基于層次分析法的配電網項目緊迫性評價方法研究

趙 娟 楊 博 張紅斌 郭 玥

（1. 國網北京經濟技術研究院，北京 102209；2. 遼寧電力經濟技術研究院，沈陽 110015）

基于層次分析法的配電網項目緊迫性評價方法研究

趙 娟1楊 博2張紅斌1郭 玥1

（1. 國網北京經濟技術研究院，北京 102209；2. 遼寧電力經濟技術研究院，沈陽 110015）

根據配電網的特點，本文提出110kV配電網項目緊迫性綜合評價方法。該方法基于層次分析法原理，建立了110kV電網項目緊迫性評價指標體系，基于模糊隸屬度法，確定了評價標準的計算方法，實現了定量分析電網項目排序的綜合評價方法。該方法考慮了評價指標重要程度對總評值的貢獻度，能夠更精準的給出評價樣本的綜合得分水平。通過對某110kV項目開展評價分析，驗證了該方法的有效性和實用性。

配電網；評價指標；層次分析法

當前，電網公司高度重視配電網發展，每年對配電網投資巨大，并逐年加大投資，重點安排解決電網薄弱環節項目，配電網結構得到明顯改善，供電能力、供電質量和裝備水平得到大幅提升。但是，長久以來，配電網項目的安排主要是依靠基層電力人員按經驗提需求，未考慮整體規劃，項目安排時序科學性不足，同時也缺乏對項目重要性的評判依據，有必要針對項目優選進行深入研究。

目前，配電網評價研究工作主要針對配電網規劃或現狀電網性能的評估，對于單個項目的評價研究較少，并且傳統配電網項目評價主要考慮項目投入帶來的經濟效益，并未考慮項目投入對電網安全性和技術性的提升。

文獻[2]應用層次分析法建立配電網綜合評價體系，對于線路及變電站項目的建設改造時序主要考慮存在問題的多寡，但是對問題嚴重程度未進行分析。文獻[3]提出了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方法，采用改進的灰色關聯分析法確定規劃的最優方案，采用熵權法確定評價指標的權重。文獻[4-5]將模糊綜合評判應用于輸電網規劃和輸變電工程項目，應用專家經驗結合模糊多目標評判決策理論開展項目決策。

本文基于層次分析法提出110kV電網項目評價方法。利用層次分析法將配電網中壓項目評價總目標分解為不同層級的評價指標，利用模糊隸屬度法計算評價指標分值，利用判斷矩陣法確定評價指標的權重系數。最后通過實證分析論證方法的有效性和實用性。

1 110kV配電網項目評價指標的選取

圍繞發展戰略、技術、經濟、發展需求、政策等方面，研究影響電網項目評價的因素，從全系統角度考慮，配電網評價指標體系的中間準則層可由4類指標構成，分別是緊迫性、重要性、政策性和可行性[12]。

基于上述考慮，本文建立110kV配電網項目緊迫性評價指標體系，評價指標內容如圖1所示。

圖1 110kV配電網項目評價指標體系

2 110kV配電網項目綜合評價方法

2.1 層次分析法概述

層次分析法（analytic hierarchy process, AHP）是1977年由Satty提出的一種實用的多準則決策方法[10]。該方法以其定性與定量相結合處理各種決策問題，具有系統、靈活、簡潔的優點。AHP的核心思想是將復雜問題分解為清晰的層次結構來反映，通過指標的兩兩比較，用相對標度將指標的判斷標量化，并逐層建立判斷矩陣，然后求解判斷矩陣的權重，最后計算方案的綜合權重并排序。

基于AHP的綜合評判決策包括以下步驟：

1）建立層次結構。

2）形成判斷矩陣。

3）判斷矩陣一致性校驗。

4）判斷矩陣權重求解。

5）綜合權重計算和排序。

2.2 指標值量化處理

利用模糊隸屬度法確定評價標準。根據模糊數學理論，評價指標可分為正向指標、逆向指標和中間型指標3類[2]。不同類型的指標采用對應的隸屬函數進行無量綱化處理，根據實際情況，利用線性插值方法構造簡易函數。

1）正向指標

正向指標表示指標數值越大越好，可構造以下隸屬函數，即

2）逆向指標

逆向指標表示指標數值越小越好，可構造以下隸屬函數，即

3）中間型指標

中間型指標表示指標越接近于區間中部效果越好，可構造以下隸屬函數，即

2.3 評價指標權重的確定

采用判斷矩陣法確定指標權重。對同級各指標進行兩兩比較，判斷其相對重要性，構造判斷矩陣；計算判斷矩陣的最大特征根和特征向量，經一致性檢驗和歸一化處理后得到各指標的權重系數。

判斷矩陣是不同要素之間開展兩兩比較形成的矩陣，要素之間相比較的重要程度，利用“1-9互反性標度理論”量化實現，見表1。假設有n個指標參與比較，每個指標i均要與其余n-1個指標進行比較，形成一個行向量，比較的結果記為aij，最終將形成一個n×n的方陣，即為判斷矩陣。

表1 1-9互反性標度

2.4 綜合評價方法

應用層次分析法進行綜合分析評價的基本公式如下：

式中，Sk表示k級某個指標評分；n表示該指標對應的k+1級指標的個數；Sjk+1代表k+1級第j個指標經無量綱化處理后的分值；Wjk+1表示第j個指標的權重。

3 應用舉例

以某110kV變電站擴建工程為例。

按照判斷矩陣法計算緊迫性、重要性、政策性和可行性4個一級指標的權重，分別為0.4、0.3、0.15、0.15。

3.1 緊迫性

按照項目類別提出項目緊迫性的二級指標，電網安全性項目緊迫性要求最高，其次是解決電網供電可靠性，再次是提升電網供電能力，最后供電質量項目。每個二級指標根據項目解決的具體問題緊迫程度進行分類，建立三級指標，按照判斷矩陣法建立權重范圍，見表2。

本項目功能，該變電站所處市區負荷增長速度快、容載比不足，規劃該項目，屬于滿足負荷發展需求新建變電項目。

計算指標分值，無量綱化處理指標：

1）負荷增長率低于7%。

表2 建立三級指標

2）負荷增長率低于12%，大于7%：

3）負荷增長率大于12%：

（x為容載比）

該地區負荷增長率為13%，標準化公式采用第三個，容載比為1.33，無量綱化后分值為100。該項得分應該取分區間段的最高權重，該項得分為31。

3.2 重要性

項目重要性指標評價，是從項目產生影響的重要程度，建立評價標準，下面研究不同指標的評價標準。

按照判斷矩陣法計算所在地性質、項目相互制約條件、項目的地位、電壓等級和問題嚴重程度5個二級指標的權重，分別為0.27、0.1、0.17、0.17、0.3。

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1）所在地性質

指標考慮所在地經濟發展水平、負荷密度和負荷發展預測。負荷密度越高，說明發展水平越快，指標分值越高。三級指標權重范圍見表3。

表3 三級指標權重范圍

2）項目相互制約條件

該指標表示項目配套條件準備情況，配套越充分項目，得分越高，見表4。

表4 項目制約條件得分

3）項目的地位

根據項目在電網中所起的作用打分，原則上樞紐工程作用大于一般工程。項目在電網中所起作用越高，打分越高，見表5。

表5 項目在電網中所起作用得分

4）電壓等級

評價該電壓等級與其他電壓等級重要性比較，可將該指標的數值與技術導則中的安全裕度進行對比，差距越大表明項目建設越緊迫性，指標得分越高。

負荷增長速度越快的地區，項目建設改造越迫切，指標得分越高，見表6。

表6 項目改造與電壓等級得分

5）問題嚴重程度

根據項目造成的事故影響程度，所供負荷重要級別評分，事故影響程度越大，負荷重要程度級別越高，打分越高，見表7。

表7 問題嚴重程度得分

從所在地性質來看，屬于地級市的核心區，屬于A類地區，指標權重參考值范圍是0.75～1。該市區負荷密度中等偏上，選擇中等權重值，分值6.5分。

項目相互制約條件，該項目為擴建項目，電源和供電配套均已具備，權重范圍為1，得分3分。

項目的地位來看，項目提供地區供電能力，在電網的地位屬于一般工程，指標權重得分參考值范圍是0.2～0.6，該變電站負載率較高，在提升供電能力和加強供電可靠性方面，比較重要，權重選擇0.6，得分3分。

電壓等級指標，從建設急迫程度看，110kV電網城區容載比低，負荷增速快，屬于應加快建設等級，指標得分權重參考值范圍是0.6～1，權重選擇0.8，得分4分。

問題嚴重程度指標，項目供電負荷為一般負荷，指標得分權重參考值范圍是0.22～0.56，相對重要用戶為鄭州綜合交通樞紐公路客運站主體站房區、高鐵新客站公交與出租車廣場，權重選擇0.33，得分3分。

3.3 政策性

項目政策性指標評價，是從電網發展投資重點要求，以及新材料、新技術、新標準應用的角度建立評價標準，二級指標投資重點及新技術指標權重為0.87、0.13，下面研究三級指標的評價標準范圍。

1）投資重點

國網公司提出的發展規劃重點，國網公司統一部署的，政策性評價標準最高，用戶墊資項目既不用公司出資，又能提升電網性能，評價標準最高；其次是省公司統一部署的重點項目；再次是地市公司提需求項目，見表8。

表8 投資重點項目得分

2）新技術

公司推薦使用新技術、新材料、新標準，也是電網發展的一項基本政策，見表9。

表9 使用新技術的得分

從投資重點指標看，為地市公司提需求項目，指標得分權重參考值范圍是0.23～0.39，新鄉市為河南一般城市，權重選擇0.23，得分3分。

新技術指標看，未使用新技術、新材料，得分為0。

3.4 可行性

根據變電站站址和線路路徑確定的評估情況給出分值，取得國土協議，具備建設條件，各項賠償意向已確定；通用設計、環保和能耗指標符合要求給滿分；符合經濟性評價要求，經濟性好得滿分，不滿足情況酌情扣分，見表10。

表10 可行性得分

可行性指標綜合考慮國土、建設標準、投資管理情況，綜合評價得分是13分。

3.5 綜合評價得分

綜合各項指標得分，總分值是66.5分，具體指標得分見表11。電網項目對可靠性提升的影響。進一步對電網建設項目進行經濟評估，衡量項目的效益并進行二次排序，通過可靠性提升和經濟效益的綜合分析，得出項目的最優建設順序。

本案例項目所在地區容載比較低，負載率較高，項目提升供電可靠性能力較高，項目所在地區負荷仍存在快速增長階段，經濟效益高，通過對該地區110kV項目兩兩比較，項目得分為中上。

按照實際情況定性分析評價項目，該項目建設的主要目的是為滿足供電需求，從緊迫性、政策需求和項目重要性角度看均為一般，分數偏低，更符合實際情況，但利用后者方法，僅考慮了可靠性提升和經濟性，評價結果得分為中上。本文提出的方法考慮全面，指標細化，更符合實際需求，并且進行了指標得分量化，明確項目不同類型指標得分，更有指導意義。

4 結論

表11 綜合評價得分

總體上來說，該項目得分偏低，開展項目排序工作，排序靠后，緊迫性和重要性程度為一般。

3.6 基于網絡協調程度評估的電網建設項目優化排序方法[11]

以往的項目排序評價方法考慮方面比較單一，強化經濟效益考慮。以基于網絡協調程度評估的電網建設項目優化排序方法為例，主要考慮項目對電網的可靠性作用和經濟效益。

該方法，根據電網結構特點及各電壓等級變電站的關聯關系，提出網絡協調程度評估模型，考查

本文提出基于層次分析法的110kV電網項目緊迫性評價方法，建立項目評價指標體系。該方法基于層次分析法，對110kV配電網項目評價樣本建立層次化結構模型，該方法全面地反映110kV配電網項目評價指標的各方面屬性，評價結果準確，能更好的指導項目安排決策工作，促進電網建設項目排序工作科學合理，提高投入的精準性。

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Research on the Evaluation Method of 110kV Distribution Network Project based on Analytic Hierarchy Process

Zhao Juan1Yang Bo2Zhang Hongbin1Guo Yue1
(1. State Power Economic Research Institute, Beijing 100052;
2. State Grid Liaoning Electric Power Co., Ltd, Economic and Technological Research Institute, Shenyang 110015)

According to the characteristics of distribution network, a comprehensive evaluation method of 110kV distribution network project is put forward. Based on hierarchical analysis method, the 110kV distribution network project evaluation index system is established. Based on fuzzy membership degree method, the calculation method of evaluation criteria and the quantitative analysis methods for comprehensive evaluation of distribution network project scheduling are determined. Considering the contribution of evaluation index importance degree to overall evaluation, it is possible to give a more accurate evaluation score level for evaluation samples. The effectiveness and practicability of the method are verified by the evaluation and analysis of an 110kV distribution network project.

distribution network; evaluation index; analytic hierarchy process

趙 娟（1986-），女，碩士，工程師，主要從事配電網規劃、配電網評價方面的研究工作。