黃宏和，吳 臻，琚 軍，章 斌，王雪峰，潘永賀，鄭 輝，趙仲夏

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司衢州供電公司,浙江 衢州 324000）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和人民生活水平的提高，日益增長的用電需求對電網(wǎng)企業(yè)提出了更高要求。深化落實投資精準的要求，充分發(fā)揮資產(chǎn)、資金、管理等優(yōu)勢，增強企業(yè)經(jīng)營能力，對實現(xiàn)電網(wǎng)企業(yè)建立“一強三優(yōu)”現(xiàn)代公司的發(fā)展戰(zhàn)略具有重大意義。

近年來，電網(wǎng)企業(yè)配電網(wǎng)投資大多還處于依靠經(jīng)驗的投資階段，在落實配電網(wǎng)精準投資方面仍缺乏有效手段，一方面由于用戶用電需求的剛性增長；另一方面由于配電網(wǎng)投資邊際效益降低，亟需形成配電網(wǎng)精準投資策略，提升電網(wǎng)企業(yè)配電網(wǎng)精準投資水平。在投資效益評估研究領(lǐng)域，投資效益評估均進行項目前評估，提出用于評價投資效益的指標體系、評分函數(shù)和得分公式，以評分的高低為導向來進行投資資金分配比例計算[1]，部分研究將全壽命周期成本管理理論應用于投資效益評估模型中[2]。在評價指標體系的構(gòu)建方面，從實施過程、運營效果、財務效果、社會效益和可持續(xù)性方面提出綜合指標體系[3]，或通過技術(shù)效益指標、經(jīng)濟效益指標和社會效益指標來提出架構(gòu)評價體系[4-5]，同時通過指標賦權(quán)方法和綜合評價方法的比選篩選出熵權(quán)法、遺傳算法和灰色關(guān)聯(lián)分析范圍評價，提供具體的方法論[6-8]，部分研究根據(jù)指標體系和評價模型建立綜合數(shù)據(jù)平臺進行實證分析[9]。

本文在上述文獻研究的基礎上，以大數(shù)據(jù)應用為手段，使現(xiàn)在數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與配電網(wǎng)投資業(yè)務相結(jié)合，從電網(wǎng)運營水平角度考慮構(gòu)建配電網(wǎng)評價指標體系，運用熵權(quán)法的指標賦權(quán)方法開展配電網(wǎng)精準投資策略研究，綜合投資前評估評價感知投資需求和后評估模型分析產(chǎn)出效益，以實現(xiàn)電網(wǎng)投資效益最大化。

1 配電網(wǎng)精準投資策略

基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的配電網(wǎng)精準投資策略包括建立項目投資前評估模型和投資后評估模型2部分（見圖 1）。

圖1 配電網(wǎng)精準投資策略

建立投資前評估模型需要：

（1）預測電網(wǎng)未來可開放容量，檢驗項目實施后容量是否滿足未來負荷的需求。

（2）進行現(xiàn)狀和匹配度分析，將網(wǎng)格評價維度的評估指標與行業(yè)標準進行比較，判斷目前什么指標處于薄弱狀態(tài)。

（3）分析電網(wǎng)運營水平，對電網(wǎng)建設項目建設前和建設后預計的運行水平、轉(zhuǎn)供能力、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設備水平和供電質(zhì)量等進行對比分析。

（4）通過年收益率考核指標體現(xiàn)項目經(jīng)濟效益。

建立項目投資后評估模型需要完成目標實現(xiàn)情況評估、完成電網(wǎng)運營水平評估和完成經(jīng)濟效益評估。

1.1 項目投資前評估方法

1.1.1 預測電網(wǎng)未來可開放容量

電網(wǎng)未來可開放容量的預測，是評估項目可行性的基礎，不僅能夠預測項目投資的合理性，還能反映電網(wǎng)的供電能力。若項目實施后未來可開放容量大于0，則項目可投資；若項目實施后未來可開放容量小于等于0，則項目應停止投資。

電網(wǎng)中線路未來可開放容量由線路限定容量與線路最大負荷共同決定，未來可開放容量以H表示，其計算公式為：

式中：B為投資后線路容量；Imon為每月線路負荷。若H大于0，則項目實施后容量滿足未來負荷需求。

1.1.2 現(xiàn)狀和匹配度分析

對能反映電網(wǎng)運行水平、轉(zhuǎn)供能力、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設備水平和供電質(zhì)量的相關(guān)指標進行現(xiàn)狀分析，找出薄弱點，針對配電網(wǎng)投資工程，采用計算項目有效投資率與重復投資率的方法，能夠填補以往配電網(wǎng)項目投資效益預評估的空白，降低“拍腦袋決策”現(xiàn)象的發(fā)生率。

將現(xiàn)狀分析及未來可開放容量預測得到的結(jié)果與項目目標進行匹配。設定未來可開放容量具有“一票否決權(quán)”，將其記為C，若未來可開放容量大于0，C為1；若未來可開放容量小于等于0，則C為0。將有效投資率記為T，針對單體項目，其有效投資率為：

式中：k1為項目可改善的薄弱指標數(shù)；k2為薄弱指標總數(shù)。

若項目建設目標與處在薄弱環(huán)節(jié)的指標不匹配，即項目有效投資率未達到100%，則計算項目重復投資率，將重復投資率記為O，計算公式為：

式中：l為與薄弱環(huán)節(jié)不匹配的項目建設目標數(shù)；n為項目目標總數(shù)。

1.1.3 電網(wǎng)運行水平評估

運營水平主要對電網(wǎng)建設項目建設前和建設后預計的運行水平、轉(zhuǎn)供能力、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設備水平和供電質(zhì)量等進行對比分析。運營水平評價指標應從整個電網(wǎng)建設項目及其所涉及的影響范圍出發(fā)，凡是涉及到的方面、細節(jié)等，在前評價指標體系中均予以考慮并體現(xiàn)出來，同時需要有目的地選擇具有意義的重要的指標作為考察重點，使前評價指標體系具有較強的目的性和針對性。

根據(jù)上述需求，預評估電網(wǎng)運營水平指標體系[10-11]的建立如表1所示，該指標體系同時應用于進行現(xiàn)狀和匹配度分析的分析指標。

表1 預評估電網(wǎng)運營水平指標體系

把指標的原始數(shù)據(jù)輸入模糊隸屬度函數(shù)，得到指標的得分。指標分為經(jīng)濟型（正指標）、成本型（逆指標）、區(qū)間型（適度指標）3種類型，其中經(jīng)濟型指標越大越好，成本型指標越小越好，區(qū)間型指標為某一固定范圍內(nèi)為好，具體見表2。

采用梯形分布線性隸屬函數(shù)來擬合，指標的隸屬度確定則以指標的類型，按以下函數(shù)計算[10]。

經(jīng)濟型指標采用升半梯形分布函數(shù)：

表2 前評估指標屬性類型

成本型指標采用降半梯形分布函數(shù)：

區(qū)間型指標采用梯形分布函數(shù)：

式（4）—（6）中： sup（f）和 inf（f）分別為這一指標的上、下界（z隸屬度閥值）；[a，b]為區(qū)間型指標的適度區(qū)間[10]；x為經(jīng)濟型指標的每期記錄值。隸屬閥值可利用頻數(shù)分布法對歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析來得到，適度區(qū)間的確定按照電力行業(yè)的相關(guān)規(guī)定或?qū)＜覍嶋H經(jīng)驗來得到。利用模糊隸屬度原理編寫隸屬度函數(shù)，計算二級指標的得分值，實際上這是對指標值的標準化處理。

通過德爾菲法估計指標體系一級指標的權(quán)重，運用熵權(quán)法來確定級指標層各評價指標對一級指標層的熵和熵權(quán)。熵權(quán)法是根據(jù)各指標傳輸給決策者的信息量的大小來確定指標權(quán)重的方法。

用熵權(quán)法確定指標權(quán)重的步驟如下。

（3）計算第 j項指標的差異系數(shù) gj=1-ej， gj越大，越應重視該項指標的作用。

某項指標的差異越大，熵值越小，該指標包含和傳輸?shù)男畔⒃蕉?，相應?quán)重越大[12-13]。

1.1.4 經(jīng)濟效益評估

經(jīng)濟效益主要以年預期收益率來體現(xiàn)，年預期收益率通過計算項目預期年收益與項目投資金額之比來得到。配電網(wǎng)項目的預期投資收益主要體現(xiàn)在2個方面：一是通過提高電網(wǎng)的供電能力增加供電收益；二是通過優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)降低線損，以減少供電成本。故以表3的指標作為經(jīng)濟效益評估的依據(jù)。

表3 年收益率考核指標

計算公式為：

式中：M1為評估期內(nèi)增售電量收益；M2為評估期內(nèi)降損電量收益；c為項目投入金額。

1.2 項目投資后評估方法

1.2.1 目標實現(xiàn)情況評估

針對電網(wǎng)建設項目各個目標的實現(xiàn)程度進行分析，并與預評估的數(shù)據(jù)進行對比，審查工程建設目標、宏觀目標等的實現(xiàn)情況，找出未實現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)程度較低的原因。項目目標實現(xiàn)情況評估公式為：

式中：m為項目實際達成的目標數(shù)。

1.2.2 電網(wǎng)運營水平評估

運營水平主要是對電網(wǎng)建設項目的目標實現(xiàn)情況以及項目建成前后的電網(wǎng)運行水平、轉(zhuǎn)供能力、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設備水平和供電質(zhì)量等進行分析，以評估電網(wǎng)建設項目自身建設目標和宏觀目標的實現(xiàn)程度。

電網(wǎng)建設項目后評估的指標體系內(nèi)容結(jié)構(gòu)和指標權(quán)重，與項目前評估指標體系的內(nèi)容結(jié)構(gòu)和權(quán)重保持一致，后評估指標體系和權(quán)重與前評估的結(jié)果一致。通過收集項目建設前后各一時間段內(nèi)的指標數(shù)據(jù)，計算項目建設后的指標提升值或降低值，以相應的權(quán)重對指標的提升值或降低值進行加權(quán)平均，計算得出項目實施前后運行水平的改善程度。

1.2.3 經(jīng)濟效益評估

根據(jù)資源合理配置原則，從整體、長遠、客觀的角度來分析和評價電力投資項目的經(jīng)濟性和合理性，使公司利益、地區(qū)利益和社會利益實現(xiàn)有機結(jié)合及平衡，這是配電網(wǎng)項目投資效益分析和評價的意義所在。評價配電網(wǎng)投資項目的經(jīng)濟效益需要科學地計算、分析和論證經(jīng)濟指標，將項目投資的有用成果與投資成本作比較，衡量它們的所得和費用、投入與產(chǎn)出之間的經(jīng)濟合理性，得出全面的經(jīng)濟結(jié)論。通過計算項目建成后實際的增供電量收益和降損收益，并且和項目投入金額相比較，以確定經(jīng)濟效益好的項目是較為成功的項目。

2 配電網(wǎng)精準投資策略應用

應用德爾菲法估計指標體系一級指標的權(quán)重向量（0.23， 0.25， 0.15， 0.17， 0.2）T， 它分別對應運行水平、轉(zhuǎn)供能力、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設備水平和供電質(zhì)量的權(quán)重。

根據(jù)某市電力企業(yè)的配電網(wǎng)運營水平指標體系和收集到的各網(wǎng)格的實際資料，確定網(wǎng)格在不同時期的指標值，將評價指標值構(gòu)成的原始數(shù)據(jù)進行打分即標準化，得到的數(shù)據(jù)如表4所示（表4中僅顯示了某一網(wǎng)格2016—2018年各季度標準化后的數(shù)據(jù)）。

表4 某網(wǎng)格指標標準化后的結(jié)果

根據(jù)熵權(quán)法公式計算出二級指標層各評價指標對一級指標層的熵和熵權(quán)，以供電質(zhì)量和其二級指標供電可靠率和電壓合格率為例，計算熵值和熵權(quán)。

供電可靠率的標準化數(shù)據(jù)比重分別是P11=

供電可靠率的熵值：

同理，電壓合格率的熵值e2=0.995 2。

則供電可靠率的差異系數(shù)g1=0.008 8；電壓合格率的差異系數(shù)g2=0.004 8。

供電可靠率的熵權(quán)：

電壓合格率的熵權(quán)W2=0.352 94。

配電網(wǎng)運營水平評價指標體系以及二級指標的熵和熵權(quán)如表5所示。

用表5指標體系對某市電力企業(yè)的3個改造項目進行預評估，評估的時間點是項目開工前。這3個項目的具體情況如表6所示。

首先通過計算投資后線路未來可開放容量C：

C1=11 195×80%-7 252>0 ，

C2=12 280×80%-8 214>0 ，

C3=19 825×80%-8 540>0 ，

得到所有線路未來可開放容量均大于0。

A網(wǎng)格的主要薄弱點是公變超重載、局部存在低電壓和局部供電可靠性較低。項目1針對所有的問題，因此有效投資率T=3/3=100%；項目2主要針對網(wǎng)格供電可靠性較低的問題，因此有效投資率T=1/3=33.3%。B網(wǎng)格的薄弱環(huán)節(jié)是公變超重載、負荷不平衡、低電壓和供電可靠性較低。項目3試圖補強網(wǎng)格的所有薄弱環(huán)節(jié)，因此有效投資率T=4/4=100%。

表5 配電網(wǎng)運營水平評價指標體系以及二級指標的熵和熵權(quán)

應用表5所示的指標體系和權(quán)重，通過項目完工前和項目完工后的指標值、權(quán)重的乘積結(jié)果作為評分來評估表6中的3個配電網(wǎng)項目。

項目1開工前的配電網(wǎng)運營水平評分是0.359，項目完工后的預計評分是0.415，網(wǎng)格運營水平預計增長0.056。項目2開工前的評分是0.664，完工后的預計評分是0.7，增長0.036。A網(wǎng)格的儲備項目，項目1比項目2預期獲得的運營水平收益更大。項目3開工前的運營水平得分是0.355，預期完工后的運營水平得分是0.429，兩者差值是0.074。

從經(jīng)濟效益來看，預計項目1的日均增供和降損電量為1 072 kWh，每年可增供降損391 280 kWh，售電電價是0.5元/kWh，項目投資額是2 286 549元，年收益率：×100%=8.56%；預計項目2的日均增供和降損電量為1 950 kWh，項目投資額是4 399 022元，年收益率R2為8.09%；預計項目3的日增供和降損電量為2 100 kWh，項目投資額是4 792 327，年收益率R3為8.00%。

表6 用于評估的3個配電網(wǎng)項目

對3個項目的實現(xiàn)情況進行評估，方法與預評估方法一致，項目1的目標實現(xiàn)率是100%，項目2的目標實現(xiàn)率是33.3%，而項目3的目標實現(xiàn)率是100%。

應用表5所示的指標體系和權(quán)重作為電網(wǎng)運營水平后評估指標體系和權(quán)重，計算3個項目在開工前和完成后的運營水平提升度，從而比較3個項目的投資效率。項目1開工前的運營水平是0.359，項目完工后的水平是0.422，提升0.063；項目2開工前的網(wǎng)格運營水平是0.664，項目完工后的水平是0.698，提升0.034；項目3開工前的網(wǎng)格運營水平是0.355，完工后的水平是0.62，提升0.265。項目1和項目2雖然屬于同一網(wǎng)格，但項目1帶來的電網(wǎng)運營水平提升較大，故建議對A網(wǎng)格進行項目1的投資。

3 實例驗證

本策略在配電網(wǎng)項目歷史信息的基礎上，創(chuàng)新運用數(shù)據(jù)挖掘分析方法，綜合投資前評估感知投資需求和后評估模型分析產(chǎn)出效益，通過項目投資前決策評價和項目后的目標實現(xiàn)、電網(wǎng)運營水平提升和經(jīng)濟效益評估來指導配電網(wǎng)精準投資。

通過對試點區(qū)塊進行小范圍驗證，基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的配電網(wǎng)精準投資策略，從提交的120個配電網(wǎng)項目清單中剔除無效、低效項目8個，同時將9個急需解決的項目納入投資方案，通過削減投資、提高收益，比原方案增加610.6萬元的經(jīng)濟效益。按浙江公司每年下達5 000個配電網(wǎng)項目計劃預估，僅項目優(yōu)選這一項，每年就可實現(xiàn)2.5億元以上的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

經(jīng)項目投資前評估來感知公司投資需求，強化項目儲備，科學測算投資能力，界定投資范圍、統(tǒng)籌需求和投資能力，進行項目投資甄選，避免或減少配電網(wǎng)項目決策的失誤，做好配電網(wǎng)項目精益化管理的起始環(huán)節(jié)；針對投運項目進行配電網(wǎng)投資整體評估，建立投資后評估模型，從電網(wǎng)規(guī)模、電網(wǎng)安全、運營效益和運行效率等方面構(gòu)建評價指標體系，分析產(chǎn)出效益，可以定位電網(wǎng)在投入產(chǎn)出效率效益方面存在的不足，為未來的配電網(wǎng)精準投資提出指導性意見，從而實現(xiàn)電網(wǎng)效益最大化。