電網側儲能項目管理模式選擇
——基于IFS 與TOPSIS 灰色關聯投影法的實證分析

南開輝，方 向，翟曉萌，楊慶剛，喻 剛

（1.國網江蘇省電力有限公司經濟技術研究院，江蘇南京 210008；2.中國電力企業聯合會電力建設技術經濟咨詢中心，北京 100053）

1 研究背景

近年來，在“四個革命、一個合作”的能源戰略指引下，我國新能源產業得到了高速發展。截至2018 年年底，我國風電和太陽能發電等新能源發電并網裝機容量已經達到3.59 億kW，相較于10 年前增加了36 倍，位居世界首位。在我國主力電源中，新能源已經上升到了僅次于煤電、水電的第3 位。新能源發電源源不斷并入電網，帶來了更多綠色清潔能源；同時，其明顯的隨機性、反調峰性加劇了電網的調峰調頻困難［1-2］，給電網的安全穩定運行帶來嚴重挑戰。電力系統亟需在火電等常規電源之外尋找新的調峰調頻手段［3］。

儲能系統作為一種具有雙向功率能力的能量存貯介質［4］，可以有效彌補大規模新能源發電并網帶來的電力系統調峰調頻能力不足。為此，自2017 年以來，我國陸續出臺了《關于促進儲能產業與技術發展的指導意見》等政策文件支持儲能產業試點發展，隨后各大電網企業積極響應國家電儲能產業政策.2018 年以來，河南、江蘇、青海、湖南等地區的電網企業率先啟動了探索實踐，河南洛陽黃龍儲能電站、江蘇鎮江101 MW/202 MWh 電網側分布式儲能電站、青海格爾木美滿16 MW/64 MWh 儲能電站、湖南長沙60 MW/120 MWh 儲能電站等一批電網側儲能項目相繼建成投運，拉開了電網側儲能項目建設的新紀元。

但是電網側儲能項目不同于一般的工程項目，它不僅具有工程投資金額大、投產運行可靠性要求高、當前材料設備不成熟等特點，而且項目建設運行存在一定環境風險、工程參建方數量多、施工環境存在一定安全風險、項目業主一般為非電網企業缺少項目建設管理經驗等特點，必然會對項目的建設管理提出更高的要求。而項目建設管理的核心工作是選擇合適的建設管理模式，建設管理模式正確與否不僅影響到項目未來能否實現預期的經濟效益和社會效益，而且決定了項目能否按照設定的質量、進度、投資等各項目標順利完成。因此，在國內電網側儲能項目建設剛起步的今天，急需研究和提出與之匹配的最佳建設管理模式，以保障電網側儲能項目建設按照預定目標順利開展，助推我國電網儲能產業發展。

2 國內外關于項目管理模式選擇的研究現狀

Alhazmi 等［5］學者利用項目采購系統選擇模型（PPSSM）構建了項目建設管理評價系統，并邀請公共部門專家打分進行實證研究。Wong 等［6］應用層次分析法構建了項目管理模式選擇模型。王春華［7］研究認為港口工程項目管理模式選擇應重點考慮國家政策法規、市場競爭、融資渠道等方面因素。譚笑等［8］研究認為工程管理模式的選擇因素包括投資者實力、項目目標要求、當地環境等方面。惠靜薇［9］利用模糊層次分析法做了定量化分析的嘗試。

通過分析國內外相關文獻可知，目前工程項目建設管理模式選擇相關研究集中在常見工程項目方面，并且以定性分析居多，少數定量方法也主要依賴于專家經驗、客觀性較差，專門針對電網側儲能項目的建設管理模式選擇研究處于空白。而電網側儲能項目在電網峰谷差不斷擴大、新能源滲透率持續上升的背景下具有廣闊的發展前景，同時，電網側儲能項目與其他類型的項目有著顯著的不同，其對項目建設管理模式有著特殊要求，所以，有必要針對電網側儲能項目的特殊性，系統、客觀研究其建設管理模式選擇指標體系和選擇模型。

3 電網側儲能項目管理模式選擇的評價指標體系

當前工程建設領域常見的建設管理模式主要有：DBB 模式（設計-招標-建造）、DB 模式（設計-建造）、CM 模式（建造管理）、BOT 模式（建造-運營-移交）、EPC 模式（設計-采購-建造）、PMC 模式（項目管理承包）。建筑行業在傳統工程項目如何選擇項目管理模式上積累了比較豐富的經驗，而電網側儲能項目是一個專業性強、投資大、技術新、工程本質安全和質量事關電力可靠供應的工程建設項目，建設管理要求高，因此，在選擇建設管理模式時無法參照以往其他傳統工程項目管理經驗粗略選擇套用，需要結合電網側儲能項目特點、業主方能力、市場狀況、項目管理模式的優缺點等綜合考慮。

本文在研究參考相關文獻的基礎上，走訪調研了電網側儲能項目相關實際工程管理人員、研究學者、政府政策制定者，在此基礎上系統整理了電網側儲能項目管理模式選擇的評價指標體系，對其進行篩檢、補充，歸納總結出了17 個選擇評價指標。按照指標內容的屬性特征，將其劃分為項目特點、項目目標要求、業主方能力、市場狀況、外部政策與環境等五大類一級指標，每個一級指標又劃分為若干個二級指標，具體見表1 所示。

表1 電網側儲能項目管理模式選擇評價指標體系

4 電網側儲能項目管理模式選擇

4.1 選擇模型的建立

由表1 可以看出，電網側儲能項目管理模式選擇的評價指標眾多，而且指標涉及的范圍較為廣泛，同時電網側儲能項目建設剛剛起步，在項目管理模式選擇中如果仍然采用以往專家打分的形式，不可避免由于專家知識局限導致了解不夠系統和全面造成不同程度猶豫，影響項目管理模式選擇結果。為此，Atanassov［10］提出了直覺模糊集理論（Intuitionistic Fuzzy Sets，IFS)，用隸屬度、非隸屬度、猶豫度分別表示專家決策的支持、反對和中立態度，更加符合人的邏輯思維，可以顯著提高主觀判斷的準確性。目前該理論已經廣泛應用于綜合評價、方案優選等領域［11-12］。在受現有應用研究啟發的基礎上，本文提出了一種基于IFS 與TOPSIS 灰色關聯投影法的電網側儲能項目管理模式選擇模型（見圖1），首先應用IFS 法對評價指標客觀賦權重，避免專家主觀誤差；在此基礎上組合TOPSIS 灰色關聯投影法［13-15］，有效避免了灰色關聯單向評價的弱點，進而實現電網側儲能項目與常見的項目管理模式匹配評價，達到選擇最佳電網側儲能項目建設管理模式目的。

圖1 電網側儲能項目管理模式選擇模型

4.2 選擇模型應用的具體步驟

4.2.1 構建正、負理想決策矩陣

設有m種項目管理模式構成可供選擇方案集每種項目管理模式的評價指標有n個，構建的原始決策矩陣為：

式（1）中：0 ≤uij≤100，由專家結合電網儲能側項目具體環境和特點以及各種項目管理模式的優缺點綜合給出。

TOPSIS 的基本原理是首先根據決策矩陣確定正理想方案和負理想方案，然后比較備選方案與兩者之間的距離，距離越短則備選方案越優。

正理想方案為：

負理想方案為：

4.2.2 構建正、負理想灰色關聯系數矩陣

理想樣本與第i種項目管理模式的第j個評價指標的灰色關聯系數計算公式為：

4.2.3 計算加權灰色關聯系數矩陣

為了計算加權灰色關聯系數矩陣，本文應用IFS模擬人類思維來確定各評價指標的權重，有效避免以往依據專家打分帶來的主觀性影響。

（1）直覺模糊集（IFS）介紹。

（2）建立直覺模糊判斷矩陣。通過邀請專家對評價指標的兩兩判斷，得到直覺模糊矩陣，具體構建依據見表2 所示。

表2 項目管理模式評價指標重要程度標度

（3）指標權重確定。利用公式（8）轉化直覺模糊判斷矩陣，得到

計算評價指標的得分權重，公式如下：

歸一化處理得到評價指標的具體權重，公式如下：

（4）加權灰色關聯系數矩陣確定。在式（6）（7）中代入式（10），得到正理想加權灰色關聯系數矩陣W+和負理想加權灰色關聯系數矩陣W-。

4.2.4 計算各項目管理模式到正、負理想解的距離

每一個備選方案均可以視為一個行向量，備選方案為：

理想方案為：

則各備選項目管理模式方案到正、負理想解的距離分別為：

4.2.5 計算各項目管理模式與正、負理想解的貼近度

各備選項目管理模式方案與正、負理想解的貼近度Ti為：

Ti越大，表明備選項目管理模式方案越接近正理想方案，相對于其他貼近度較小的備選方案也越好。

5 實例分析

國內某電力消費大省近年來夏季期間電網負荷屢創歷史新高，同時外來可再生能源發電不斷擴大，為此該省計劃建設一批兆瓦級電網側儲能電站（以下簡稱“案例項目”），提高電網調峰能力和清潔能源消納能力。案例項目通過招標方式選擇某綜合能源服務公司（以下簡稱“服務公司”）投資建設。由于案例項目的電網側儲能電站規模大、投資大、技術難度大、工期要求緊，同時工程質量會對未來地區的電網安全穩定運行產生重要影響，而服務公司具備類似項目管理經驗少，承擔風險能力較弱，迫切需要從DBB、DB、CM、BOT、EPC、PMC 等傳統項目管理模式中找到一種最適合的項目建設管理模式。以服務公司為樣本企業，本文邀請專職于電網側儲能領域的項目經理、研究學者、政府公務員等11 人組成專家組，對上述6 種項目管理模式按照表1 中17 個二級指標進行打分，專家打分后的平均得分值如表3 所示。

表3 專家對樣本企業各項指標打分的平均值 單位：分

表3 （續）

（1）構建正、負理想決策矩。根據表3 專家打分結果，通過式（2）得到正理想決策方案，通過式（3）得到負理想決策方案，在此基礎上通過式（4）標準化后之后得到案例項目建設管理模式選擇評價指標的正理想型無量綱決策矩陣為U+/、負理想型無量綱決策矩陣為U-/。

（2）構建正、負理想灰色關聯系數矩陣。利用式（5）對U+/和U-

/進行灰色關聯變換，得到正理想灰色關聯系數矩陣P+和負理想灰色關聯系數矩陣P-。

（3）確定評價指標權重。邀請專家對表1 給出的一級指標進行兩兩比較，構建一級指標的直覺模糊矩陣如下：

（4）計算各項目管理模式理想解的距離及貼近度。利用式（15）（16）分別計算DBB、DB、CM、BOT、EPC、PMC 等備選項目管理模式方案到正、負理想解的距離di+和di-，在此基礎上利用式（17）計算各項目管理模式方案與正、負理想解的貼近度Ti，具體如表4 所示。

表4 樣本企業各項目管理模式到理想解的距離及貼近度

依據表4 中貼近度的大小，對各種備選項目管理模式方案按照優劣進行排序：EPC 模式> DB模式> BOT 模式>CM 模式>PMC 模式>DBB 模式。因此，在當前電網側儲能產業發展階段開展電網側儲能項目建設應優先選擇EPC模式，其次是DB模式，再是BOT 等其他項目管理模式。

對比近兩年來我國電網側儲能項目建設的項目管理模式應用于具體工程實踐而言，江蘇鎮江儲能電站、湖南長沙電池儲能電站等大多數電網側儲能項目均是采用了EPC 模式，而江蘇下舍站儲能電站等少數電網側儲能項目采用了DB 模式。由此可見，按照本文所提出方法選擇的電網側儲能項目管理模式與工程實踐相符，該方法具有良好的有效性和實用性，可為電網側儲能項目管理模式選擇提供理論依據。

6 結論

目前，我國電網側儲能項目建設剛興起，未來隨著電力體制改革的深入推進和泛在電力物聯網的建設，將呈現爆發式增長。為了尋找當前電網側儲能項目建設最佳項目管理模式，本文結合電網儲能產業發展階段及項目具體特點，設計了電網側儲能項目管理模式選擇的評價指標體系，提出了基于IFS與TOPSIS 灰色關聯投影法的電網側儲能項目管理模式選擇模型，以實際案例驗證了指標體系和選擇模型的有效性。研究結果表明：

（1）本研究設計的電網側儲能項目管理模式選擇的評價指標體系具有一定的實用性和可操作性，能夠應用于各地電網側儲能項目管理模式選擇評價中。

（2）將TOPSIS、灰色關聯分析法和矢量投影法進行組合，充分利用了灰色關聯分析法適用于多指標評價問題，同時又克服了其單向評價的弱點，為電網側儲能項目管理模式選擇評價提供了比較精準的定量決策途徑。

（3）采用IFS 法來確定每個評價指標的權重，有效避免了傳統專家評分法確定指標權重引起的客觀性欠缺問題，提高了評價結果的準確性。