層次分析法在城市電網規劃中的應用

摘要：隨著我國經濟的快速發展，城市居民的生活水平不斷提高，用電需求也在不斷的增加，各個城市的電網急需擴建和改造，通過制定良好的電網規范方案，對該城市電網規劃的經濟效益、投資成本、對周邊環境的影響以及對該城市未來經濟的發展都具有十分重要的作用。通過層次分析法在城市電網規劃中的應用，能夠為城市電網規劃提出一種嶄新的思路，應該引起城市電網規劃部門的重視。

關鍵詞：層次分析法；城市電網規劃；應用

中圖分類號：TM727 文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）15-0060-01

隨著社會的快速發展，我國的城市化進程在不斷的加快，城市的電網建設也得到快速的發展。但是，城市電網規劃通常會受到效益、環境、經濟以及社會等眾多方面的影響，單純的依靠主觀分析，很難判斷電網規劃決策的準確性，而電網規劃決策又是城市電網發展的重要推動環節，因此，采取可靠、科學、合理的決策方法對城市電網規劃具有十分重要的作用。而現行的模糊數學決策法、博弈論法以及庫存法等都存在不足之處，很難解決城市電網規劃的所有問題，層次分析法能夠有效的解決城市電網規劃中其他方法不能解決的問題，再加上其具有科學、方法簡單等優勢，致使其被廣泛的應用在城市電網規劃中。

1層次分析法的概述

層次分析法，即Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP，是由Satty提出的一種多準則決策方法，該種方法具有定量和定性相結合處理各種決策因素的特點，再加上其具有簡潔、靈活以及系統等方面的優點，致使其被廣泛的應用在經濟、社會以及電網等眾多領域中。層次分析法的原理表現為：建立清晰的層次結構，建立方案屬性決策表，以此分析復雜的問題，然后引入測度理論，經過比較后，用相對標度把人的判斷標準進行量化處理，形成判斷矩陣，通過求解判斷矩陣的權重，計算出決策方案的綜合權重并排序。

2層次分析法在城市電網規劃中的應用

文章以某城市配電網為例，該城市配電網規劃由高檔居住、科研、教育、娛樂、展示、貿易以及汽車制造等眾多相對獨立的功能區所組成，該區電網規劃包括的內容有：①新鎮一期2.6 km2中壓配電網；②核心區7.62 km2中壓配電網；③全區58.6 km2高壓配電網。該城市電網規劃的負荷預測值是795.3 MW，平均負荷密度為13.6 MW/km2，根據該城市的電網技術規定，可以采用110 kV變電站，也可以采用110 kV變電站，該電網規劃應用了層次分析法。

2.1建立層次結構

針對城市電網規劃的問題，層次分析法主要對城市電網規劃的周邊環境、適應性、經濟性、可靠性以及占地等進行分析。在建立的層次結構中，相鄰的兩層具有從屬性的關系，因此下一級對上一級的權重具有直接的影響，因此，層次分析法分析的主要任務是求解各項基本要素的權重值比例，然后比較幾項決策權重值的大小。在求解最終的權重值前，應該先求出各個層次結構中的所有權重，由于局部權重通常由兩個部分組成，其一是方案權重，指的是各個方案之間對于其中某種屬性的相對優越性；其二是屬性權重，指的是一部分是同級屬性對上一級的相對值。想要求出各個屬性的權重，必須求出最底層屬性的權重，想要得出所有方案的最終權重，就應該求出所有方案各個屬性的權重。因此，采用層次分析法，能夠最終確定所有方案的權重值，或者針對某一個屬性的權重值。

2.2制定方案屬性決策表

通過制定方案性決策表，能夠選擇各個層次結構中的所有子屬性，然后根據實際的調查結果，提取各項子屬性的相關數據，通常狀況下，這些數據分為兩種類型：其一是定量數據，該種類型的數據具有明確數值表示，例如一個變電站損失的負荷占其正常消耗負荷的比值，其能夠獲得準確的數值，這種數據能夠進行細化；其二是定性數據，該種類型的數據和定量數據具有明顯的區別，其不具有準確性，只能用一個范圍的數值表示，例如某個地方是否適合創建變電站，這種子屬性不能用某個準確的數值進行表示，而只能通過一個數據區間進行表示。

2.3形成判斷矩陣

判斷矩陣通常分為兩種：其一，屬性判斷矩陣，以“社會性”為例，就屬性“占地和環境”與“城市協調性”對其上一級的父屬性“社會性”的重要性進行比較判斷，能夠形成相應的屬性判斷矩陣；其二，方案判斷矩陣，根據方案決策表中制定的指標，對定性指標和定量指標分別進行處理，形成各自的方案判斷矩陣。

2.4校驗判斷矩陣的一致性

在進行比較判斷的過程中，還可能存在不一致的問題，特別是在參與比較的量相對較多的情況下更容易出現不一致的問題，甚至有的時候會出現判斷完全相反的矛盾。此外，由于判斷主體的模糊性以及判斷對象的復雜性，在進行比較的過程中也可能出現不一致的問題，因此，應該對判斷矩陣的一致性進行校驗。校驗的步驟表現為：根據已經建立的目標規劃模型，取閥值β0=0.05，對判斷矩陣的一致性進行校驗，以“高壓線路的平均長度”為例，根據目標規劃模型求解，得出最優質為β1=0.02，即β0>β1，具有可接受的一致性，同理能夠求出其他判斷矩陣的一致性狀況，如果β0<β，則需要對矩陣進行一致性調整，對矩陣的屬性進行重新判斷，得到新的判斷矩陣。

2.5判斷矩陣權重求解

通常狀況下，判斷矩陣的元素都為區間數，因此，應該采用區間數判斷矩陣的權重求解算法，例如采用迭代法、區間特征根法、隨機模擬法等，以迭代法求解權重為例，其求解步驟表現為：假設M和N分別為區間1~9之間標度互反判斷矩陣I對應的特征向量和最大特征根，因此M×I=M×N，根據上述公式，能夠建立Guass-Sieder公式：N（k+1）=（1/Imaxk）INk，其中k+1表示迭代次數，Imaxk表示第k+1此迭代的權重向量。

2.6計算綜合權重與總排序

求解各層判斷矩陣，得到局部權重，然后計算上一層屬性的權重，獲得綜合權重，然后根據上述求得的組合權重，根據區間數的關系進行排序。該城市電網規劃中，工作人員給出了A、B、C三種規劃方案，主要涉及中壓配電網事故次數P1、高壓配電網負載率P2、110 kV變電站供電能力P3、電網年運行成本P4等眾多方面，通過上述的公式進行計算，相對權重優越性的排序表現為：P1>P3=P4>P2，層次P的總排序說明了各個指標在評估中占的比重，通過計算，其中方案B兼顧了優良性以及經濟性，所以該城市電網選擇采取B規劃方案。

3結語

總而言之，通過采用層次分析法，簡化了城市電網規劃的流程，提高了計算的精度和效率，能夠更加適應電網“柔性”規劃的需求。文章分析了層次分析法的概述，然后以某城市電網為例，探析了層次分析法在城市電網規劃中的應用，旨在為類似城市電網的規劃人員提供一定的參考。

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