methods of

Rural Energy Cooperatives

JIA Yuchen

Hebei Agricultural University， Baoding 071001， China

Abstract： In the context of the construction of a new power system dominated by renewable energy， a value index system and value evaluation method for rural energy cooperatives are proposed to address the revenue issues in the operation and management of rural new energy integration. This article elaborates on the organizational model of rural energy cooperatives based on goal consistency， analyzing the resources， capabilities， and goals of participants. A value chain index system for rural energy cooperatives has been established， which comprising 6 primary indicators and 17 secondary indicators. A combined value index weighting method that integrates subjective and objective weights has been proposed. In order to make the comprehensive evaluation more objective， the TOPSIS comprehensive evaluation method was improved by setting an absolute ideal solution and using mirror projection to calculate closeness， making the comprehensive evaluation more objective." For rural energy cooperatives that include breeding farms， the methods proposed in this article was used for evaluation， and the obtained indicators were superior to Fuzzy-AHP and PCA， validating the rationality of the indicator system and the effectiveness of the evaluation method.

Key words： new type power system; rural energy cooperatives; value indexes; subjective and objective weighting; comprehensive" evaluation

基金項目：河北省社科基金項目“‘雙碳’目標(biāo)下農(nóng)村能源合作社的運(yùn)營與發(fā)展研究”（HB22GL026）。

作者簡介：賈宇?。?979—），女，博士，副教授，研究方向：電力物聯(lián)網(wǎng)、能源電力經(jīng)濟(jì)。