安 鵬 ，王振坤 ，鄭志杰 ，趙 龍 ，王 艷

（1.國網(wǎng)山東省電力公司，山東 濟南 250001；2.國網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，山東 濟南 250021）

0 引言

在市場經(jīng)濟快速發(fā)展和企業(yè)社會責任不斷增強的背景下，提高企業(yè)技術(shù)水平和經(jīng)營效益是打造企業(yè)國際品牌、樹立行業(yè)典范的重要手段。國家電網(wǎng)有限公司高度重視電網(wǎng)業(yè)務和企業(yè)管理體制建設(shè)，大力推進公司發(fā)展方式和電網(wǎng)發(fā)展方式 “兩個轉(zhuǎn)變”。縣級供電企業(yè)（簡稱縣公司）是配電網(wǎng)運行、管理的直接負責單位，是貫徹公司“橫到底、縱到邊”精益化管理的主體，也是公司數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)維護的基礎(chǔ)源頭。但長期以來，受管理體制、人員結(jié)構(gòu)、設(shè)備水平、經(jīng)營理念、區(qū)域差異等多種因素影響，縣公司電網(wǎng)的精益化管理和經(jīng)營的集約化發(fā)展距公司總體建設(shè)目標還存在一定距離。特別是在配電網(wǎng)建設(shè)與管理方面，由于歷史建設(shè)基礎(chǔ)薄弱，縣公司電網(wǎng)規(guī)劃與生產(chǎn)經(jīng)營理念明顯滯后。此外，隨著國家新農(nóng)村建設(shè)和節(jié)能減排的大力推進、分布式電源并網(wǎng)和電動汽車充電等新型負荷的快速增長，給縣公司電網(wǎng)建設(shè)和企業(yè)經(jīng)營帶來更大挑戰(zhàn)［1］。

國網(wǎng)山東省電力公司下屬縣級供電企業(yè)數(shù)量多，縣公司發(fā)展實際情況各不相同?？陀^上，供電企業(yè)的電網(wǎng)發(fā)展和生產(chǎn)經(jīng)營情況，一方面受該地區(qū)的經(jīng)濟社會發(fā)展程度制約，另一方面也影響著該地區(qū)的經(jīng)濟社會發(fā)展水平。因此，以縣級供電企業(yè)為研究單元，剖析經(jīng)濟社會發(fā)展對電網(wǎng)發(fā)展的決定性作用，并深入分析導致電網(wǎng)發(fā)展差異化特征的決定性因素，對推進國家電網(wǎng)有限公司、省級電網(wǎng)公司、地市電網(wǎng)公司的電網(wǎng)發(fā)展和經(jīng)營管理具有非常重要的意義。

1 電網(wǎng)發(fā)展及生產(chǎn)經(jīng)營評價指標體系構(gòu)建

評價指標體系是反映基層供電企業(yè)電網(wǎng)發(fā)展和生產(chǎn)經(jīng)營情況的重要手段。在考慮基層供電企業(yè)差異化特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合海量數(shù)據(jù)挖掘所得到的關(guān)鍵指標及指標之間的數(shù)理關(guān)系，綜合專家經(jīng)驗，建立了一套基于AHP模型［2］的電網(wǎng)發(fā)展和生產(chǎn)經(jīng)營評價指標體系。評價采用世界銀行及國家政府部門普遍采用的評價指標體系設(shè)計準則——SMART準則構(gòu)建智能電網(wǎng)配電自動化試點項目評價指標體系［3］。電網(wǎng)發(fā)展及生產(chǎn)經(jīng)營評價系統(tǒng)是一個非線性復雜系統(tǒng)，需要由多個具有內(nèi)在聯(lián)系的指標按照一定的結(jié)構(gòu)層次組合在一起構(gòu)成指標體系。通過分析山東省經(jīng)濟發(fā)展概況、不同縣域經(jīng)濟發(fā)展水平以及收集專家意見，最終在電網(wǎng)發(fā)展指標構(gòu)建上，提取5個方面的電網(wǎng)發(fā)展類關(guān)鍵指標，分別是：供電能力、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)裝備、供電質(zhì)量和智能化；在生產(chǎn)經(jīng)營指標構(gòu)建上，提取5個方面的生產(chǎn)經(jīng)營類關(guān)鍵指標，分別是：經(jīng)營業(yè)績、資產(chǎn)質(zhì)量、發(fā)展投入、安全生產(chǎn)和供電服務，如圖1所示。

圖1 電網(wǎng)發(fā)展和生產(chǎn)經(jīng)營指標體系

為進一步掌握評價對象選擇的關(guān)鍵因素，充分把握不同評價指標對評價對象的影響程度，遵循全面性、層次性、獨立性、功能性、可操作性、差異性和繼承性7大原則，按照專家意見將基層供電企業(yè)電網(wǎng)發(fā)展及生產(chǎn)經(jīng)營評價體系中的指標進行分級、分類整理，共產(chǎn)生67項指標，以供電能力為例，如圖2所示。

圖2 供電能力指標

2 基于指標聚類的縣級供電企業(yè)特征分析

聚類分析是把分類對象按照一定規(guī)則分成若干類。這些類非事先給定的，而是根據(jù)數(shù)據(jù)特征確定的［4］。在同一類中，這些對象在某種意義上趨向于彼此相似，而在不同類中趨向于不相似。在本文中，使用基于指標體系的聚類方法對98家縣公司進行分析，按照相似程度劃分到不同類中。

2.1 數(shù)據(jù)來源

根據(jù)指標體系要求，統(tǒng)計匯總山東省98個縣供電企業(yè)2016年的實際指標數(shù)據(jù)，最終取得67個指標數(shù)據(jù)用于聚類分析。在指標體系中，未獲得有效指標數(shù)據(jù)的14個三級指標中涉及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)裝備、供電質(zhì)量、生產(chǎn)經(jīng)營、資產(chǎn)質(zhì)量、發(fā)展投入、供電服務7個方面。數(shù)據(jù)缺失主要原因包括：一是部分數(shù)據(jù)無法細化，由于部分單位統(tǒng)計時未區(qū)分電壓等級，高損線路比例等指標無法細化到不同電壓等級；二是部分指標由于縣公司性質(zhì)問題無相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如應收電費余額占比指標，由于財務系統(tǒng)不獨立，因此該指標無法獲?。蝗遣糠种笜藬?shù)據(jù)源頭分散，暫無較好的途徑歸集整理，需花費大量人工一一篩選整理，在短時間內(nèi)較難完成。

指標數(shù)據(jù)缺失對聚類指標分析會產(chǎn)生影響，但由于缺失的三級指標所屬的二級指標均有多個指標支撐，部分指標缺失不影響二級指標評價維度的整體性，所以在實際聚類分析中，部分三級指標缺失不會對指標體系總體的評價標準產(chǎn)生重大偏差。因此，聚類分析的結(jié)果對于山東98個縣公司的內(nèi)部指標分析具有參考意義。

2.2 指標關(guān)聯(lián)性分析

在聚類分析的過程中，尤其是在對因素層和子因素層的分析過程中，關(guān)聯(lián)性較強的指標存在重疊效應，對聚類結(jié)果存在一定影響。為提高聚類及綜合評價結(jié)果的合理性，需要對指標進行相關(guān)性分析，剔除相關(guān)性較強的指標。目前相關(guān)性分析的方法有很多，考慮到電壓等級等等級變量，采用Spearman相關(guān)系數(shù)［5］，可以表示變量之間等級排序線性相關(guān)程度，其計算公式為

式中：ρ為所求的相關(guān)系數(shù)；n為樣本數(shù)據(jù)的個數(shù)；di為第i行的兩列成對變量的等級差數(shù)。

以所有縣公司的2016年售電量和全社會用電量為基礎(chǔ)，分析縣公司售電量與全社會用電量的相關(guān)性，建立相關(guān)性分析的散點圖，如圖3所示?？梢钥闯?，山東省縣公司全社會用電量與售電量總體相關(guān)程度較高，經(jīng)計算，相關(guān)系數(shù)達到0.818。

圖3 縣公司全社會用電量與售相關(guān)性系散點圖

經(jīng)過相關(guān)性分析可知：1）全社會用電量、主營業(yè)務成本、利潤總額、人均GDP、售電量、人均售電量與GDP總量關(guān)聯(lián)度較高，保留GDP總量。2）資產(chǎn)負債率、供電面積、全社會用電量指標與城鎮(zhèn)化率、GDP總量、市場占有率指標關(guān)聯(lián)度較高，保留市場占有率指標。3）110 kV變電容量、35 kV變電容量、10 kV線路長度、10 kV配電變壓器臺數(shù)與多個變電設(shè)備指標數(shù)據(jù)、線路指標數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)度較高，將這4個指標剔除。4）單位資產(chǎn)所供負荷、單位資產(chǎn)增供負荷、單位資產(chǎn)所供電量、單位投資增供電量這4個指標之間存在密切的線性關(guān)系，保留單位資產(chǎn)所供負荷指標。

2.3 基于層次聚類的指標分析

聚類分析法是理想的多變量統(tǒng)計技術(shù)，也稱群分析、點群分析，是研究分類的一種多元統(tǒng)計方法。在本研究中，98個縣公司之間在電網(wǎng)發(fā)展和生產(chǎn)經(jīng)營方面存在程度不同的相似性，以上述指標體系作為度量方式，進行無監(jiān)督學習，最終把一些相似程度較大的縣公司聚合為一類，類內(nèi)趨向于彼此相似，類間趨向于不相似。

聚類分析主要有分層聚類法和迭代聚類法。其中，層次聚類算法是基于劃分的經(jīng)典聚類算法之一，因其實用、高效而得到廣泛應用，其優(yōu)點是聚類效果明顯、快速且易于實現(xiàn)。迭代聚類算法的基本思想是通過迭代，一層一層將數(shù)據(jù)聚集在一起，可以使用分裂法由上而下將大類別分割，或者采用凝聚法由下而上對小類別進行聚合，兩種方法并無優(yōu)劣的本質(zhì)區(qū)別。本文采用凝聚法進行聚類。初始時，將每個對象作為單獨的一個聚類，然后相繼地合并相互臨近的聚類，迭代整個過程，每次合并聚類總數(shù)減一，直至聚類數(shù)目滿足預定值，算法結(jié)束［6］。過程如表1所示。

表1 凝聚法算法

2.4 結(jié)果分析

對實證對象98個縣供電企業(yè)的內(nèi)部指標進行聚類分析。以SPSS軟件作為聚類平臺，將實際數(shù)據(jù)輸入，選擇分類處理，將所有指標均作為聚類指標，供電企業(yè)作為聚類對象。

數(shù)據(jù)集的特點是維數(shù)很高、樣本數(shù)較少，構(gòu)成高維稀疏空間，為了盡可能消除由于數(shù)據(jù)集劃分不同而產(chǎn)生的基因子集不穩(wěn)定問題，盡可能客觀地反映算法本身的性能，采用bootstrap方法進行數(shù)據(jù)集訓練。

由于在層次聚類的算法中類與類的距離計算方法有很多，通過比較和借鑒其他研究成果，采用組間聯(lián)接法和中位數(shù)聯(lián)接法兩種方法，觀測聚類結(jié)果。

2.4.1 組間聯(lián)接聚類法

該方法以兩類間兩兩相對的平均距離作為類間距離的度量，合并結(jié)果使兩類的平均距離最小。根據(jù)計算結(jié)果，組間聯(lián)接法將98個縣供電公司聚成6類。

第1類地區(qū)包括：黃島區(qū)。

第2類地區(qū)包括：即墨市、膠州市、平度市。

第3類地區(qū)包括：章丘市。

第4類地區(qū)包括：龍口市、榮成市、歷城區(qū)、鄒平市、鄒城市、新泰市、壽光市、諸城市、廣饒縣、肥城市、萊州市、文登區(qū)、招遠市、高密市、青州市。

第5類地區(qū)包括：濱城區(qū)、曹縣、費縣、蘭陵縣、沂水縣、單縣、鄆城縣、莒南縣、郯城縣、臨清市、沂南縣、莒縣。

第6類地區(qū)包括：其他地區(qū)。

2.4.2 中位數(shù)聯(lián)接聚類法

這種方法定義類與類之間的距離為兩類中各樣品的中位數(shù)之間的距離，使概率上在接近層級的類能聚合在一起。應用中位數(shù)鏈接法，聚類結(jié)果為6類。

第1類地區(qū)包括：黃島區(qū)。

第2類地區(qū)包括：即墨市、膠州市、平度市。

第3類地區(qū)包括：章丘市。

第4類地區(qū)包括：龍口市、榮成市、歷城區(qū)、鄒平市、鄒城市、新泰市、壽光市、諸城市、廣饒縣、肥城市、萊州市、文登區(qū)、招遠市、高密市、青州市。

第5類地區(qū)包括：濱城區(qū)、曹縣。

第6類地區(qū)包括：其他地區(qū)。

對兩種聚類方法進行比較，可以看出前3類的聚類結(jié)果均相同，中位數(shù)聯(lián)接聚類法將濱城區(qū)和曹縣單獨成為一類，而組間聯(lián)接聚類法將濱城區(qū)、曹縣與費縣、蘭陵縣等縣域合并在一起，2類方法聚類結(jié)果差別并不大。

3 電網(wǎng)發(fā)展和生產(chǎn)經(jīng)營綜合評價

根據(jù)構(gòu)建的指標體系以及敏感性分析結(jié)果，對指標體系進行改良，將部分難以采集、難以計算的指標替換為新指標，計算出98個縣公司的內(nèi)部評價指標體系有效指標數(shù)據(jù)的得分。同時，通過德爾菲法構(gòu)建指標權(quán)重體系，將每個有效指標分數(shù)代入權(quán)重，通過加權(quán)求和模型計算各縣公司的評價總分值。利用2種針對內(nèi)部評價指標的聚類結(jié)果，對同一類的縣公司進行得分排名和分析。并且，應用外部環(huán)境指標的聚類結(jié)果，同樣對縣公司進行排名分析，比較研究按照內(nèi)外部指標所得的不同聚類結(jié)果。

3.1 指標權(quán)重設(shè)計

在前文的指標體系中，為提高聚類分析的準確性，此處添加了若干經(jīng)濟社會發(fā)展指標來輔助聚類。聚類完成后，在開展縣公司綜合評價的過程中，將不再考慮輔助指標，只考慮公司發(fā)展的若干指標。使用了基于改進AHP模型的電網(wǎng)發(fā)展和生產(chǎn)經(jīng)營的基礎(chǔ)指標權(quán)重設(shè)計策略。

1）建立層次結(jié)構(gòu)模型。在深入分析實際問題的基礎(chǔ)上，將影響資產(chǎn)質(zhì)量的各相關(guān)因素分解成若干等級，同一級上的諸因素從屬于上一級的因素或?qū)ι霞壱蛩赜杏绊懀瑫r又支配下一級的因素或受下級因素的作用。

2）構(gòu)造判斷矩陣。從層次結(jié)構(gòu)模型的第2級開始，對于從屬于（或影響）上一級每個因素的同級諸因素，用兩兩比較法構(gòu)造判斷矩陣，直到最后一級。首先，通過n位專家打分的方式，得到n個判斷矩陣；其次，對每一個判斷矩陣的每一列求和，并根據(jù)計算結(jié)果求得判斷矩陣的n個系數(shù)矩陣；最后，按照行對所有系數(shù)矩陣求和得到歸一化前的權(quán)重向量。

4）計算權(quán)重系數(shù)。利用層次分析法的基本步驟計算每個專家經(jīng)驗建議的指標權(quán)重系數(shù)。

5）計算改進AHP的綜合權(quán)重系數(shù)。綜合各專家經(jīng)驗，通過計算指標權(quán)重兩兩之間的一致性程度指標Sij、各專家的指標權(quán)重平均一致性程度Si和相對一致性程度S′i。其中，Sij越大，則兩個專家的指標權(quán)重向量之間的一致性程度越高。相對一致性程度反映了與其他專家指標權(quán)重的一致性程度，即是否能代表大多數(shù)專家的意見。改進后的指標權(quán)重系數(shù)包含了大多數(shù)專家的意見，更具有代表性。

通過計算，得到指標權(quán)重表，從中可以分析出電網(wǎng)發(fā)展和生產(chǎn)經(jīng)營同等重要。對電網(wǎng)發(fā)展來說，最為重要的是供電能力和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)指標，智能化指標的重要性相對較低；從生產(chǎn)經(jīng)營的角度來看，安全生產(chǎn)為重中之重，經(jīng)營業(yè)績其次。

3.2 權(quán)重差異化設(shè)計

考慮到不同區(qū)域間的差異，以及不同類別地區(qū)的差異，同時為提高評價的合理性和科學性，需要對基準權(quán)重進行修正，結(jié)合各類地區(qū)的特征與特性，得到幾套適用于不同類別地區(qū)的修正權(quán)重。具體操作步驟如下。

1）構(gòu)建差異化評分矩陣。

通過專家組建議，針對同一項指標不同類別差異進行評分，評分標準為1～5分，當該指標在某類別地區(qū)中應當權(quán)重較大時，取5分。以此類推，可以得到差異化評分矩陣。

2）計算指標貢獻矩陣。根據(jù)差異化評分矩陣，對同一類別地區(qū)的指標評分進行歸一化處理，計算出各項指標對該類別地區(qū)的貢獻程度，定義為θij，表示第i項指標對第j類地區(qū)的貢獻程度。

3）計算權(quán)重修正矩陣。根據(jù)指標貢獻矩陣，結(jié)合各項指標的基準權(quán)重φi，計算得到各項指標在不同類別地區(qū)的差異化修正矩陣為

4）計算差異化權(quán)重。根據(jù)權(quán)重修正矩陣，對其進行歸一化處理，即可得到適用于不同類別地區(qū)的差異化權(quán)重。

以電網(wǎng)發(fā)展的二級指標權(quán)重修正為例，根據(jù)專家組建議，對各類地區(qū)的電網(wǎng)發(fā)展二級指標重要程度進行評分，評分意見可分為兩類。

一種是嚴格按照不同類別對同一指標的重要程度進行評分排序，如供電能力指標的評分結(jié)果。就供電能力的重要程度而言，順序為第4類地區(qū)、第5類地區(qū)、第2類地區(qū)、第1類地區(qū)、第3類地區(qū)。

另一種是按照1～5分的等級進行自由評分，如電網(wǎng)結(jié)構(gòu)指標的評分結(jié)果。就電網(wǎng)結(jié)構(gòu)而言，認為第1類地區(qū)、第2類地區(qū)、第4類地區(qū)的重要程度相似，但又不是最重要的，因而評分均為3；第3類地區(qū)和第5類地區(qū)的重要程度相比其他3類較弱，但這2類地區(qū)特點相似，因此評分均為2。

根據(jù)打分矩陣可計算得到指標貢獻矩陣和權(quán)重修正矩陣，對所得結(jié)果進行歸一化處理，得到不同類別地區(qū)的差異化權(quán)重。根據(jù)差異化權(quán)重結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以供電能力為例，在評分過程中，認為第4類地區(qū)的供電能力最為重要，在結(jié)果中第4類地區(qū)的供電能力權(quán)重為0.295，高于基準權(quán)重0.251和其他地區(qū)的差異化權(quán)重。這說明差異化權(quán)重設(shè)計模型是科學合理的，所得到的差異化權(quán)重在一定程度上可以反映出不同類別地區(qū)的差異性。

3.3 評價結(jié)果及診斷分析

根據(jù)前文的聚類分析結(jié)果，對6類不同的縣公司開展綜合評價，根據(jù)綜合評價結(jié)果來進行排序，并且通過繪制雷達圖來展現(xiàn)各縣公司的電網(wǎng)發(fā)展和生產(chǎn)經(jīng)營情況。由于所有縣公司均未發(fā)生人身、設(shè)備等安全事故，同時缺少供電服務指標，將不對安全生產(chǎn)和供電服務進行分析，只對其余8個方面進行分析研究。

3.3.1 第1類地區(qū)

如圖4所示，黃島區(qū)是國家海陸統(tǒng)籌發(fā)展試驗區(qū)、國際高端海洋產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)、海洋經(jīng)濟國際合作示范區(qū)、國際航運樞紐、山東半島藍色經(jīng)濟先導區(qū)，其經(jīng)濟發(fā)展情況及電網(wǎng)發(fā)展情況優(yōu)于其余縣公司，根據(jù)聚類分析結(jié)果，將其單獨作為一類。

圖4 黃島供電公司電網(wǎng)發(fā)展及生產(chǎn)經(jīng)營雷達圖

3.3.2 第2類地區(qū)

從第2類縣公司的發(fā)展情況來看，即墨、膠州、平度3個縣公司的智能化水平和供電質(zhì)量均較高。即墨市在發(fā)展投入、資產(chǎn)質(zhì)量方面要明顯優(yōu)于膠州和平度；在技術(shù)裝備方面，膠州要好于即墨和平度。綜合來看，即墨供電公司未來應加大在技術(shù)裝備、供電能力等方面的投入，從而提高發(fā)展投入、供電能力、技術(shù)裝備3個指標；膠州和平度應當著重于提高發(fā)展投入效率，提高資產(chǎn)投資的效率。

3.3.3 第3類地區(qū)

從第3類的章丘市可以看出，章丘市在技術(shù)裝備、供電質(zhì)量、智能化3個方面均得到滿分。在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)方面接近滿分，這證明章丘市的現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)足夠堅強。章丘公司目前在供電能力、經(jīng)營業(yè)績以及資產(chǎn)質(zhì)量方面仍然需要進一步改進。由于近幾年單位投資增供電量與增供負荷均較低，因此章丘公司在發(fā)展投入方面得分較低，未來應著重在該方面實現(xiàn)突破。

3.3.4 第4類地區(qū)

從該類型的綜合評價結(jié)果可知，在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)裝備、供電能力、經(jīng)營業(yè)績等4個方面均有改進的空間，其需要重視投資質(zhì)量、提高資產(chǎn)投資成效。在發(fā)展投入方面，第4類縣公司需要改進的空間則較大，未來應著重提高單位投資所增加的供電量以及增加的負荷。

3.3.5 第5類地區(qū)

該類型優(yōu)勢方面主要體現(xiàn)在智能化與供電質(zhì)量、技術(shù)裝備3個方面均取得了較高的得分。在劣勢方面，與第4類相同，發(fā)展投入得分均較低，因此未來在開展電網(wǎng)投資相關(guān)項目時，應當重點關(guān)注投資回報率等指標。

3.3.6 第6類地區(qū)

該類型地區(qū)保持了在智能化與供電質(zhì)量方面的高得分，部分縣公司在技術(shù)裝備、經(jīng)營業(yè)績方面得分較低。同樣地，大部分第6類縣公司在發(fā)展投入方面得分較低。這已經(jīng)成為第4～6類縣供電公司普遍存在的問題。

4 結(jié)語

基于山東省縣級供電企業(yè)特征分析，構(gòu)建聚類分析指標體系、評價模型及算法，對山東98個縣級供電企業(yè)指標情況、存在的問題進行了系統(tǒng)的分析、梳理，提出了相應的管理方法以及建議。研究結(jié)論驗證了聚類分析理論的科學性，同時證明了將AHP綜合評價方法應用于縣公司之間評優(yōu)對比的合理性。研究結(jié)果對提高縣級供電企業(yè)的電網(wǎng)發(fā)展水平和運營效益具有較為重要的意義。