GIS技術在電網技改工程造價管控分析中的應用

齊 霞，王綿斌，葉慧男，楊蕙嘉

(1.國網冀北電力有限公司經濟技術研究院，北京 100038； 2.華北電力大學 經濟與管理學院，北京 102206)

面對我國能源開發利用中的不平衡不充分的矛盾，電網工程連接電力生產和消費兩端，在能源發展改革進程中承擔著重要任務[1]，電網信息化更是構建新型電力系統的重要舉措。隨著輸配電價改革的推進，電網企業的盈利模式由購銷價差轉為準許成本加收益，使得電網企業經濟效益與工程造價及管控水平緊密相關[2]。在工程造價改革及大數據快速發展的新形勢下，迫切需要加強電網工程建設投資、資產的精細化管理[3]，創新造價管控維度及舉措，挖掘造價數據價值、全面提升發展質量和效率。電網工程造價受工程地質[4]及工程各階段多方面不確定性因素影響[5]，具有一定的時空差異性。隨著風電、光伏等新能源在電力系統主導地位凸顯，風光資源的時空分異特征也將影響電網工程建設、技術改造及其造價。然而，現有電網工程造價相關研究，將ARIMA模型、DEA和遺傳BP神經網絡、方差—協方差方法等多種方法用于電網工程造價的預測[6-8]，重在研究時間差異性，對空間差異性的關注較少。

地理信息系統(Geographic Information System，GIS)是具有信息系統空間專業形式的數據管理系統。GIS空間技術在電力系統領域應用廣泛，在電網及電能質量監測[9-10]、負荷預測[11]、能源電力系統規劃[12-13]、配電網拓撲結構識別[14]、電網規劃優化[15-16]、電網系統管理[17-18]等領域，發揮了集成數據采集與管理、空間信息處理的功能，具有分層分區的功能和可視化的優點。隨著工程造價管理數據的不斷規范和發展，GIS技術逐步向工程造價管理領域[19-20]應用，彌補傳統電網工程造價存在空間屬性挖掘缺失、時空匹配性差等不足，但目前相關研究仍較為局限。本文將GIS空間技術應用于工程造價數據分析，以冀北地區電網生產技改項目造價數據為例，挖掘項目造價及管控水平的空間分布特征及變化。該應用將有助于促進工程造價管理朝著動態化、系統化和智能化的方向發展，為工程造價管控提供數據經驗及有效建議。

1 研究數據及方法

研究收集2018—2019年冀北地區電網生產技改項目名稱、所屬區縣、靜態投資及地理矢量數據，建立技改項目數據庫。冀北地區電網建設立足當地支撐北京，網絡完備程度及進程對北京市的能源體系構建有重要影響，具體項目分屬國網承德、廊坊、張家口、秦皇島和唐山5個供電公司。項目類型包括10～500 kV交流變配電工程、交流輸電工程、二次系統工程項目。2018年項目總投資1.2億元，2019年總投資1.7億元，投資增長39.24%。

基于數據庫運用地理信息系統軟件ArcGIS10.2及空間自相關分析、熱點分析工具，對比分析項目地理區位、靜態投資的集聚特征，分析建設重點區域變化；從靜態投資和各分項費用節余率角度，研究造價管控水平，提出造價工作管控的重點及建議。

1.1 空間自相關分析

空間自相關分析能夠確定變量是否在空間上相關，以及相關程度如何，并通過相關系數來定量描述事物在空間上的依賴關系。當某變量隨著空間距離縮小而變得更相似，則為空間正相關，反之為負相關；若不具備以上2種規律，則為空間不相關，或稱呈現空間隨機性。

Moran′sI指數是最早應用于全局聚類檢驗的方法，它檢驗整個研究區域中臨近地區之間是相似相異，還是相互獨立的。Moran′sI統計可表示為式(1)：

(1)

wij為空間權重表示為式(2)。表述空間關系的概念化方式有無差別區域法、反距離法、可變距離法等。

(2)

式中，n為研究區域內地區總數；xi和xj分別為區域i和j的屬性。其中，無差別區域法將反距離法和固定距離法結合，對分析目標不添加明顯的邊界，將距離范圍或距離閾值內的所有要素都包含在對目標的分析中。本研究旨在比對冀北地區造價分布和管控水平差異，弱化各項目間距離的影響，適用于無差別區域法。

統計的ZI得分按式(3)計算：

(3)

式中，E[I]=-1/(n-1)，V[I]=E[I2]-E[I]2。Moran′sI估計值介于[-1，1]，當Moran′sI>0時，表明空間正相關，呈現集聚趨勢；當Moran′sI<0時，表明空間負相關，呈現離散趨勢。

1.2 熱點分析

當研究目標具有統計上顯著的空間自相關特性時，熱點分析能夠通過查看近鄰要素，深入分析某個要素及其相鄰要素局部總和與所有要素總和差異。熱點即具有統計顯著性的高值，冷點即具有統計顯著性的低值。本文中，投資熱點即技改項目年度投資較高的連片地區，由于投資額基數大，提高造價管控水平的投資節約成效大；冷點地區是未來投資潛力區域，可根據設備壽命周期規律加強造價管控。節余率熱點即項目估算與結算相差較大的連片地區；節余率冷點即項目造價估算與結算相差較小的連片地區，可具體深入開展其造價估算經驗總結。

2 技改項目造價空間分布演進特征

2.1 技改項目區位分布特征

應用ArcGIS繪制2018年、2019年冀北地區電網生產技改項目地理分布，如圖1、圖2所示。由圖1、圖2分析，電網技改項目在冀北地區每個市域內均出現局部集聚現象，主要分布在張家口中部、廊坊北部、承德中部、唐山中部地區和秦皇島的沿海地區。2018—2019年，張家口、廊坊和唐山的集聚趨勢逐漸增強，其他地區較為穩定。2019年較2018年項目數量總體顯著增加，冀北地區各類技改項目數量柱狀圖如圖3所示。張家口各類項目密度顯著減少；唐山交流變配電工程增長幅度最大，增長集中于中部地區；秦皇島和承德的交流輸電工程增長幅度最大，集中于南部地區；廊坊市二次系統工程數量增長最多，集中于東北部地區。

圖1 2018年冀北地區技改工程地理分布格局

圖2 2019年冀北地區技改工程地理分布格局

圖3 2018—2019年冀北地區各類技改項目數量

2.2 技改項目投資分布特征

以縣域為單位，應用自然斷點法根據2019年項目投資水平確定圖例分級，繪制2018—2019年縣域技改工程靜態投資情況，如圖4、圖5所示。2018年冀北電網技術改造工程投資最集中的區域主要在唐山、廊坊和秦皇島地區。2019年工程投資主要集中于廊坊南部、承德東部、唐山和秦皇島地區。

圖4 2018年冀北地區技改工程縣域投資分布

圖5 2019年冀北電網技改工程縣域投資分布

2018年與2019年的項目投資水平與地理分布基本呈現相同的分布規律，單個工程項目的投資較為穩定，2018年處于高投資水平(371.80萬元以上)的縣域共有6個；整體投資處于高水平的縣域共有11個，其中投資高于1 000萬元的縣域共有4個。

繪制2018年、2019年交流變配電項目、交流輸電項目和二次系統項目投資分布圖，如圖6、圖7所示。2018—2019年各類工程項目投資分布集中地區見表1。交流變配電工程的投資分布重點區域由冀北中部地區轉向南部地區；交流輸電工程投資分布由較為均衡集中向東南地區；二次系統工程的投資分布則由北京周邊地區向外擴散。2018年秦皇島、廊坊、唐山和2019年廊坊、唐山、承德、秦皇島的交流輸電項目，工程內容大部分為“三跨”改造項目即跨高速鐵路、高速公路和重要輸電通道的架空輸電區段線路的改造，跨越的交通線路包括京哈鐵路、津秦鐵路、大秦鐵路、京滬鐵路等。這類項目主要是根據國家交通建設需求和地區電力供應需求的變化，需要重點展開線路改道和升級的項目。

圖6 2018年冀北地區各類技改項目縣域投資分級

圖7 2019年冀北地區各類技改項目縣域投資分級

表1 2018—2019年各類工程項目投資分布集中地區

2.3 技改項目投資集聚情況分析

不同縣域的電網技改投資存在橫向的縣際差別和縱向的時間差別，使用Moran′sI指數對2018、2019年冀北地區電網技改工程投資進行空間相關性分析，進一步分析投資空間集聚情況，探究內在原因，分析結果如圖8、圖9所示，相關參數見表2。

表2 2018—2019年工程投資空間自相關檢驗結果

圖8 2018年和2019年冀北技改工程投資空間檢驗結果

2018年冀北地區電網技改工程投資不具有空間相關性，投資呈現隨機分布特征，投資計劃未表現出明顯的重點區域；2019年投資表現為一定的空間相關性，對于不同地區的技改力度有所區分。進一步開展工程造價的熱點分析，研究2個年度造價分布差異的根本原因，如圖9所示。

通過圖9、圖10可知，2018年冀北生產技改工程投資分布較均衡，沒有明顯的區域聚集現象，建設布局為常規年布局；2019年熱點和冷點均分布在冀北地區的西部，呈現北冷南熱的現象，冷點分布在張家口北部地區，熱點主要聚集在北京、天津和雄安新區交匯的廊坊地區。主要原因是自2015年冬奧申辦成功后，張家口地區是電網先行建設的重點區域，至2018年已基本達到目標水平；2019年電網改造有所放緩，主要集中于在加速京津冀一體化發展、疏解北京非首都功能以及雄安新區建設過程中提供堅強的網絡設施支撐，強化了保障北京、服務冀北的網絡設施建設理念。

圖9 2018年和2019年冀北地區技改工程投資熱點分析

3 冀北地區技改項目造價管控水平分析

節余率是尚未列支的計劃額占總計劃額的比例，是項目造價控制水平分析、規范化造價管理、提高資金使用效率的重要依據。針對2019年不同縣域工程各分項費用節余率進行空間自相關檢驗，結果見表3。其中僅靜態投資節余率、設備購置費節余率和其他費用節余率具有顯著的空間自相關性。

表3 2019年工程分項費用節余率空間自相關分析結果

3.1 靜態投資節余率熱點分析

2019年冀北地區技改工程靜態投資節余率熱點分析如圖10所示。

圖10 2019年冀北地區技改工程靜態投資節余率熱點分析

由圖10可知，2019年冀北生產技改工程靜態投資節余率分布呈現東熱西冷的分布格局。熱點分布在承德東部、唐山北部和秦皇島地區，冷點分布在張家口地區。主要原因是造價估算水平和控制水平的地區差別，需要打破造價信息壁壘、增加造價定額的地區針對性指導，落實和加強統一造價培訓，增強管理經驗的優化應用。進一步綜合年度分析，各類工程開工時間越晚、開竣工時間跨度越短，其節余率越高。主要是因為工期較短的工程施工安排緊湊，任務強度大，進而靜態投資較大，費用控制難度大；同時，開工較早的工程趕工壓力小，各項費用開列和使用貼合計劃。反之，開工較晚的工程趕工人工費增長，項目協調繁雜，各項費用的節余空間被壓縮。

3.2 設備購置費節余率熱點分析

2019年冀北電網技改工程設備購置費節余率熱點分析如圖11所示。

由圖11可知，2019年冀北生產技改工程設備購置費分布呈現東熱西冷的分布格局，與靜態投資節余率熱點分布較為類似。熱點分布在承德東部、唐山大部和秦皇島地區，冷點分布在張家口地區。設備購置費管控變化的因素包括設備招標批次影響設備價格、不同設備型式和供應商、設備價格的計列方式。隨著項目設備購置費逐步降低，其節余額在0～20萬元的區間內隨機波動。對于低投資項目的設備購置費，其費用控制水平與設備的價值關聯較弱，需要加強對設備價值較低工程的設備購置費用管控。在設備購置費估算的編制方法中可設定價值水平標準，超過水平的采用絕對值控制，低于水平的采用比例控制法，結合以前年度的設備價格乘以合適的擴大系數作為其估算值。根據2019年項目可設置為100萬元水平。

圖11 2019年冀北電網技改工程設備購置費節余率熱點分析

3.3 其他費用節余率熱點分析

2019年冀北生產技改工程其他費用節余率分布呈現北熱南冷的分布格局，熱點分布在承德北部地區，冷點分布在廊坊南部地區。其他費用包含建設場地征用及清理費、項目管理經費、項目監理費、項目前期工作費、勘察費、設計費、項目后評價費等，分項費用之間差異較大，變化規律顯著性相對較弱。分地區看，其他費用控制水平與地區工程地質條件密切相關，廊坊地區地質條件簡單，有潮白河流經，灘涂較多；承德地區工程環境處于高山大嶺環境，地質條件多堅土巖石，復雜的工程地質條件給技改工程帶來較大的不確定性，因此其他費用估算編制時所需裕量空間較大。為使工程地質條件復雜地區的其他費用得到更好的控制，可結合工程地質編制估算，同時選用合適的發包方式轉移不確定性風險。

2019年冀北地區技改工程其他費用節余率熱點分析如圖12所示。

圖12 2019年冀北地區技改工程其他費用節余率熱點分析

4 結語

本文基于地理信息技術和空間經濟方法，以充分挖掘造價數據，提高造價管控的系統性、智能化、可視化為目標，提出工程項目造價分析新思路。隨著信息化程度的提高，通過地理信息系統在全過程、全方位造價管控領域的應用，有助于打破信息壁壘，將空間經濟分析與工程實際緊密結合；有助于完善造價合理區間，通過橫向比對發掘地區差異，縱向比對發掘演化趨勢，為數據實時動態監測提供依據；有助于發揮空間數據采集、儲存和可視化的優勢，增加造價分析的實用性。