基于加權效應的最優電力通信網投資規劃研究

肖靜薇

【摘要】 電力通信網投資項目之間往往存在一定的激勵作用，而目前的研究很少涉及項目間關系及其對投資組合的影響。由此，本文引入現代投資組合理論，創造性地加入項目間的加權效應，設計一個電力通信網項目投資規劃的優化模型，解決在有限投資資金約束下，對待選項目進行優化組合的問題，從而創造合理優化的投資效益，實現電網的全面協調可持續發展。

【關鍵詞】 加權效應 電力通信網投資規劃 投資優化模型 資金約束 投資效益

Optimal Investment Planning Study for Power Communication Network Based on Weighted Effect Xiao Jingwei （Shantou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co.， Ltd.， Shantou， Guangdong 515041， China）

Abstract： There are certain incentive effects between the projects of power communication network， while the current study rarely involves the relationships and effects between projects. The paper introduces modern portfolio theory， adds the weighted effect between projects， and designs an optimization model for power communication network. It resolves the optimal combination of the projects under the constraint of the limited investment capital， creates a reasonable investment returns， and achieves comprehensive， coordinated and sustainable development of the power grid. Key Word： weighted effect； investment planning for the power communication network； investment optimization model； capital constraint； investment benefit；

現階段，汕頭供電局對電力通信網資源投資項目的規劃主要是基于對通信網絡構架和設備運行狀況的分析評估，而項目資金的分配則主要依據歷史經驗的累積，對項目是否合理有效、如何能夠更加有效、以及完成后對于電網整體的貢獻程度和作用等重要信息并未進行有效的評估。同時，目 前的通信投資研究也很少涉及到項目間關系及其對投資組合的影響[1-4]。

本文引入現代投資組合理論[5]，創造性地加入項目間的加權效應，設計一個電力通信網項目投資規劃的優化模型，解決在有限投資資金約束下，對待選項目進行優化組合的問題，從而創造合理優化的投資效益，實現電網的全面協調可持續發展。

一、電力通信網資源投資最優化模型構建

電力通信網資源投資組合優化主要包含三個環節：投資項目初步篩選，項目約束關系評估與投資組合優化等。

1.1 投資項目初篩

投資項目初篩根據電力通信網資源項目特征，從經濟、安全、管理、社會等效益出發，基于層次分析法構建投資項目綜合評價指標體系[6-7]，采用結合數據包絡分析法[8]與灰色關聯分析法[9]的綜合評價法，遴選出相對效益值較高的和綜合評價得分較高的項目，從而確定滿足初篩條件的項目。

1.2 投資約束關系評估

1.2.1 資金約束：

F為全部投資金額，f0為剩余資金，Ci為第i個項目的投資成本，xi為決策變量，表示第i個項目是否投資，xi=1表示項目進行投資，xi=0則表示項目不進行投資。

1.2.2 項目關系約束：

①互斥約束：xi+xj ≤1，表示兩個項目不能同時存在；

②從屬約束：xi-xj ≤0，表示只有項目j存在時，項目i才可以存在；

③嚴格互補約束：xi-xj = 0，表示兩個項目必須同時存在或同時不存在；

④任何不屬于上述三類項目間關系的情況都歸于其他關系。

1.2.3 投資項目最優化模型

（1）構建項目間加權效應函數Aij：

（2）算法說明

本文使用遺傳算法[10]進行規劃問題求解。該算法可以考慮多種目標函數和約束條件，對于大型電力通信網資源建設的規劃問題不需要分解處理，直接將網絡的運行結果計入評價值，從而避免了由于分解或線性化造成的誤差，得到既定項目的最優投資組合。

（3）投資效益建模

電力通信網項目的投資效益可以從技術性和可靠性兩方面加以衡量。

1）技術性效益由帶寬占用率pi和纖芯利用率qi予以衡量，構造技術性效益系數如下：

綜合歷史數據與實踐經驗，各參數取值為：a=0.8，b=0.7，c=0.6，d=0.9，e=0.8。計算各效益系數及效益如下表2所示。

2.2 結果分析

利用matlab軟件進行建模并求解，得到：（x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8）=（1，1，1，1，0，1，0，1），z=13598.82萬元，即選中第1，2，3，4，6，8個項目，預計項目收益現值為13598.82萬元。若僅考慮項目本身創造的效益，此六個項目綜合起來的總效益為8553.36萬元，明顯小于考慮加權效益之后的總效益13598.82萬元。

結果分析：考慮項目間加權效益，能夠更加直觀地得知項目間互惠效益，更為嚴謹地得到投資組合總效益。同時可以看到，互補項目一般會同時被選為上馬實施項目，只要在項目預算之內，往往就能創造出最佳收益；而從屬項目則不一定，其組合加權收益將小于兩兩獨立的項目組合后的加權效益；互斥項目是必然不會同時上馬的，一個項目的開展必然導致另一個項目無法進行；兩兩獨立的投資項目是否被選擇則需要結合項目各自的成本大小和效益大小以及與其他項目進行組合后在預算保證范圍內創造出的總效益最大等因素綜合考量。

三、 結論

在進行電力通信網資源未來投資規劃時，通過合理的預算約束，在使用通信資源效益綜合評價指標體系對項目進行初篩后得到待選項目后，構建待選項目在考慮加權效益后的基于成本導向法的投資組合效益模型，就可以獲得總效益最優的通信資源建設項目投資組合，從而順利實現電力通信網資源的投資組合優化以及未來規劃。

參 考 文 獻

[1] 黃保軍，史京楠.電網建設項目經濟評價方法研究[J].電力建設，2003，（02）：45-48.

[2] M Cisneros-Molina. Mathematical methods for valuation and risk assessment of investment projects and real options[J]. University of Oxford，2006

[3]周靜.一種電力通信網規劃成效評價方法及其應用. 2014電力行業信息化年會論文集[C]，2014年.

[4] Merton R C. An Analytic Derivation of The Efficient Portfolio Frontier[J].Journal of Financial and Quantitative Analysis，1972，（09）：1851-72.

[5] 埃德溫J.埃爾頓 等.現代投資組合理論與分析[M].機械工業出版社，2008.

[6] 趙靜.數學建模與數學實驗[M].高等教育出版社，2000：112-153.

[7] Masood A.Badri，Donald Davis. A comprehensive 0-1 goal programming model for project selection[J].International Journal of Project Management，2001，（19）：243-252

[8] 李美娟，陳國宏..數據包絡分析法（DEA）的研究與應用[J].中國工程科學. 2003年06期.

[9] 苑秀娥，牛東曉，李偉.灰色關聯分析法在電力項目投資決策中的應用[J].華北電力大學學報： 2004年02期.

[10] 殷銘，張興華，戴先中.基于MATLAB的遺傳算法實現[J].電子技術應用， 2000年第1期.