基于加权效应的最优电力通信网投资规划研究

肖静薇

【摘要】 电力通信网投资项目之间往往存在一定的激励作用，而目前的研究很少涉及项目间关系及其对投资组合的影响。由此，本文引入现代投资组合理论，创造性地加入项目间的加权效应，设计一个电力通信网项目投资规划的优化模型，解决在有限投资资金约束下，对待选项目进行优化组合的问题，从而创造合理优化的投资效益，实现电网的全面协调可持续发展。

【关键词】 加权效应 电力通信网投资规划 投资优化模型 资金约束 投资效益

Optimal Investment Planning Study for Power Communication Network Based on Weighted Effect Xiao Jingwei （Shantou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co.， Ltd.， Shantou， Guangdong 515041， China）

Abstract： There are certain incentive effects between the projects of power communication network， while the current study rarely involves the relationships and effects between projects. The paper introduces modern portfolio theory， adds the weighted effect between projects， and designs an optimization model for power communication network. It resolves the optimal combination of the projects under the constraint of the limited investment capital， creates a reasonable investment returns， and achieves comprehensive， coordinated and sustainable development of the power grid. Key Word： weighted effect； investment planning for the power communication network； investment optimization model； capital constraint； investment benefit；

现阶段，汕头供电局对电力通信网资源投资项目的规划主要是基于对通信网络构架和设备运行状况的分析评估，而项目资金的分配则主要依据历史经验的累积，对项目是否合理有效、如何能够更加有效、以及完成后对于电网整体的贡献程度和作用等重要信息并未进行有效的评估。同时，目 前的通信投资研究也很少涉及到项目间关系及其对投资组合的影响[1-4]。

本文引入现代投资组合理论[5]，创造性地加入项目间的加权效应，设计一个电力通信网项目投资规划的优化模型，解决在有限投资资金约束下，对待选项目进行优化组合的问题，从而创造合理优化的投资效益，实现电网的全面协调可持续发展。

一、电力通信网资源投资最优化模型构建

电力通信网资源投资组合优化主要包含三个环节：投资项目初步筛选，项目约束关系评估与投资组合优化等。

1.1 投资项目初筛

投资项目初筛根据电力通信網资源项目特征，从经济、安全、管理、社会等效益出发，基于层次分析法构建投资项目综合评价指标体系[6-7]，采用结合数据包络分析法[8]与灰色关联分析法[9]的综合评价法，遴选出相对效益值较高的和综合评价得分较高的项目，从而确定满足初筛条件的项目。

1.2 投资约束关系评估

1.2.1 资金约束：

F为全部投资金额，f0为剩余资金，Ci为第i个项目的投资成本，xi为决策变量，表示第i个项目是否投资，xi=1表示项目进行投资，xi=0则表示项目不进行投资。

1.2.2 项目关系约束：

①互斥约束：xi+xj ≤1，表示两个项目不能同时存在；

②从属约束：xi-xj ≤0，表示只有项目j存在时，项目i才可以存在；

③严格互补约束：xi-xj = 0，表示两个项目必须同时存在或同时不存在；

④任何不属于上述三类项目间关系的情况都归于其他关系。

1.2.3 投资项目最优化模型

（1）构建项目间加权效应函数Aij：

（2）算法说明

本文使用遗传算法[10]进行规划问题求解。该算法可以考虑多种目标函数和约束条件，对于大型电力通信网资源建设的规划问题不需要分解处理，直接将网络的运行结果计入评价值，从而避免了由于分解或线性化造成的误差，得到既定项目的最优投资组合。

（3）投资效益建模

电力通信网项目的投资效益可以从技术性和可靠性两方面加以衡量。

1）技术性效益由带宽占用率pi和纤芯利用率qi予以衡量，构造技术性效益系数如下：

综合历史数据与实践经验，各参数取值为：a=0.8，b=0.7，c=0.6，d=0.9，e=0.8。计算各效益系数及效益如下表2所示。

2.2 结果分析

利用matlab软件进行建模并求解，得到：（x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8）=（1，1，1，1，0，1，0，1），z=13598.82万元，即选中第1，2，3，4，6，8个项目，预计项目收益现值为13598.82万元。若仅考虑项目本身创造的效益，此六个项目综合起来的总效益为8553.36万元，明显小于考虑加权效益之后的总效益13598.82万元。

结果分析：考虑项目间加权效益，能够更加直观地得知项目间互惠效益，更为严谨地得到投资组合总效益。同时可以看到，互补项目一般会同时被选为上马实施项目，只要在项目预算之内，往往就能创造出最佳收益；而从属项目则不一定，其组合加权收益将小于两两独立的项目组合后的加权效益；互斥项目是必然不会同时上马的，一个项目的开展必然导致另一个项目无法进行；两两独立的投资项目是否被选择则需要结合项目各自的成本大小和效益大小以及与其他项目进行组合后在预算保证范围内创造出的总效益最大等因素综合考量。

三、 结论

在进行电力通信网资源未来投资规划时，通过合理的预算约束，在使用通信资源效益综合评价指标体系对项目进行初筛后得到待选项目后，构建待选项目在考虑加权效益后的基于成本导向法的投资组合效益模型，就可以获得总效益最优的通信资源建设项目投资组合，从而顺利实现电力通信网资源的投资组合优化以及未来规划。

参 考 文 献

[1] 黄保军，史京楠.电网建设项目经济评价方法研究[J].电力建设，2003，（02）：45-48.

[2] M Cisneros-Molina. Mathematical methods for valuation and risk assessment of investment projects and real options[J]. University of Oxford，2006

[3]周静.一种电力通信网规划成效评价方法及其应用. 2014电力行业信息化年会论文集[C]，2014年.

[4] Merton R C. An Analytic Derivation of The Efficient Portfolio Frontier[J].Journal of Financial and Quantitative Analysis，1972，（09）：1851-72.

[5] 埃德溫J.埃尔顿 等.现代投资组合理论与分析[M].机械工业出版社，2008.

[6] 赵静.数学建模与数学实验[M].高等教育出版社，2000：112-153.

[7] Masood A.Badri，Donald Davis. A comprehensive 0-1 goal programming model for project selection[J].International Journal of Project Management，2001，（19）：243-252

[8] 李美娟，陈国宏..数据包络分析法（DEA）的研究与应用[J].中国工程科学. 2003年06期.

[9] 苑秀娥，牛东晓，李伟.灰色关联分析法在电力项目投资决策中的应用[J].华北电力大学学报： 2004年02期.

[10] 殷铭，张兴华，戴先中.基于MATLAB的遗传算法实现[J].电子技术应用， 2000年第1期.