基于層次分析和模糊綜合評價智能電網綜合效益研究

王海燕

(云南電網公司，昆明 650011)

基于層次分析和模糊綜合評價智能電網綜合效益研究

王海燕

(云南電網公司，昆明 650011)

針對智能電網效益評價的相關研究及我國智能電網發展現狀，從技術、經濟、社會和環境四個方面構建了智能電網綜合效益評價指標體系。基于層次分析法和模糊綜合評價方法，結合定性與定量分析，建立智能電網綜合效益評價模型，并對云南智能電網的綜合效益進行了評價。

智能電網；綜合效益；層次分析法；模糊綜合評價法

0　前言

建設堅強的智能電網具有重要意義[1]。文獻[2]結合我國國情，基于國內外智能電網發展模式，從可靠性和電壓質量、發展靈活性和協調性、設備利用率和技術設備水平以及經濟性和社會效益五個方面建立了智能電網綜合評估指標體系；文獻 [3]遵循全面性、對比性等原則，實現定性分析和定量評估相結合，采用對比分析法對智能電網的社會效益進行梳理與評價；文獻 [4]基于我國智能電網發展現狀，從發電、電網、用電和其他經濟效益四個方面構建了智能電網經濟效益評價指標體系，并以模糊綜合評價法為基礎，建立了基于區間數的智能電網經濟效益評價模型；文獻 [5]考慮到環境對智能電網低碳效益的重大影響，提出了基于三階段-超效率DEA方法的針對智能電網低碳效益的評價模型；文獻 [6]從環境、經濟、社會和安全性四個方面建立了智能電網綜合評價指標體系，并利用記分函數和指標的確信度及D-S合成法進行綜合評估，實現了智能電網的綜合效益評價。

本文在上述研究的基礎上，綜合智能電網的各個方面，從技術、經濟、社會和環境效益四方面構建智能電網綜合效益評價指標體系，然后結合AHP法和模糊綜合評價法，建立智能電網綜合效益評價模型，實現智能電網綜合效益的合理、全面評價。

1　智能電網綜合效益評價指標體系

智能電網效益體現在各個方面，包括技術、經濟、社會和環境等多個方面，依據準確性、規范性、可比性、可靠性、客觀性和全面性的智能電網綜合效益評價指標體系構建原則[2]，本文從技術、經濟、社會和環境四方面構建評價指標體系，如圖1所示。

圖1　智能電網綜合效益評價指標體系

2　評價模型

智能電網綜合效益評價模型的基本思路為：利用層次分析法確定指標權重，在此基礎上采用模糊綜合評價方法進行智能電網綜合效益的評價。

2.1 層次分析法

層次分析法 (Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP)是通過建立遞階層次結構，再經過兩兩比較確定層次中各要素的相對重要程度，實現了定性與定量的結合，使復雜的評價問題明朗化，使得到的分析結果更加客觀。運用AHP法大概需要如下四步：

1)建立指標體系的遞階層次結構。

2)對同一層次的各元素關于上一層中某一準則的重要性確定兩兩比較的評判矩陣，得到各階層的判斷矩陣A=(aij)m×n；其中，確定判斷矩陣的標度見表1。

表1　判斷矩陣標度定義

3)進行層次單排序和一致性檢驗，層次單排序即確定各層次要素的權重以及λmax，然后計算一致性指標CI，

計算一致性比例CR，

其中，RI為平均隨機一致性指標，其取值見表2。

表2　平均隨機一致性指標

當CR＜0.1時，認為判斷矩陣具有一致性，否則需要調整判斷矩陣的標度。

4)進行層次總排序，得到各指標相對于目標層的組合權重，即各指標在智能電網綜合效益評價中的重要程度。

2.2 模糊綜合評價法

模糊綜合評價法是利用精確的數學手段處理模糊的評價對象，能對模糊現象做出較為科學、合理的量化評價。具體步驟如下：

1)確定因素集U和評語集V，其中因素集由具體的評價指標體系得出，評語集是評價者對被評價對象可能的評價結果的評語等級的集合。

2)建立模糊關系矩陣，即確定各個因素對評語集的隸屬度，得到各個指標的單因素評判結果，組合可得到模糊關系矩陣。在確定隸屬度時，針對于定性指標采用模糊統計的方法，針對于定量采用半梯形隸屬度模型。

3)利用AHP法確定各評價指標的權重向量。

4)進行模糊綜合，首先將各一級指標下的二級指標的權重與其模糊評判矩陣進行綜合，得到各個一級指標的評價結果；然后，將各一級指標的評價結果組成其評判矩陣與各一級指標的權重向量進行模糊合成，得到總的評價結果。

5)根據最大隸屬度原則，進行評價結果分析。

3　算例分析

現以云南省智能電網建設為例，運用前面所述的綜合效益評價指標體系及模型，對該省的智能電網綜合效益進行評價分析。

3.1 確定因素集和評語集

3.2 建立模糊關系矩陣

基于前文建立的智能電網綜合效益的因素集和評語集，在確定單因素評判矩陣時，對于 “增加電網企業收益”這一正指標采用升半梯形隸屬度模型確定；對于 “降低停電損失成本”和 “減少溫室氣體及污染氣體排放”這兩個逆指標采用降半梯形隸屬度模型確定；對于其余的定性指標采用模糊統計的方法確定。由此，可得出該省市智能電網綜合效益的模糊評判矩陣，如表3所示。

表3　智能電網綜合效益模糊評判矩陣

3.3 確定權重向量

依據層次分析法的具體步驟，采用專家調查的方式，邀請10位資深專家根據表1中的標度定義，對每個層次中各元素的重要性進行兩兩比較，并對所有專家的評價結果進行簡單的統計整理，得到表5的判斷矩陣 (限于篇幅，僅對一級指標的權重向量進行詳細計算，其余判斷矩陣不再列出)。

表4　各一級指標對總目標的兩兩比較矩陣

運用Matlab2011b計算，得到上述判斷矩陣的最大特征值λmax=4.071，該特征值對應的特征向量為ω=(0.293，0.411 8，0.187 2，0.108)，其一致性指標 CI==(4.071-4)/(4-1)= 0.024，當n=4時，查表2可知RI=0.89，那么，0.024/0.89=0.021＜0.1，通過一致性檢驗。同理，我們可以得到各二級指標權重向量：

ω1=(0.623 2，0.239 5，0.137 3)，λmax1= 3.018 3，CI=0.009 2，CR=0.018＜0.1，通過一致性檢驗；

ω2=(0.163 8，0.539，0.297 3)，λmax2= 3.009 2，CI=0.004 6，CR=0.009＜0.1，通過一致性檢驗；

ω3=(0.25，0.75)，λmax3=2，通過一致性檢驗；

ω4==(0.666 7，0.333 3)，λmax4=2，通過一致性檢驗。

3.4 模糊運算

針對各二級指標進行一級模糊綜合評價Bi= ωi·Ri，得到總的模糊評判矩陣

3.5 二級模糊綜合評價

做二級模糊綜合評價，結合一級指標權重，得到最后的評價結果

根據最大隸屬度原則，我國云南省智能電網的綜合效益評價結果為 “較好”，即該省智能電網的綜合效益較為樂觀，符合其智能電網建設發展態勢良好的現狀，今后該省可繼續加強智能電網建設，進一步提升其綜合效益。

4　結束語

文中從技術、經濟、社會和環境四方面構建了智能電網綜合效益評價指標體系，并基于層次分析法和模糊綜合評價法建立了智能電網綜合效益評價模型，并以云南省的智能電網建設為例進行了實例分析。評價結果表明該省智能電網的綜合效益較為樂觀，與實際相符，驗證了指標體系和評價模型的合理性，為其智能電網提供戰略指導。

[1] 王敏.“堅強智能電網——21世紀能源發展驅動力”2011智能電網國際論壇綜述 [J].華東電力，2012，39(12)：1989-1992.

[2] 王敬敏，施婷.智能電網評價指標體系的構建 [J].華東電力，2012，40(2)：193-197.

[3] 劉秋華，陳潔.我國智能電網社會效益評價 [J].生態經濟，2012，4：127-129.

[4] 曾鳴，李凌云，馬明娟，等.基于區間數的智能電網經濟效益評價研究 [J].華東電力，2013，41(2)：249-253.

[5] 周黎莎，余順坤.考慮環境因素的智能電網低碳效益評價模型研究 [J].華東電力，2013，41(2)：275-280.

[6]陳守軍，黎建強，魏亞楠.基于證據集成軟集的智能電網綜合效益評價 [J].華東電力，2013，41(012)：2590-2593.

Research on Comprehensive Benefits Evaluation for Smart Power Grid Based on Analytic Hierarchy Process and Fuzzy Comprehensive Evaluation Method

WANG Haiyan
(Yunnan Power Grid Corporation，Kunming 650011，China)

For the research of Smart grid benefits evaluation and smart grid development situation in our country，we built a comprehensive benefit evaluation indexes system of smart grid from technical，economic，social and environmental aspects.Based on analytic hierarchy process and fuzzy comprehensive evaluation methods，combined qualitative and quantitative analysis，smart power grid comprehensive benefit evaluation model is set up，and comprehensive benefits of the smart grid in Yunnan province are analyzed.

smart power grid；comprehensive benefits；analytic hierarchy process；fuzzy comprehensive evaluation method.

TM76

B

1006-7345(2014)06-0054-04

2014-07-15

王海燕 (1977)，女，碩士，經濟師，云南電網公司，從事電網技術經濟、投資計劃管理、投資分析相關工作 (e-mail) whyan_07＠163.com。