基于灰色关联分析的110kv配电网规划经济性研究

何红斌+潘力强+苏黎+田昀

摘要：配电网具有结构复杂，改造建设频繁等特点，进行综合评价时所涉及的因素繁多，是一项复杂艰巨的系统工程。单从设备规模、负载率等单方面指标出发对配电网进行定性分析评价，已不能满足未来配电网科学化管理的需要。本文以湖南省2011～2013年110kv配电网规划评价中经济性指标为研究对象，在合理设置评价指标体系的基础上，通过数据的无量纲处理，基于灰色关联分析方法，利用EXCEL软件实现计算过程并得到排序结果，在评价配电网规划的经济性方面有一定参考价值。

关键词：经济性；灰色关联分析；配电网规划；110kv

中图分类号：F406 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）010-000-03

一、引言

配电网规划是一个具有不确定性及非线性特性的复杂决策过程，综合评估配电网规划方案时，仅仅考虑负荷水平等基本元素已经远远不够了，还应考虑电网的供电可靠性、投资收益率等其它因素，建立新的综合决策模型对配电网规划方案进行评估与综合决策。随着现代众多综合评价算法理论的不断深化与发展，越来越多的算法被用到配电网规划方案的综合评估与决策中。因此，采用科学的理论方法对规划方案进行全面、客观、综合评价，继而做出最优决策，是现代配电网规划方案综合评估与决策的必然趋势。[1]

为了得到更科学有效的配电网规划评价指标体系，我们采用灰色关联法解决这一问题，利用灰色关联法来对各个项目的经济性进行评估比较，从而对指标体系与现实所需要的经济性关联度进行排序，从而做出更为合理的选择。

二、方法及原理概述

1.数据的无量纲化

评价指标体系中的各项评价指标，没办法直接比较，须先对其进行无量纲化处理、消除指标量纲影响后才能计算综合评价结果。

在实际应用中，无量纲化的方法主要分为三大类，分别是直线型、折线型和曲线型。直线型是比较常用的方法。直线型标准化方法是在将指标实际值转化为不受量纲影响的指标评价值时，假定两者之间呈线性关系，指标实际值的变化引起指标评价值一个相应的比例变化。直线型标准化主要有Z-Score法、线性比例法、极值处理法等。[2]

（1）标准化法

上式中，zi是指某单项指标的评价标准值；xi是指某单项指标的原始值；是指这一组指标统计值的平均值；s是指这一组指标的均方差。

由于在采用本方法计算时，用到了所有的样本值，因此较好地体现了所有样本的信息，且该统计量具有良好的统计特性，即每列的zi均值为0，方差为1。这意味着各样本在同一指标上的标准分数以0为平均水平，而它们与平均水平的距离是标准差1的倍数。

（2）极值法

2.熵权法

在评价指标体系中，由于每个决策指标的作用和重要程度不同，需要按照不同指标的重要程度赋予不同的权重。

权重反映了各个指标在指标集中的重要性程度。指标的权重直接影响到这一指标对总体的影响性大小。因此，确定评价指标的权重，是建立评价指标的基础。

熵权法[3]依据各指标所包含的信息量的多少确定指标权重，是一种客观赋权法，某个指标的熵越小，说明该指标值的变异程度越大，提供的信息量也就越多，在总体中的作用越大，则该指标的权重也应越大。熵权法计算步骤简单，可以有效利用了指标数据，排除主观因素的影响。

权系数体现了指标的信息量，熵权值越大表示该指标对综合决策的作用越大，直观有效地反映了指标间的差异程度。[4]

3.灰色关联分析方法

灰色关联分析是一种多因素统计分析的方法，它通过各因素的样本数据为依据用灰色关联度来描述因素间关系的强弱、大小和次序。如果样本数据反映出因素变化的趋势基本相同，则它们之间的关联度较大；反之，关联度较小。

灰色关联分析[5]的基本预测步骤如下所示：

（1）确定分析序列。

（2）对变量序列进行无量纲化处理。

（3）求差序列、最大差和最小差。

（4）计算关联系数。

（5）计算关联度。

（6）依关联度排序。

三、评价指标体系的构建

配电网规划评价指标体系包含多个层次。根据系统分析法和层次分析法的基本理论完成配电网规划指标体系总体框架设计。

根据配电网规划的作用和要求，列出几项可得指标，本章主要是针对电压等级为110kv高压配电网进行经济评价指标体系的构建。

1.构建原则

从认识的目的来说，往往从内容的全面性角度建立指标体系，为防止发生纰漏，应尽可能多地选择指标。因此，指标体系构建原则如下：

（1）与目标的一致性。

（2）直接的可测性。

（3）可比性和可接受性。

（4）相互独立性。

（5）整体的完备性。

2.构建指标体系步骤

在复杂系统的评估过程中，直接由表征系统运行或者系统状态收集而来的指标，往往存在不可比等缺陷。为了能够从整体上更合理地对复杂系统进行评估，应该处理好指标的选择以及指标之间的关系等问题，因此，需要构建出评价指标体系的方法论框架，步骤如图1所示。

3.经济性评价指标体系

由表6可知，各个年份的关联度相差不大，其中2013年的关联度最大为0.7771，2012年的关联度最小为0.6686，各个年份的排序由大到小为2013、2011、2012。

五、总结

本文基于经济性角度，对湖南省配电网规划方法进行了分析和实证研究，在大量查阅资料基础上，结合湖南省配电网经济性规划的特点、准则、规划方法等内容，重点分析研究了评价指标体系的构建、数据的无量纲化处理和灰色关联分析。

在理论部分，本文结合湖南省配电网发展现状和配电网规划的实际情况，简要介绍了研究背景、目的和意义，论述了配电网经济性规划的必要性，提出灰色关联分析方法对基于经济性的配电网规划评价指标体系的指导作用和参考价值。同时，对灰色关联分析方法进行了简要叙述，包络其起源、适用范围和预测步骤。在实践部分，通过搜集相关文献资料，结合现有可得数据，建立了一套适用于110kv高压配电网项目的经济效益评价指标体系。通过具体算例对湖南省电力公司的部分评价指标体系进行了实证分析，用灰色关联分析方法对湖南省配电网经济性进行了综合评价，得到了2011～2013年各年份的关联度及其排序，从而为分析不同年份的电网经济性综合水平提供了有效的数据支持。

总之，本文以经济效益评价指标体系中的部分指标为算例，重点研究了基于灰色关联分析的110kv配电网规划经济性。灰色关联方法只是众多评价方法中的一种，不同评价方法的侧重不同，评价角度也有所差别，所以不同方法下的综合水平排名也有所差异。所以，为了对配电网经济性进行合理而有效的综合评价，需全面考虑多方面因素，提高数据的可得性，综合各种评价方法的结论，确保不同项目的综合评价更全面合理，从而更好地进行配电网规划的经济性研究。

参考文献：

[1]易于.配电网规划方案的综合评价与决策.上海电力学院.2012.

[2]何永秀.电力综合评价方法及应用[M].北京： 中国电力出版社，2011.

[3]陈立荣，郭继伟，王敬敏.基于熵权的灰色关联分析在电力企业竞争力评价中的应用[J].电力学报，2005，20（4）：359-361. Chen Lirong， Guo Jiwei， Wang Jingmin. Application of the grey relevant analysis based on entropy in evaluating competition of power enterprises[J]. Journal of Electric Power，2005，20（4）：359-361（in Chinese）.

[4]罗毅，李昱龙.基于熵权法和灰色关联分析法的输电网规划方案综合决策[J].电网技术，2013，01：77-81.

[5]牛东晓，李金超.电力能源综合评价理论[M].北京：中国电力出版社，2015：130-137.