配電網投資效果后評價及投資合理性分析

吳 爭，崔文婷，龍 禹，胡衛利，季時宇

（1.國家電網江蘇省電力公司，南京 210024；2.天津大學智能電網教育部重點實驗室，天津 300072）

配電網投資效果后評價及投資合理性分析

吳 爭1，崔文婷2，龍 禹1，胡衛利1，季時宇2

（1.國家電網江蘇省電力公司，南京 210024；2.天津大學智能電網教育部重點實驗室，天津 300072）

針對現有配電網后評價方法對投資效果缺乏全面考量，以及投資合理程度研究不夠深入的情況，提出了配電網投資效果后評價方法及配電網投資合理性分析方法。首先，從投資建設所產生的運行效果與投資效率兩方面，構建了科學、合理、全面的配電網投資效果后評價指標體系；其次，采用主客觀結合的評價方法，提出了配電網投資效果后評價體系中指標權重及評價判據的計算方法；最后，利用配電網投資效果后評價體系，提出了投資的整體合理程度判定方法。算例表明，該評估方法能夠有效地對配電網進行投資效果后評價，并能找出配電網投資的薄弱環節，對配電網的建設和改造有重要的指導意義。

配電網；投資效果；后評價；運行效果；投資效率；指標體系；合理性分析

近年來，我國電力負荷穩步增長，配電網作為保證用戶高質量、高可靠性用電的重要環節[1-3]，投資規模巨大且呈逐年遞增態勢，配電網、輸電網投入比值逐年增大[4-6]。國家電網在加快配電網建設發展的同時，電網企業各級決策和管理人員對投資效果十分關注。因此，構建一套科學、合理、全面的配電網投資后評價體系成為亟需解決的問題。

目前，國內外已有不少針對配電網評估方法[7-10]的研究成果，而針對投資效果后評價方法的研究相對較少。文獻[11]從配電網運行能力、配電網結構、安全可靠性、節能環保等方面，研究相關指標值由于配電網建設改造而發生的變化，體現了對配電網建設改造的功能效果，卻忽略了對投資效果經濟性方面的研究；文獻[12]從項目效益和管理效益兩個方面構建配電網投資效益評價指標體系，但選用的配電網指標單一、選取范圍缺少客觀的科學性依據，無法科學地體現配電網投資效果；文獻[13]從實施過程、運營效果、財務效果、社會效益和可持續性5個方面，建立了配電網投資項目后評價的指標體系和綜合評價模型，但指標設置過于繁雜，底層指標計算困難，通用性和操作性差。現有配電網投資效果后評價方法對投資效果缺乏全面的考量，指標體系研究針對性強、適用范圍極小，同時，已有成果缺少對于配電網投資合理程度分析方法的深入研究。

本文采用多屬性綜合評價方法對配電網投資效果后評價進行研究。首先，從運行效果與投資效率兩方面構建配電網投資效果后評價指標體系；其次，基于改進灰色關聯度法，提出了指標權重的計算方法，并采用德爾菲法確定投資效率類指標的評價判據；最后，利用配電網投資效果后評價指標體系，對投資的整體合理程度進行研究。配電網投資效果后評價方法可全面地反映出配電網的投資效果及現狀電網的薄弱環節。

1 配電網投資效果后評價指標體系

1.1 指標體系構建思路

配電網投資效果后評價指標體系構建分兩部分進行：①針對配電網投資建設所產生的運行效果進行目標屬性分析，通過描述某時刻斷面配電網運行效果的指標改善程度，體現配電網投資效果；②針對投資為某一時間段內的階段性決策，選擇可反映階段性投資效率的指標。然后將兩方面分析與成果相結合，從投資建設所產生的運行效果與投資效率兩方面建立配電網投資效果后評價指標體系。

1.2 運行效果指標選取

運行效果是指在某一個時間點上配電網自身的各項狀態，這種狀態僅僅是配電網自身因素所構成的，人為的管理因素并不包括在內。

為什么要發展配電網和發展什么樣的配電網是配電網建設發展的兩個主要問題。本文首先基于對這兩個問題的考量，通過對斷面配電網運行效果評價的目標屬性進行分析，提出效果類指標和主要特性指標。其中,效果類指標是配電網宏觀運行的結果，也是主要特性指標的選擇依據；主要特性指標是直接指導配電網建設的具體內容和特點指標，也是效果指標的影響因素。運行效果指標選取步驟如下。

1）基于利益相關者需求選取效果類指標

發展配電網就是要不斷地滿足利益相關者的需求，實現共贏的目標。中國電網利益相關者包括電力用戶、社會和電力企業，效果類指標的設定需體現三者之間的和諧發展關系，電網利益相關者的需求具體如圖1所示。由圖1可知，效果類指標包括供電可靠率、綜合電壓合格率、綜合線損率和設備利用率。

圖1 效果指標的選取Fig.1 Selection of effect index

2）依據效果類指標確定主要特性指標

因為效果類指標從宏觀上反映配電網投資建設的結果，所以評價目標相對模糊，故需選擇具體指標從配電網投資建設的具體內容和特點來描述什么樣的配電網能實現這樣的運行效果。本文從網絡結構、容量協調和設備配置3個方面選擇具體指標以反映配電網物理架構和運行狀態，稱這類指標為主要特性類指標。

首先，針對每個效果類指標，分別從網絡結構、容量協調和設備配置3個方面分析構成影響因素的主要特性指標；然后，通過對4個效果類指標的綜合分析，對主要特性指標進行整合；最后，利用層次分析法，建立可評價斷面配電網運行效果的指標體系，如表1所示。

表1 配電網運行效果評價指標體系Tab.1 Evaluation index system of operation effect of distribution network

1.3 投資效率指標選取

投資效率是指配電網階段性投資的效果，包含衡量一個階段相關的經濟性指標，從宏觀上評價該階段投資規模、電網發展以及負荷需求的協調關系。

本文通過對投資規模與負荷增長的關系進行分析，對投資水平建立整體性的認識。10 kV配電網單位投資增售電量和10 kV配電網單位投資增供負荷可從整體上直接體現中壓配電網投資與負荷增長之間的關系。中壓配電網單位增供負荷新建配變容量從增量角度評價電網投資后新增加配變容量的利用效率，從而間接反映電網投資的利用效率，而中壓配電網單位增供負荷新建線路長度以及中壓配電網單位增供負荷新建線路條數的意義與之相類似。故選取以上5項指標作為投資效率指標。

1.4 配電網投資效果后評價指標體系

針對斷面配電網的評價，可以反映評價時刻配電網的實際運行狀態，便于直接找出評價時刻該配電網建設的薄弱環節，對未來的配電網規劃工作進行指導。評價配電網投資效果時，應從研究反映配網運行效果的相關指標值由于配網投資建設發展而發生的變化著手，綜合分析該階段投資的合理性。因此，配電網投資效果后評價指標體系中相應指標應從差額角度進行定義與計算，如表2所示。

表2 配電網投資效果后評價指標體系Tab.2 Post-evaluation index system of investment performance of distribution network

2 配電網投資效果后評價方法

2.1 指標權重計算方法

配電網投資效果后評價指標體系分為1級指標、2級指標和3級指標3個層次，采用主觀賦權方法中的改進灰色關聯度法作為求取權重的方法。

利用灰色關聯度分析法確定指標的權重，實際上是將各位專家的經驗判斷權重與某一專家的經驗判斷的最大值進行量化比較，根據彼此差異性的大小分析確定專家群體經驗判斷數值的關聯度，關聯度越大，說明專家經驗判斷趨于一致，該指標在整個指標體系中的重要程度就越大，權重也就越大，據此對各個指標進行歸一化處理，從而確定其相應權重。

傳統的灰色關聯度分析方法在計算過程中易受分辨系數取值的影響，使得計算的權重值具有主觀不確定性，從而給決策工作帶來不便。為克服缺陷，采用基于改進灰色關聯度的指標賦權方法[14]，具體的計算方法與步驟[15]如下。

1）聘請專家進行權重的經驗判斷

設有n個評價指標，有m個專家同時對各個指標的權重作出經驗判斷，從而組成各個指標權重的經驗判斷數據序列，矩陣形式見式（1）。

2）確定參考序列

從經驗判斷矩陣中挑選一個最大的權重值作為“公共”參考權重值，各個專家的參考權重值均賦予此值，見式（2）。

3）確定各序列與參考序列距離

利用式（3），計算各個指標序列與參考數據列之間的距離。

4）計算指標權重

根據式（4）、（5），求解各個指標的權重，并進行歸一化處理。

本文中，1級指標權重計算的原始數據矩陣為

2級指標權重計算的原始數據矩陣為

由于3級指標過多，僅列舉網絡結構所包含3級指標的原始數據矩陣為

最終計算的指標權重值如表2所示。

2.2 評價判據

配電網投資效果后評價指標體系按照1級指標的內容可分為兩種形式。本文根據運行效果類指標和投資效率類指標計算方式的不同，分別建立相應的評價判據，得到配電網投資效果評價指數，評價指數范圍為0～100。

1）運行效果類指標評價判據選擇

運行效果類指標采用差額計算方式，指標內容為實際電網運行效果改善情況占可改善空間的比例，指標值為百分比形式。基于運行效果類指標的計算特點，建立指標改善程度和評價指數間的對應關系。對運行效果類指標不同程度改善對應的評價指數如表3所示。

表3 運行效果類指標值與評價指數對應關系Tab.3 Correspondence between operation effect index and evaluation index

故運行效果類3級指標評價指數計算公式為

式中：x為相應指標值；y為評價指數。

運行效果類指標評價指數由各個具體指標相應評價指數逐級加權和得到。

2）投資效率類指標評價判據選擇

投資效率類指標計算方式采用電網指標的計算方式，與運行效果類指標不同，其指標值為絕對數值，本文采用由專家給出各項投資效率類指標的理想值及評價判據的方法，通過對評價判據進行處理后進行擬合，得到相應指標的評價指數計算公式。

3 配電網投資合理程度分析

配電網整體投資是否合理可依據配電網投資效果后評價指數是否滿足預期目標來衡量，配電網投資效果后評價的預期目標指數是基于各個配電網投資效果后評價指標的預期目標值計算而來的，因此，本文采用了設定目標值的方法[16]分析。

配電網投資效果后評價得分是配電網投資效果后評價指數與預期目標指數的比值。

配電網投資效果后評價得分越高，表示配電網投資效果越好，即配電網整體投資越合理，具體分級見表4。

表4 評估結果量化分級表Tab.4 Quantified classification of evaluation result

4 配電網投資策略制定方法

4.1 單位投資運行效果和單位投資效率計算方法

（1）收集n年的歷史數據，統計每年投資建設前后的配電網各個具體運行特性指標實際值、配電網負荷電量、電網規模實際值、投資總額。

（2）計算每年的配電網單位投資運行效果值g0和單位投資效率值h0，計算公式為

式中：a表示年份；Ta表示第a年的投資額；g0a表示第a年的配電網單位投資運行效果值；h0a表示第a年的配電網單位投資效率值；gia表示第a年第i個運行效果指標的實際值；hja表示第a年第 j個投資效率指標的實際值；f（x）表示評價判據函數；l為運行效果指標個數；k為投資效率指標個數；αi、αj為指標權重。

（3）對n個歷史年度的配電網單位投資運行效果值和單位投資效率值進行統計分析，分別找出單位投資運行效果值和單位投資效率值的數據變化規律，并依據數據變化規律，推算出本年度的配電網單位投資運行效果值G0和單位投資效率值H0。

4.2 已知配電網改善目標的投資策略制定方法

在已知配電網各項運行特性指標、負荷和電網規模目標值的情況下，結合單位投資運行效果和單位投資效率，配電網現狀運行特性指標、負荷電量和電網規模，可確定出配電網的總投資，具體步驟如下：

（1）結合配電網各項運行特性指標、負荷和電網規模的現狀值和目標值，利用配電網投資效果評價指標的計算方法，計算出配電網運行效果指標和投資效率指標的目標值；

（2）結合配電網投資運行效果指標和投資效率指標的權重和評分標準，計算出配電網運行效果目標得分mG和投資效率目標得分mH，計算公式為

（3）結合配電網單位投資運行效果值G0和單位投資效率值H0，分別計算出二者對應的投資，并匯總得到配電網總投資，計算公式為

4.3 已知配電網總投資的投資策略制定方法

在已知本年度配電網總投資、單位投資運行效果和單位投資效率，配電網現狀運行特性指標、負荷電量和配電網規模的情況下，可確定出配電網投資建設后的運行特性指標、負荷電量和配電網規模目標值。配電網投資效果評價及策略制定流程如圖2所示，步驟如下：

（1）結合配電網總投資T、配電網單位投資運行效果值G0、單位投資效率值H0、配電網投資運行效果指標權重αG和投資效率指標權重αH，計算出配電網投資運行效果得分m1和投資效率得分m2，計算公式為

（2）結合配電網投資運行效果各項具體指標和投資效率各項具體指標的權重，計算出配電網投資運行效果各項具體得分m1i和投資效率各項具體指標的目標得分m2j，計算公式為

（3）結合配電網投資運行效果各項具體指標和投資效率各項具體指標的評分標準，對應得出配電網投資運行效果各項具體指標目標值Gi和投資效率各項具體指標目標值Hj；

（4）基于配電網投資運行效果各項指標和投資效率各項具體指標的目標值、配電網現狀運行指標di、配電網負荷電量指標值e1j、配電網規模指標值e2j，結合配電網投資運行效果各項具體指標和投資效率各項具體指標的計算公式，計算出配電網運行指標的目標值Di、配電網負荷電量指標的目標值、配電網規模指標的目標值，計算公式為

式中P為投資建設后的目標增供電量，將“10 kV配電網單位投資增供負荷”指標的目標值與配電網投資相乘可得到。

圖2 配電網投資效果評價及策略制定流程Fig.2 Flow chart of evaluation on investment performance and investment plan of distribution network

5 算例分析

選取某地區配電網作為配電網投資效果后評價實例分析對象，對該配電網某年度實際運行數據進行投資后評價，取前3年數據作為歷史年數據，通過實例計算，對本文所提出的投資效果后評價及投資合理性分析方法的科學性和實用性進行驗證。配電網投資整體合理程度分析結果如表5所示。

表5 配電網投資整體合理程度分析指標值及指數Tab.5 Index value and corresponding score of integrated reasonableness analysis of distribution network investment

表5中統計了投資評價年配電網運行效果評價指標體系中具體指標的數值和相應配電網投資后評價體系中指標值及指數。另外，還給出了指標的預期指數，對各指標對應的權重與指數相乘再求和，可得到配電網投資后評價目標指數和預期目標指數。由表5可知，預期目標指數為24.29，實際目標指數為23.33，配電網投資效果后評價得分為96.04。

由表5可知，該區域配電網投資非常合理。進一步分析可知，從表5體現的運行效果指標數值可以看出該區域配電網的薄弱環節是設備配置，包括中壓配電網架空線路絕緣化率低（0.156）、配電自動化覆蓋率低（0.130）、超過10年的中壓線路比例過高（0.790）。因此，該區域在未來的配電網建設發展時應該加強對設備配置的關注。

6 結語

本文從運行效果和投資效率兩方面考慮，建立了科學的配電網投資效果后評價指標體系，能夠全面反映出配電網的投資效果。根據不同層次指標的特點選擇計算權重的方法，使其兼顧主觀性和客觀性，實用性強。所提的配電網投資合理程度分析方法可以反映出投資效果和現狀電網的薄弱環節，能很好地指導配電網進一步建設發展。

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關于論文題名和作者信息

1.題名

（1）題名應以簡明、確切的詞語反映文章中最重要的特定內容，并有助于選定關鍵詞。

（2）中文題名一般不宜超過20個字，必要時可加副題名。

（3）英文題名應與中文題名含義一致。

（4）題名應避免使用非公知公用的縮寫詞、字符、代號，盡量不出現數學式和化學式。

2.作者署名和工作單位

（1）作者姓名署于題名下方，團體作者的執筆人也可標注于篇首地腳或文末。

（2）標明作者的工作單位全稱、所在城市名及郵政編碼。在作者簡介中，標注作者年齡、性別、職稱及專業方向。

摘編于《中國高等學校自然科學學報編排規范》（修訂版）

Post-evaluation and Rationality Analysis of Distribution Network Investment

WU Zheng1，CUI Wenting2，LONG Yu1，HU Weili1，JI Shiyu2
（1.State Grid Jiangsu Electric Power Company，Nanjing 210024，China；2.Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education，Tianjin University，Tianjin 300072，China）

The existing post-evaluation methods of distribution network investment performance lack comprehensive considerations，and the study on the reasonableness of investment is not sophisticated．To tackle the above shortcomings，a multi-attribute comprehensive evaluation method is adopted and a post-evaluation system for investment performance of distribution network is constructed.Firstly，from the viewpoints of operation effect and investment efficiency related to investment and construction，a scientific，reasonable and comprehensive post-evaluation index system investment for performance of distribution network is built．Secondly，a computation method of index weight and evaluation criterion in the index system is proposed by combining the subjective and objective evaluation methods．Finally，with the proposed post-evaluation system，the reasonableness of the entire investment is analyzed．Results of a numerical example indicate that the method can effectively conduct post-evaluation on the investment performance and determine the weak links of investment.This method is of significance to the construction and transformation of distribution network．

distribution network；investment performance；post-evaluation；operation effect；investment efficiency；index system；rationality analysis

TM715

A

1003-8930（2016）12-0096-07

10.3969/j.issn.1003-8930.2016.12.016

吳 爭（1971—），男，本科，高級工程師，研究方向為電力系統自動化。Email：13585085500@139.com

崔文婷（1986—），女，碩士，研究助理，研究方向為電力系統自動化。Email：cwt1102@126.com

龍 禹（1973—），女，碩士，高級工程師，研究方向為電力系統自動化。Email：longyu73@126.com

2015-03-06；

2016-03-24

江蘇省電力公司管理咨詢資助項目（配電網建設與改造項目評估方法研究及實例分析）