基于灰色關聯分析的110kv配電網規劃經濟性研究

何紅斌+潘力強+蘇黎+田昀

摘要：配電網具有結構復雜，改造建設頻繁等特點，進行綜合評價時所涉及的因素繁多，是一項復雜艱巨的系統工程。單從設備規模、負載率等單方面指標出發對配電網進行定性分析評價，已不能滿足未來配電網科學化管理的需要。本文以湖南省2011～2013年110kv配電網規劃評價中經濟性指標為研究對象，在合理設置評價指標體系的基礎上，通過數據的無量綱處理，基于灰色關聯分析方法，利用EXCEL軟件實現計算過程并得到排序結果，在評價配電網規劃的經濟性方面有一定參考價值。

關鍵詞：經濟性；灰色關聯分析；配電網規劃；110kv

中圖分類號：F406 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）010-000-03

一、引言

配電網規劃是一個具有不確定性及非線性特性的復雜決策過程，綜合評估配電網規劃方案時，僅僅考慮負荷水平等基本元素已經遠遠不夠了，還應考慮電網的供電可靠性、投資收益率等其它因素，建立新的綜合決策模型對配電網規劃方案進行評估與綜合決策。隨著現代眾多綜合評價算法理論的不斷深化與發展，越來越多的算法被用到配電網規劃方案的綜合評估與決策中。因此，采用科學的理論方法對規劃方案進行全面、客觀、綜合評價，繼而做出最優決策，是現代配電網規劃方案綜合評估與決策的必然趨勢。[1]

為了得到更科學有效的配電網規劃評價指標體系，我們采用灰色關聯法解決這一問題，利用灰色關聯法來對各個項目的經濟性進行評估比較，從而對指標體系與現實所需要的經濟性關聯度進行排序，從而做出更為合理的選擇。

二、方法及原理概述

1.數據的無量綱化

評價指標體系中的各項評價指標，沒辦法直接比較，須先對其進行無量綱化處理、消除指標量綱影響后才能計算綜合評價結果。

在實際應用中，無量綱化的方法主要分為三大類，分別是直線型、折線型和曲線型。直線型是比較常用的方法。直線型標準化方法是在將指標實際值轉化為不受量綱影響的指標評價值時，假定兩者之間呈線性關系，指標實際值的變化引起指標評價值一個相應的比例變化。直線型標準化主要有Z-Score法、線性比例法、極值處理法等。[2]

（1）標準化法

上式中，zi是指某單項指標的評價標準值；xi是指某單項指標的原始值；是指這一組指標統計值的平均值；s是指這一組指標的均方差。

由于在采用本方法計算時，用到了所有的樣本值，因此較好地體現了所有樣本的信息，且該統計量具有良好的統計特性，即每列的zi均值為0，方差為1。這意味著各樣本在同一指標上的標準分數以0為平均水平，而它們與平均水平的距離是標準差1的倍數。

（2）極值法

2.熵權法

在評價指標體系中，由于每個決策指標的作用和重要程度不同，需要按照不同指標的重要程度賦予不同的權重。

權重反映了各個指標在指標集中的重要性程度。指標的權重直接影響到這一指標對總體的影響性大小。因此，確定評價指標的權重，是建立評價指標的基礎。

熵權法[3]依據各指標所包含的信息量的多少確定指標權重，是一種客觀賦權法，某個指標的熵越小，說明該指標值的變異程度越大，提供的信息量也就越多，在總體中的作用越大，則該指標的權重也應越大。熵權法計算步驟簡單，可以有效利用了指標數據，排除主觀因素的影響。

權系數體現了指標的信息量，熵權值越大表示該指標對綜合決策的作用越大，直觀有效地反映了指標間的差異程度。[4]

3.灰色關聯分析方法

灰色關聯分析是一種多因素統計分析的方法，它通過各因素的樣本數據為依據用灰色關聯度來描述因素間關系的強弱、大小和次序。如果樣本數據反映出因素變化的趨勢基本相同，則它們之間的關聯度較大；反之，關聯度較小。

灰色關聯分析[5]的基本預測步驟如下所示：

（1）確定分析序列。

（2）對變量序列進行無量綱化處理。

（3）求差序列、最大差和最小差。

（4）計算關聯系數。

（5）計算關聯度。

（6）依關聯度排序。

三、評價指標體系的構建

配電網規劃評價指標體系包含多個層次。根據系統分析法和層次分析法的基本理論完成配電網規劃指標體系總體框架設計。

根據配電網規劃的作用和要求，列出幾項可得指標，本章主要是針對電壓等級為110kv高壓配電網進行經濟評價指標體系的構建。

1.構建原則

從認識的目的來說，往往從內容的全面性角度建立指標體系，為防止發生紕漏，應盡可能多地選擇指標。因此，指標體系構建原則如下：

（1）與目標的一致性。

（2）直接的可測性。

（3）可比性和可接受性。

（4）相互獨立性。

（5）整體的完備性。

2.構建指標體系步驟

在復雜系統的評估過程中，直接由表征系統運行或者系統狀態收集而來的指標，往往存在不可比等缺陷。為了能夠從整體上更合理地對復雜系統進行評估，應該處理好指標的選擇以及指標之間的關系等問題，因此，需要構建出評價指標體系的方法論框架，步驟如圖1所示。

3.經濟性評價指標體系

由表6可知，各個年份的關聯度相差不大，其中2013年的關聯度最大為0.7771，2012年的關聯度最小為0.6686，各個年份的排序由大到小為2013、2011、2012。

五、總結

本文基于經濟性角度，對湖南省配電網規劃方法進行了分析和實證研究，在大量查閱資料基礎上，結合湖南省配電網經濟性規劃的特點、準則、規劃方法等內容，重點分析研究了評價指標體系的構建、數據的無量綱化處理和灰色關聯分析。

在理論部分，本文結合湖南省配電網發展現狀和配電網規劃的實際情況，簡要介紹了研究背景、目的和意義，論述了配電網經濟性規劃的必要性，提出灰色關聯分析方法對基于經濟性的配電網規劃評價指標體系的指導作用和參考價值。同時，對灰色關聯分析方法進行了簡要敘述，包絡其起源、適用范圍和預測步驟。在實踐部分，通過搜集相關文獻資料，結合現有可得數據，建立了一套適用于110kv高壓配電網項目的經濟效益評價指標體系。通過具體算例對湖南省電力公司的部分評價指標體系進行了實證分析，用灰色關聯分析方法對湖南省配電網經濟性進行了綜合評價，得到了2011～2013年各年份的關聯度及其排序，從而為分析不同年份的電網經濟性綜合水平提供了有效的數據支持。

總之，本文以經濟效益評價指標體系中的部分指標為算例，重點研究了基于灰色關聯分析的110kv配電網規劃經濟性。灰色關聯方法只是眾多評價方法中的一種，不同評價方法的側重不同，評價角度也有所差別，所以不同方法下的綜合水平排名也有所差異。所以，為了對配電網經濟性進行合理而有效的綜合評價，需全面考慮多方面因素，提高數據的可得性，綜合各種評價方法的結論，確保不同項目的綜合評價更全面合理，從而更好地進行配電網規劃的經濟性研究。

參考文獻：

[1]易于.配電網規劃方案的綜合評價與決策.上海電力學院.2012.

[2]何永秀.電力綜合評價方法及應用[M].北京： 中國電力出版社，2011.

[3]陳立榮，郭繼偉，王敬敏.基于熵權的灰色關聯分析在電力企業競爭力評價中的應用[J].電力學報，2005，20（4）：359-361. Chen Lirong， Guo Jiwei， Wang Jingmin. Application of the grey relevant analysis based on entropy in evaluating competition of power enterprises[J]. Journal of Electric Power，2005，20（4）：359-361（in Chinese）.

[4]羅毅，李昱龍.基于熵權法和灰色關聯分析法的輸電網規劃方案綜合決策[J].電網技術，2013，01：77-81.

[5]牛東曉，李金超.電力能源綜合評價理論[M].北京：中國電力出版社，2015：130-137.