世界一流城市電網評價指標體系

徐科，劉明志，張軍，劉聰，殷強，羅鳳章，魏煒

(1.國網天津市電力公司，天津市300010；2.天津大學智能電網教育部重點實驗室，天津市300072)

世界一流城市電網評價指標體系

徐科1，劉明志1，張軍1，劉聰1，殷強1，羅鳳章2，魏煒2

(1.國網天津市電力公司，天津市300010；2.天津大學智能電網教育部重點實驗室，天津市300072)

近年來，隨著國內城市電網建設的快速發展，亟需建立科學、客觀的指標體系來評價電網的運行建設水平與世界一流水平的差距。該文通過借鑒國際電力行業常用指標體系，從安全可靠、經濟高效、服務優質、綠色低碳、友好互動等5個方面，篩選了能夠表征世界一流電網特質的核心指標，并通過核心指標專業驅動因素的分析，層層分解形成二級指標。實例表明，本文提出的指標體系，能夠全面客觀地反映電網的發展水平與薄弱之處，引領電網發展的重點與方向。

世界一流；城市電網；指標體系；安全可靠；供電可靠率

0 引 言

傳統的電網評價，通常從電網的某個單一特征出發，如供電可靠性[1]、經濟性[2]、安全性[3]、供電質量[4]等，對電網的技術經濟水平進行評價。多指標的綜合評價主要集中于從電力企業的利益角度出發，對系統供電質量、運行水平，以及供電企業運營的經濟性等方面進行評價，目標是在最大限度地滿足供電區域內用戶的用電需求的基礎上，追求供電企業的效益最大化[5-6]。

近年來，隨著城市電網規模的不斷擴大，復雜程度不斷增加，城市電網的特性越來越豐富，功能逐步增多，先進發展理念和現代化技術不斷引入電網發展建設中。對于電網的綜合評價，在考慮供電可靠性和經濟性的同時，更要考慮電網對環境的影響以及與用戶的關系[7]，提出的指標體系需要涵蓋電網的規劃、設計、基建、施工、設備維護、生產運行等各個領域[8]。

2012年，國網公司提出創建世界一流電網的概念:建設以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展，具有信息化、自動化、互動化特征的堅強智能電網，把國家電網建設成為網架堅強、安全可靠、綠色低碳、經濟高效，具有強大資源配置能力、服務保障能力和抵御風險能力的現代化大電網[9]。

國際一些發達國家和地區在表征電網運行特征指標的研究方面已取得一定的研究成果。代表城市電網“世界一流水平”的英國、德國、法國、北美等國際上的一些發達國家和地區立足于本地區實際，選擇了與供電可靠、經濟效率和客戶滿意相關的指標作為衡量其建設運營水平的核心指標[10-11]。

本文通過對世界一流電網核心特質的總結，篩選出了能夠表征一流城市電網特質的核心指標，并結合魚骨圖分析法[12]提煉出影響核心指標的關鍵二級指標。選取國際上與目標城市在經濟發展、供電規模等方面相類似的先進城市電網作為對標對象，應用指標體系，分析目標電網與世界一流水平之間的差距以及產生差距的原因。對目標電網的評價分析表明，該指標體系能夠全面客觀地反映電網發展水平與薄弱之處，引領電網發展的重點與方向。

1 評價理論基礎

1.1 綜合評價分析法

系統科學理論指出，任何客觀事物都是系統與要素的統一體，因此需要將評價對象作為一個整體系統進行分析，多方面、多角度地認識評價對象并進行評價。“綜合評價分析法”[13-14]，就是在單項指標評價的基礎上進行的，是從整體上對評價對象進行的全面、系統、科學的評價，其內容主要包括評價目標、評價對象、評價指標、評價標準和評價結果等方面。

應用于目標電網的評估，其分析步驟包括:確定研究目標，即從整體上反映目標電網的發展水平；調查研究收集先進城市電網資料，提出一流電網特征；提出評價指標和評價標準；對主要指標進行差距分析；分析存在差距的原因，并提出電網改造和建設方案等。

1.2 魚骨圖分析法

“魚骨圖分析法”通過對研究對象的影響因素的分析挖掘，按相互關聯性，對各影響要素進行歸類、整理，明確其從屬關系，形成層次分明、條理清楚的圖形，并列舉出要改善某一現狀或達到某一目標可能需要的若干對策[12]。由于其層次性強，對影響因素的剖析透徹等特點，該方法適用于多層指標的梳理，可表征各層指標之間支撐與被支撐，影響與被影響的關系。

應用于目標電網的評估，其分析步驟包括:選擇構成電網核心特征的各方面特征目標，分別找出所有可能的要素；將找出的各要素進行歸類、整理，明確其從屬關系，分析選取重要因素；將各層級目標(核心指標)置于魚骨的頭部；分析影響核心指標的可能原因，盡可能多地找出影響要素；把相同的影響要素分組，在魚骨上標出；對于各個要素，分析其影響要素產生的原因，并深入研究，提出解決方法。

2 評價指標的篩選及分層結構的建立

2.1 總體構建思路

以綜合評價分析法為指導，按照“重可比，少而精；重定量，輔定性；多角度，多體系”的原則，對評價指標進行篩選。指標體系總體上分為2層，上層的核心指標根據“世界一流”電網的核心特征選擇確定，具備多維度和國際可比性的特征；優先選取國際通用、常用，與國際一流水平具備可比性的指標，便于從對比中分析差距；此外，由于國際電力企業部分數據保密，獲取難度較大，選取用于對標的核心指標時還需兼顧國際電力企業指標數據的可獲取性。

通過對核心指標的專業驅動因素分析，將其層層分解為樹狀指標，組合成二級指標，選取的二級指標力求清晰明確、提綱挈領，用較少的指標全面、整體地反映一流電網的發展水平。指標體系的總體框架如圖1所示。

2.2 世界一流城市電網核心特征分析

綜合世界發達國家和地區的電網咨詢報告[10-11]，世界一流城市電網應具備以下5個方面的核心特征:

(1)安全可靠。安全可靠供電，是一流城市電網的第一要務和最基本要求。堅強的網架、優良的技術裝備和高效的運維管理，是電能生產和傳輸的最重要保證。

(2)服務優質。提供優質服務，是一流城市電網的最主要功能。一流的供電企業提供的服務必須是高質量、多層次、多樣化的，并積極履行社會責任，以滿足用戶用電服務需求，塑造優秀的企業形象。

(3)經濟高效。高效的經濟效益，是一流城市電網可持續發展的基本保障。對于爭創世界一流的供電企業，既要立足當前，又要著眼長遠，在為地區經濟社會發展提供堅強電力供應保障的同時，確保國有資本的保值增值，擁有長久生命力。

(4)綠色低碳。創造良好的環境效益、建設綠色環保的電網是一流城市電網的發展趨勢。“環境友好、資源節約”已成為經濟社會發展的未來方向。充分有效消納清潔能源，為全社會提供高效低碳的綠色電能，是智能電網的核心特征之一。

(5)友好互動。實現與用戶的友好互動，是一流城市電網未來的重要發展方向。未來城市電網不應僅僅專注于保證安全可靠供電的基本要求，還需要注重提升用戶互動水平和增值服務能力，實現電網、電源和用戶之間電力流、信息流、業務流的多向互動，提高電網整體運行效率。

上述5個方面的特征表明，世界一流電網是具備安全可靠、服務優質、經濟高效、綠色低碳、友好互動特征，以及強大的風險抵御、資源配置、服務保障、可持續發展、用戶互動能力的電網。為此設定的指標體系必須能夠反映電網的供電可靠性和安全性、經濟效益和環境效益以及客戶服務質量，全方位、客觀地評價電網的建設水平。

2.3 評價世界一流城市電網的核心指標

(1)供電可靠率。定義為不計及因系統電源不足而限電的情況下，實際供電時間與統計期內全部用電時間的百分數。該指標從停電時間、停電次數和停電范圍等方面出發，以概率的形式集中反映了城市電網的供電能力和供電質量，是與“世界一流”水平對話的國際語言，能夠表征城市電網在向電力用戶持續供電能力方面是否達到世界一流水平。

(2)客戶滿意度。指標定義為客戶期望值與客戶體驗的匹配程度，國家電網公司在同業對標體系中給出的計算公式為:客戶滿意度＝∑各選項滿意度指數(百分制)×各選項所占比重。該指標反映了不同用戶群體對電網公司提供服務的滿意程度，通過滿意度調查，了解客戶的需求和企業存在的問題，以提供與客戶需求相匹配的差異化服務。

(3)總資產收益率。指標定義為企業單位資產創造的凈利潤。該指標從企業收益、成本等角度反映企業的總體經營效率和企業各項經濟資源的綜合利用效率，是電網經濟高效特征的集中體現。

(4)清潔能源消納率。指標定義為系統可以消納的清潔能源的比重。該指標通過反映清潔能源的接入和消納能力，可以對清潔能源的優化配置能力進行量化，用來衡量電網可持續發展能力。

(5)互動用戶比例。指標定義為通過短信、微信、手機app、互動網站、微博、撥打95598的用戶比例。該指標通過反映用戶參與電網互動的程度，將智能化互動水平和需求側響應程度量化，是電網智能化水平和用戶能效水平的綜合體現。

2.4 評價世界一流城市電網的二級指標

應用魚骨圖分析方法，按照核心指標的特性與受影響因素的相互關聯性，選取支撐各核心指標的若干二級指標。

2.4.1 安全可靠方面

電網的安全運行和可靠供電，是涵蓋規劃、設計、基建、施工、設備維護、生產運行等方面質量和管理水平的綜合體現，其影響因素如圖2所示。

網架結構水平，能夠綜合反映正常運行狀態下的系統可靠性水平，體現供電系統對外部風險因素的抵御能力。具體表現在兩個方面:一是系統聯絡水平，指標有“鏈式接線回數”、“雙環網率”、“單線單變的變電站數”、“線路聯絡率”和“供電半徑”等，考察了系統結構調整的靈活性和方便性；二是系統安全水平，“電力不足概率LOLP”、“主要斷面N-2校驗通過率”、“電網N-1通過率”等，是體現系統安全的最直接指標。

先進的運維技術，包括狀態檢修、故障搶修和帶電作業等，對故障的抵御能力，是用戶正常供電的重要保障。其中，“狀態檢修覆蓋率”、“故障平均搶修時間”、“不停電作業指數”等指標，反映了運行維護工作的效率水平，檢修覆蓋率越高，故障搶修時間越短，帶電作業能力越強，計劃施工和配電設施故障引起的停電時間就越短。

高效的自動化支撐能力，是數字化和信息化時代城市電網安全可靠供電的重要技術手段。其中，配電自動化的應用和建設水平是主要影響因素，可以由“配電自動化裝置的合格率、使用率、正確動作率”等指標進行表征；“線路、臺區與用戶信息的一一對應”是故障后用戶能夠恢復供電的重要保障。而“信息系統事件數”表征了各信息系統的應用處理數據的能力，其能力越強，系統對故障的分析處理能力越強，安全性越高。

持續供電能力，體現的是電網對停電發生的防范能力，電網用戶頻繁失電的電網，不論失電持續長短，均不能滿足可靠供電的要求。供電可靠率指標通常由停電時間和停電次數計算得到，因此，故障停電時間和停電次數的相關指標所代表的持續供電水平也是可靠性的重要影響因素。其中，“故障平均停電時間”和“用戶平均停電次數”是持續供電能力最直接的指標體現。除10 kV中壓電網故障外，故障停電還包括低壓設施故障，影響因素可由“低壓故障停電時間”來表征。2.4.2 服務優質方面

客戶滿意度，即客戶期望值與客戶體驗的匹配程度，在評價服務效果時，可從服務效率和服務質量兩個角度考慮。在服務的效率方面，搶修和報裝時限是關鍵因素，“供電搶修到達現場及時率”體現了搶修服務能力，“業擴報裝服務時限達標率”體現了用戶接電的服務效率。在服務的質量方面，合格的電能質量水平是客戶滿意的基本要求，“電壓合格率”是表征電能質量的重要指標；基于第三方評價的“回訪滿意度”是評價客戶滿意程度的重要標準。

2.4.3 經濟高效方面

企業的投資獲利能力、資產利用效率、成本控制水平是企業實現經濟效益的關鍵因素。其中，在投資獲利能力方面，“凈資產收益率”、“資產負債率”分別反映了企業經營的收益程度和風險程度；“單位投資增供電量、增供負荷”以及“單位固定資產售電量”反映了企業電網投資增值和盈利能力。“容載比”和“主變、線路負載率”反映了電網設備的使用效率，是企業資產利用效率的具體體現。電網的成本控制水平主要體現在全壽命周期成本、可控成本、運維成本、電能傳輸成本、折舊成本等方面。

2.4.4 綠色低碳方面

清潔能源利用效果可以分為清潔能源利用效率和電網對清潔能源發展支撐能力。其中，由于分布式能源在清潔能源中占較大比例，對于清潔能源利用效率的分析，可以主要考慮分布式能源的消納能力。清潔能源發展的支撐能力，可由“清潔能源裝機容量”進行表征，分布式電源裝機容量和電動汽車充電設施數量是清潔能源發展支撐能力的具體體現。

2.4.5 友好互動方面

電網與用戶的友好互動主要包括2個方面，一是用電信息的互動，是指采用現代通信與信息技術，實現用電及電網信息在供電企業與用戶之間即時交換；二是電能的互動，是指用戶根據各種激勵措施，主動調整用電方式，參與電力市場交易。在用電信息互動方面，智能電表的安裝是實現用戶互動的重要支撐條件，是用戶互動的基礎，其“覆蓋率”指標量化了智能電表的安裝規模；“實現能效管理的用戶比例”能夠反映用戶的用能效率情況，是互動建設水平的間接體現；而建立與用戶溝通交互的平臺，可以支持電網運行和電力互動交易的有效開展，衡量“遠程服務”效率的相關指標可以作為這方面的二級指標。在電能的互動方面，通過需求側管理，用戶主動參與電網調節實現電網增值服務。“參與需求側響應的用戶規模”和“參與電網互動的智能家居比例”從電網的激勵措施的響應情況角度，反映了用戶參與電網互動的程度和積極性。

3 核心指標評價標準

基于國內外城市電網資料積累，收集整理國際城市電網相關指標并分析，并邀請多位電力專家，采用德爾菲法，將核心指標按照較差、一般、較好、一流分為4個區間，形成世界城市電網主要指標評價標準，劃分結果如表1所示。

表1 世界城市電網的核心指標評價標準Table 1 Evaluation standard of core indexes for urban power network%

4 應用實例分析

4.1 評價的目標城市及對標城市概況

本文選取我國北方某典型國際港口城市作為評價的目標城市，該城市的特點是經濟增速較快、負荷密度大；高端用戶聚集，用電需求呈多元化，對電力服務質量要求較為苛刻。篩選國際上與目標電網在地域面積、經濟發展、供電規模相類似的先進城市的電網，作為對標城市，如表2所示。

從表2可知，倫敦、新加坡、紐約等國際先進城市電網與目標電網的面積、人口、用電量等基本情況相近，可作為目標電網的對標對象。

4.2 主要指標對比及差距分析

依據表1的主要指標評價區間，目標電網與國內外先進城市電網主要指標對比如表3所示。

表2 目標城市與國內外先進城市基本情況比較Table 2 Comparison of basic information between target city and foreign advanced cities

表3 目標電網與國內外先進城市電網主要指標對比表Table 3 Comparison of core index between target power network and foreign advanced network%

將待評價的目標電網與國內外先進城市電網的主要指標進行對比，分析與世界一流電網的差距以及存在差距的原因。

4.2.1 供電可靠率

國外先進城市電網供電可靠率一般在99.98%以上，一流水平接近“4個9”水平，新加坡更達到了“6個9”水平。目標城市的供電可靠率為99.984 0%，處于“一般水平”，距世界一流水平存在一定的提升空間。造成差距的主要原因在于網架結構、自動化通信系統建設、運維體系建設等方面。

(1)從各城市的發展歷程來看，上述發達國家和地區的城市建設已進入穩定期，已具備相對成熟、穩定的電網網架，而目標城市尚處在發展上升階段，工程量大，負荷增長快。現有電網網架隨著城市的規劃建設還在調整變化，網架結構距離目標網架尚有較大差距，負荷轉移能力不強，且帶電作業率相對較低，計劃停電類事件較多，是導致目標電網在供電可靠性方面與世界發達城市電網存在一定差距的主要原因。

(2)目標電網主要采用光纖通信方式，網絡的建設仍然跟不上需求的增長，造成資源既有浪費又有匱乏的矛盾現象存在，所以仍需要提升配電通信網通道利用率，在安全分區和物理隔離的基礎上，在10 kV通信接入網上承載用電信息采集和營銷管理等多種業務。

(3)對照國際先進電網企業，其調度自動化系統整體性能和效率較高，而目標電網的調度主站系統建設管理相對滯后，大部分供電單位沒有獨立的配電自動化調度主站系統。今后應加快研究建設涵蓋配網調度控制、生產指揮管理的電網管理系統，以提供對電網生產管理的全面技術支持。

總之，建設堅強的網架結構、完善的自動裝置、發達的通信網絡，實現安全可靠、運行靈活的供電方式，是今后目標電網的主要發展方向。

4.2.2 客戶滿意度

世界主要發達城市和地區的客戶滿意度大致為86～93分(百分制)。而目標電網的客戶滿意度指標在80分左右，較世界一流水平仍有差距。存在差距的主要原因在于故障處理機制的不合理，用戶大多對停電處理的過程不夠了解。為此，建立完善的預警機制，實現事前預警、事中管控、事后監督的閉環管理，確保客戶能清楚每次停電處理的全過程，以加快客戶滿意度提升步伐。

4.2.3 總資產收益率

國際先進城市及地區電網公司的總資產收益率指標大多在3以上，目標電網公司指標為1.8，在投資經營、成本控制方面與世界一流水平存在一定的差距，整體經濟效益處于“一般水平”。提高投資效率，加強專項成本管控，拓寬收入來源是今后改善經濟效益的重要途徑。

4.2.4 清潔能源消納率

目標電網的清潔能源消納率指標與世界發達國家及地區的差距不大，但并不表明在反映電網可持續發展能力的清潔能源消納方面，目標電網已經接近“世界一流水平”。這是由于目前目標電網的清潔能源總量很低，新能源裝機比重還不到10%，消納率較易滿足。當比重持續增加，棄風棄光將會成為正常的運行策略，屆時該指標將有所下降。隨著智能電網的發展，該指標是否能夠維持在高水平上，才是衡量世界一流電網的標準之所在。為此，目標電網需要繼續加強清潔能源并網的管理工作，以實現電網的可持續發展。

4.2.5 用戶互動比例

目標電網的用戶互動比例指標已提升至90%，相比于其他發達國家地區電網50～70%左右，目標電網的用戶互動服務能力已經提升至世界一流水平。目標城市電網公司一方面通過搭建智能互動服務平臺，為各類渠道提供了統一的信息共享、管理、推送等服務；另一方面，通過積極展開對智能用電和電力通信系統的研究，其技術水平日趨成熟。但互動服務的內容和模式還有待進一步完善和深化。

綜合分析，與國外先進城市電網相比，目標電網建設處于“一般水平”，差距主要在供電的安全可靠率、客戶滿意度、經濟效益等方面。今后電網的規劃建設應在保持環境友好和用戶互動的基礎上，加強供電可靠性和公司經濟效益的提升。

5 結 論

從建設世界一流電網的目標出發，本文從安全可靠、經濟高效、服務優質、綠色低碳、友好互動等5個方面，篩選出了能夠表征世界一流電網特質的核心指標，并基于對核心指標的專業驅動因素分析，層層分解形成各專業部門負責的二級指標。實例表明，本文提出的指標體系能夠從電網運行的安全可靠性、經濟和環境效益，以及滿足客戶需求的服務質量等角度，全方位地、客觀地評價目標電網的建設水平，衡量其與世界一流水平的差距，對未來電網的規劃建設具有指導作用。

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(編輯：劉文瑩)

Index System for World-Class Urban Power Network

XU Ke1，LIU Mingzhi1，ZHANG Jun1，LIU Cong1，YIN Qiang1，LUO Fengzhang2，WEI Wei2
(1.State Grid Tianjin Electric Power Corporation，Tianjin 300010，China；2.Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education，Tianjin University，Tianjin 300072，China)

In recent years，with the rapid development of urban power network in China，it，s urgent to establish a scientific and objective index system to assess the gap between target network and world-class level.Learning from the commonly used index systems of international power companies，this paper selected core indexes to represent the characteristics of world-class grid form five aspects:safe and reliable，economic and efficient，quality service，green and low-carbon，and friendly interaction.Then，through the analysis on the professional driving factors of the core indexes，the second class indexes were suggested to support the first class ones.The application shows that the proposed index system can comprehensively and objectively reflect the development level and weaknesses of power grid，and lead the focus and direction of power grid development.

world-class；urban power network；index system；security and reliability；power supply reliability

TM 727

A

1000-7229(2015)11-0051-07

10.3969/j.issn.1000-7229.2015.11.008

2015-06-01

2015-10-14

徐科(1979)，男，博士，高級工程師，主要從事電網規劃研究和管理方面的工作；

劉明志(1973)，男，高級工程師，主要從事電網規劃方面的管理工作；

張軍(1968)，男，高級工程師，主要從事電網規劃方面的管理工作；

劉聰(1976)，男，高級工程師，主要從事電網規劃方面的管理工作；

殷強(1990)，男，碩士，主要從事電網規劃、智能電網方面的工作；

羅鳳章(1980)，男，博士，講師，通信作者，主要從事電網規劃、智能電網等方面的研究工作；

魏煒(1976)，男，博士，副教授，主要從事大電網安全分析、智能電網等方面的研究工作。

國家高技術研究發展計劃(863計劃)項目(2014AA051901)；國家自然科學基金項目(51207101，51377116)；中國博士后科學基金資助項目(2013M530113)；國家電網公司科技項目(XM2014040042804)。

Project supportedbytheNationalHighTechnologyResearch＆Development program of China(863 Program)(2014AA051901)；National Natural Science Foundation of China(51207101，51377116).