基于层次分析和模糊综合评价智能电网综合效益研究

王海燕

(云南电网公司，昆明 650011)

基于层次分析和模糊综合评价智能电网综合效益研究

王海燕

(云南电网公司，昆明 650011)

针对智能电网效益评价的相关研究及我国智能电网发展现状，从技术、经济、社会和环境四个方面构建了智能电网综合效益评价指标体系。基于层次分析法和模糊综合评价方法，结合定性与定量分析，建立智能电网综合效益评价模型，并对云南智能电网的综合效益进行了评价。

智能电网；综合效益；层次分析法；模糊综合评价法

0　前言

建设坚强的智能电网具有重要意义[1]。文献[2]结合我国国情，基于国内外智能电网发展模式，从可靠性和电压质量、发展灵活性和协调性、设备利用率和技术设备水平以及经济性和社会效益五个方面建立了智能电网综合评估指标体系；文献 [3]遵循全面性、对比性等原则，实现定性分析和定量评估相结合，采用对比分析法对智能电网的社会效益进行梳理与评价；文献 [4]基于我国智能电网发展现状，从发电、电网、用电和其他经济效益四个方面构建了智能电网经济效益评价指标体系，并以模糊综合评价法为基础，建立了基于区间数的智能电网经济效益评价模型；文献 [5]考虑到环境对智能电网低碳效益的重大影响，提出了基于三阶段-超效率DEA方法的针对智能电网低碳效益的评价模型；文献 [6]从环境、经济、社会和安全性四个方面建立了智能电网综合评价指标体系，并利用记分函数和指标的确信度及D-S合成法进行综合评估，实现了智能电网的综合效益评价。

本文在上述研究的基础上，综合智能电网的各个方面，从技术、经济、社会和环境效益四方面构建智能电网综合效益评价指标体系，然后结合AHP法和模糊综合评价法，建立智能电网综合效益评价模型，实现智能电网综合效益的合理、全面评价。

1　智能电网综合效益评价指标体系

智能电网效益体现在各个方面，包括技术、经济、社会和环境等多个方面，依据准确性、规范性、可比性、可靠性、客观性和全面性的智能电网综合效益评价指标体系构建原则[2]，本文从技术、经济、社会和环境四方面构建评价指标体系，如图1所示。

图1　智能电网综合效益评价指标体系

2　评价模型

智能电网综合效益评价模型的基本思路为：利用层次分析法确定指标权重，在此基础上采用模糊综合评价方法进行智能电网综合效益的评价。

2.1 层次分析法

层次分析法 (Analytic Hierarchy Process，简称AHP)是通过建立递阶层次结构，再经过两两比较确定层次中各要素的相对重要程度，实现了定性与定量的结合，使复杂的评价问题明朗化，使得到的分析结果更加客观。运用AHP法大概需要如下四步：

1)建立指标体系的递阶层次结构。

2)对同一层次的各元素关于上一层中某一准则的重要性确定两两比较的评判矩阵，得到各阶层的判断矩阵A=(aij)m×n；其中，确定判断矩阵的标度见表1。

表1　判断矩阵标度定义

3)进行层次单排序和一致性检验，层次单排序即确定各层次要素的权重以及λmax，然后计算一致性指标CI，

计算一致性比例CR，

其中，RI为平均随机一致性指标，其取值见表2。

表2　平均随机一致性指标

当CR＜0.1时，认为判断矩阵具有一致性，否则需要调整判断矩阵的标度。

4)进行层次总排序，得到各指标相对于目标层的组合权重，即各指标在智能电网综合效益评价中的重要程度。

2.2 模糊综合评价法

模糊综合评价法是利用精确的数学手段处理模糊的评价对象，能对模糊现象做出较为科学、合理的量化评价。具体步骤如下：

1)确定因素集U和评语集V，其中因素集由具体的评价指标体系得出，评语集是评价者对被评价对象可能的评价结果的评语等级的集合。

2)建立模糊关系矩阵，即确定各个因素对评语集的隶属度，得到各个指标的单因素评判结果，组合可得到模糊关系矩阵。在确定隶属度时，针对于定性指标采用模糊统计的方法，针对于定量采用半梯形隶属度模型。

3)利用AHP法确定各评价指标的权重向量。

4)进行模糊综合，首先将各一级指标下的二级指标的权重与其模糊评判矩阵进行综合，得到各个一级指标的评价结果；然后，将各一级指标的评价结果组成其评判矩阵与各一级指标的权重向量进行模糊合成，得到总的评价结果。

5)根据最大隶属度原则，进行评价结果分析。

3　算例分析

现以云南省智能电网建设为例，运用前面所述的综合效益评价指标体系及模型，对该省的智能电网综合效益进行评价分析。

3.1 确定因素集和评语集

3.2 建立模糊关系矩阵

基于前文建立的智能电网综合效益的因素集和评语集，在确定单因素评判矩阵时，对于 “增加电网企业收益”这一正指标采用升半梯形隶属度模型确定；对于 “降低停电损失成本”和 “减少温室气体及污染气体排放”这两个逆指标采用降半梯形隶属度模型确定；对于其余的定性指标采用模糊统计的方法确定。由此，可得出该省市智能电网综合效益的模糊评判矩阵，如表3所示。

表3　智能电网综合效益模糊评判矩阵

3.3 确定权重向量

依据层次分析法的具体步骤，采用专家调查的方式，邀请10位资深专家根据表1中的标度定义，对每个层次中各元素的重要性进行两两比较，并对所有专家的评价结果进行简单的统计整理，得到表5的判断矩阵 (限于篇幅，仅对一级指标的权重向量进行详细计算，其余判断矩阵不再列出)。

表4　各一级指标对总目标的两两比较矩阵

运用Matlab2011b计算，得到上述判断矩阵的最大特征值λmax=4.071，该特征值对应的特征向量为ω=(0.293，0.411 8，0.187 2，0.108)，其一致性指标 CI==(4.071-4)/(4-1)= 0.024，当n=4时，查表2可知RI=0.89，那么，0.024/0.89=0.021＜0.1，通过一致性检验。同理，我们可以得到各二级指标权重向量：

ω1=(0.623 2，0.239 5，0.137 3)，λmax1= 3.018 3，CI=0.009 2，CR=0.018＜0.1，通过一致性检验；

ω2=(0.163 8，0.539，0.297 3)，λmax2= 3.009 2，CI=0.004 6，CR=0.009＜0.1，通过一致性检验；

ω3=(0.25，0.75)，λmax3=2，通过一致性检验；

ω4==(0.666 7，0.333 3)，λmax4=2，通过一致性检验。

3.4 模糊运算

针对各二级指标进行一级模糊综合评价Bi= ωi·Ri，得到总的模糊评判矩阵

3.5 二级模糊综合评价

做二级模糊综合评价，结合一级指标权重，得到最后的评价结果

根据最大隶属度原则，我国云南省智能电网的综合效益评价结果为 “较好”，即该省智能电网的综合效益较为乐观，符合其智能电网建设发展态势良好的现状，今后该省可继续加强智能电网建设，进一步提升其综合效益。

4　结束语

文中从技术、经济、社会和环境四方面构建了智能电网综合效益评价指标体系，并基于层次分析法和模糊综合评价法建立了智能电网综合效益评价模型，并以云南省的智能电网建设为例进行了实例分析。评价结果表明该省智能电网的综合效益较为乐观，与实际相符，验证了指标体系和评价模型的合理性，为其智能电网提供战略指导。

[1] 王敏.“坚强智能电网——21世纪能源发展驱动力”2011智能电网国际论坛综述 [J].华东电力，2012，39(12)：1989-1992.

[2] 王敬敏，施婷.智能电网评价指标体系的构建 [J].华东电力，2012，40(2)：193-197.

[3] 刘秋华，陈洁.我国智能电网社会效益评价 [J].生态经济，2012，4：127-129.

[4] 曾鸣，李凌云，马明娟，等.基于区间数的智能电网经济效益评价研究 [J].华东电力，2013，41(2)：249-253.

[5] 周黎莎，余顺坤.考虑环境因素的智能电网低碳效益评价模型研究 [J].华东电力，2013，41(2)：275-280.

[6]陈守军，黎建强，魏亚楠.基于证据集成软集的智能电网综合效益评价 [J].华东电力，2013，41(012)：2590-2593.

Research on Comprehensive Benefits Evaluation for Smart Power Grid Based on Analytic Hierarchy Process and Fuzzy Comprehensive Evaluation Method

WANG Haiyan
(Yunnan Power Grid Corporation，Kunming 650011，China)

For the research of Smart grid benefits evaluation and smart grid development situation in our country，we built a comprehensive benefit evaluation indexes system of smart grid from technical，economic，social and environmental aspects.Based on analytic hierarchy process and fuzzy comprehensive evaluation methods，combined qualitative and quantitative analysis，smart power grid comprehensive benefit evaluation model is set up，and comprehensive benefits of the smart grid in Yunnan province are analyzed.

smart power grid；comprehensive benefits；analytic hierarchy process；fuzzy comprehensive evaluation method.

TM76

B

1006-7345(2014)06-0054-04

2014-07-15

王海燕 (1977)，女，硕士，经济师，云南电网公司，从事电网技术经济、投资计划管理、投资分析相关工作 (e-mail) whyan_07＠163.com。