配电网投资效果后评价及投资合理性分析

吴 争，崔文婷，龙 禹，胡卫利，季时宇

（1.国家电网江苏省电力公司，南京 210024；2.天津大学智能电网教育部重点实验室，天津 300072）

配电网投资效果后评价及投资合理性分析

吴 争1，崔文婷2，龙 禹1，胡卫利1，季时宇2

（1.国家电网江苏省电力公司，南京 210024；2.天津大学智能电网教育部重点实验室，天津 300072）

针对现有配电网后评价方法对投资效果缺乏全面考量，以及投资合理程度研究不够深入的情况，提出了配电网投资效果后评价方法及配电网投资合理性分析方法。首先，从投资建设所产生的运行效果与投资效率两方面，构建了科学、合理、全面的配电网投资效果后评价指标体系；其次，采用主客观结合的评价方法，提出了配电网投资效果后评价体系中指标权重及评价判据的计算方法；最后，利用配电网投资效果后评价体系，提出了投资的整体合理程度判定方法。算例表明，该评估方法能够有效地对配电网进行投资效果后评价，并能找出配电网投资的薄弱环节，对配电网的建设和改造有重要的指导意义。

配电网；投资效果；后评价；运行效果；投资效率；指标体系；合理性分析

近年来，我国电力负荷稳步增长，配电网作为保证用户高质量、高可靠性用电的重要环节[1-3]，投资规模巨大且呈逐年递增态势，配电网、输电网投入比值逐年增大[4-6]。国家电网在加快配电网建设发展的同时，电网企业各级决策和管理人员对投资效果十分关注。因此，构建一套科学、合理、全面的配电网投资后评价体系成为亟需解决的问题。

目前，国内外已有不少针对配电网评估方法[7-10]的研究成果，而针对投资效果后评价方法的研究相对较少。文献[11]从配电网运行能力、配电网结构、安全可靠性、节能环保等方面，研究相关指标值由于配电网建设改造而发生的变化，体现了对配电网建设改造的功能效果，却忽略了对投资效果经济性方面的研究；文献[12]从项目效益和管理效益两个方面构建配电网投资效益评价指标体系，但选用的配电网指标单一、选取范围缺少客观的科学性依据，无法科学地体现配电网投资效果；文献[13]从实施过程、运营效果、财务效果、社会效益和可持续性5个方面，建立了配电网投资项目后评价的指标体系和综合评价模型，但指标设置过于繁杂，底层指标计算困难，通用性和操作性差。现有配电网投资效果后评价方法对投资效果缺乏全面的考量，指标体系研究针对性强、适用范围极小，同时，已有成果缺少对于配电网投资合理程度分析方法的深入研究。

本文采用多属性综合评价方法对配电网投资效果后评价进行研究。首先，从运行效果与投资效率两方面构建配电网投资效果后评价指标体系；其次，基于改进灰色关联度法，提出了指标权重的计算方法，并采用德尔菲法确定投资效率类指标的评价判据；最后，利用配电网投资效果后评价指标体系，对投资的整体合理程度进行研究。配电网投资效果后评价方法可全面地反映出配电网的投资效果及现状电网的薄弱环节。

1 配电网投资效果后评价指标体系

1.1 指标体系构建思路

配电网投资效果后评价指标体系构建分两部分进行：①针对配电网投资建设所产生的运行效果进行目标属性分析，通过描述某时刻断面配电网运行效果的指标改善程度，体现配电网投资效果；②针对投资为某一时间段内的阶段性决策，选择可反映阶段性投资效率的指标。然后将两方面分析与成果相结合，从投资建设所产生的运行效果与投资效率两方面建立配电网投资效果后评价指标体系。

1.2 运行效果指标选取

运行效果是指在某一个时间点上配电网自身的各项状态，这种状态仅仅是配电网自身因素所构成的，人为的管理因素并不包括在内。

为什么要发展配电网和发展什么样的配电网是配电网建设发展的两个主要问题。本文首先基于对这两个问题的考量，通过对断面配电网运行效果评价的目标属性进行分析，提出效果类指标和主要特性指标。其中,效果类指标是配电网宏观运行的结果，也是主要特性指标的选择依据；主要特性指标是直接指导配电网建设的具体内容和特点指标，也是效果指标的影响因素。运行效果指标选取步骤如下。

1）基于利益相关者需求选取效果类指标

发展配电网就是要不断地满足利益相关者的需求，实现共赢的目标。中国电网利益相关者包括电力用户、社会和电力企业，效果类指标的设定需体现三者之间的和谐发展关系，电网利益相关者的需求具体如图1所示。由图1可知，效果类指标包括供电可靠率、综合电压合格率、综合线损率和设备利用率。

图1 效果指标的选取Fig.1 Selection of effect index

2）依据效果类指标确定主要特性指标

因为效果类指标从宏观上反映配电网投资建设的结果，所以评价目标相对模糊，故需选择具体指标从配电网投资建设的具体内容和特点来描述什么样的配电网能实现这样的运行效果。本文从网络结构、容量协调和设备配置3个方面选择具体指标以反映配电网物理架构和运行状态，称这类指标为主要特性类指标。

首先，针对每个效果类指标，分别从网络结构、容量协调和设备配置3个方面分析构成影响因素的主要特性指标；然后，通过对4个效果类指标的综合分析，对主要特性指标进行整合；最后，利用层次分析法，建立可评价断面配电网运行效果的指标体系，如表1所示。

表1 配电网运行效果评价指标体系Tab.1 Evaluation index system of operation effect of distribution network

1.3 投资效率指标选取

投资效率是指配电网阶段性投资的效果，包含衡量一个阶段相关的经济性指标，从宏观上评价该阶段投资规模、电网发展以及负荷需求的协调关系。

本文通过对投资规模与负荷增长的关系进行分析，对投资水平建立整体性的认识。10 kV配电网单位投资增售电量和10 kV配电网单位投资增供负荷可从整体上直接体现中压配电网投资与负荷增长之间的关系。中压配电网单位增供负荷新建配变容量从增量角度评价电网投资后新增加配变容量的利用效率，从而间接反映电网投资的利用效率，而中压配电网单位增供负荷新建线路长度以及中压配电网单位增供负荷新建线路条数的意义与之相类似。故选取以上5项指标作为投资效率指标。

1.4 配电网投资效果后评价指标体系

针对断面配电网的评价，可以反映评价时刻配电网的实际运行状态，便于直接找出评价时刻该配电网建设的薄弱环节，对未来的配电网规划工作进行指导。评价配电网投资效果时，应从研究反映配网运行效果的相关指标值由于配网投资建设发展而发生的变化着手，综合分析该阶段投资的合理性。因此，配电网投资效果后评价指标体系中相应指标应从差额角度进行定义与计算，如表2所示。

表2 配电网投资效果后评价指标体系Tab.2 Post-evaluation index system of investment performance of distribution network

2 配电网投资效果后评价方法

2.1 指标权重计算方法

配电网投资效果后评价指标体系分为1级指标、2级指标和3级指标3个层次，采用主观赋权方法中的改进灰色关联度法作为求取权重的方法。

利用灰色关联度分析法确定指标的权重，实际上是将各位专家的经验判断权重与某一专家的经验判断的最大值进行量化比较，根据彼此差异性的大小分析确定专家群体经验判断数值的关联度，关联度越大，说明专家经验判断趋于一致，该指标在整个指标体系中的重要程度就越大，权重也就越大，据此对各个指标进行归一化处理，从而确定其相应权重。

传统的灰色关联度分析方法在计算过程中易受分辨系数取值的影响，使得计算的权重值具有主观不确定性，从而给决策工作带来不便。为克服缺陷，采用基于改进灰色关联度的指标赋权方法[14]，具体的计算方法与步骤[15]如下。

1）聘请专家进行权重的经验判断

设有n个评价指标，有m个专家同时对各个指标的权重作出经验判断，从而组成各个指标权重的经验判断数据序列，矩阵形式见式（1）。

2）确定参考序列

从经验判断矩阵中挑选一个最大的权重值作为“公共”参考权重值，各个专家的参考权重值均赋予此值，见式（2）。

3）确定各序列与参考序列距离

利用式（3），计算各个指标序列与参考数据列之间的距离。

4）计算指标权重

根据式（4）、（5），求解各个指标的权重，并进行归一化处理。

本文中，1级指标权重计算的原始数据矩阵为

2级指标权重计算的原始数据矩阵为

由于3级指标过多，仅列举网络结构所包含3级指标的原始数据矩阵为

最终计算的指标权重值如表2所示。

2.2 评价判据

配电网投资效果后评价指标体系按照1级指标的内容可分为两种形式。本文根据运行效果类指标和投资效率类指标计算方式的不同，分别建立相应的评价判据，得到配电网投资效果评价指数，评价指数范围为0～100。

1）运行效果类指标评价判据选择

运行效果类指标采用差额计算方式，指标内容为实际电网运行效果改善情况占可改善空间的比例，指标值为百分比形式。基于运行效果类指标的计算特点，建立指标改善程度和评价指数间的对应关系。对运行效果类指标不同程度改善对应的评价指数如表3所示。

表3 运行效果类指标值与评价指数对应关系Tab.3 Correspondence between operation effect index and evaluation index

故运行效果类3级指标评价指数计算公式为

式中：x为相应指标值；y为评价指数。

运行效果类指标评价指数由各个具体指标相应评价指数逐级加权和得到。

2）投资效率类指标评价判据选择

投资效率类指标计算方式采用电网指标的计算方式，与运行效果类指标不同，其指标值为绝对数值，本文采用由专家给出各项投资效率类指标的理想值及评价判据的方法，通过对评价判据进行处理后进行拟合，得到相应指标的评价指数计算公式。

3 配电网投资合理程度分析

配电网整体投资是否合理可依据配电网投资效果后评价指数是否满足预期目标来衡量，配电网投资效果后评价的预期目标指数是基于各个配电网投资效果后评价指标的预期目标值计算而来的，因此，本文采用了设定目标值的方法[16]分析。

配电网投资效果后评价得分是配电网投资效果后评价指数与预期目标指数的比值。

配电网投资效果后评价得分越高，表示配电网投资效果越好，即配电网整体投资越合理，具体分级见表4。

表4 评估结果量化分级表Tab.4 Quantified classification of evaluation result

4 配电网投资策略制定方法

4.1 单位投资运行效果和单位投资效率计算方法

（1）收集n年的历史数据，统计每年投资建设前后的配电网各个具体运行特性指标实际值、配电网负荷电量、电网规模实际值、投资总额。

（2）计算每年的配电网单位投资运行效果值g0和单位投资效率值h0，计算公式为

式中：a表示年份；Ta表示第a年的投资额；g0a表示第a年的配电网单位投资运行效果值；h0a表示第a年的配电网单位投资效率值；gia表示第a年第i个运行效果指标的实际值；hja表示第a年第 j个投资效率指标的实际值；f（x）表示评价判据函数；l为运行效果指标个数；k为投资效率指标个数；αi、αj为指标权重。

（3）对n个历史年度的配电网单位投资运行效果值和单位投资效率值进行统计分析，分别找出单位投资运行效果值和单位投资效率值的数据变化规律，并依据数据变化规律，推算出本年度的配电网单位投资运行效果值G0和单位投资效率值H0。

4.2 已知配电网改善目标的投资策略制定方法

在已知配电网各项运行特性指标、负荷和电网规模目标值的情况下，结合单位投资运行效果和单位投资效率，配电网现状运行特性指标、负荷电量和电网规模，可确定出配电网的总投资，具体步骤如下：

（1）结合配电网各项运行特性指标、负荷和电网规模的现状值和目标值，利用配电网投资效果评价指标的计算方法，计算出配电网运行效果指标和投资效率指标的目标值；

（2）结合配电网投资运行效果指标和投资效率指标的权重和评分标准，计算出配电网运行效果目标得分mG和投资效率目标得分mH，计算公式为

（3）结合配电网单位投资运行效果值G0和单位投资效率值H0，分别计算出二者对应的投资，并汇总得到配电网总投资，计算公式为

4.3 已知配电网总投资的投资策略制定方法

在已知本年度配电网总投资、单位投资运行效果和单位投资效率，配电网现状运行特性指标、负荷电量和配电网规模的情况下，可确定出配电网投资建设后的运行特性指标、负荷电量和配电网规模目标值。配电网投资效果评价及策略制定流程如图2所示，步骤如下：

（1）结合配电网总投资T、配电网单位投资运行效果值G0、单位投资效率值H0、配电网投资运行效果指标权重αG和投资效率指标权重αH，计算出配电网投资运行效果得分m1和投资效率得分m2，计算公式为

（2）结合配电网投资运行效果各项具体指标和投资效率各项具体指标的权重，计算出配电网投资运行效果各项具体得分m1i和投资效率各项具体指标的目标得分m2j，计算公式为

（3）结合配电网投资运行效果各项具体指标和投资效率各项具体指标的评分标准，对应得出配电网投资运行效果各项具体指标目标值Gi和投资效率各项具体指标目标值Hj；

（4）基于配电网投资运行效果各项指标和投资效率各项具体指标的目标值、配电网现状运行指标di、配电网负荷电量指标值e1j、配电网规模指标值e2j，结合配电网投资运行效果各项具体指标和投资效率各项具体指标的计算公式，计算出配电网运行指标的目标值Di、配电网负荷电量指标的目标值、配电网规模指标的目标值，计算公式为

式中P为投资建设后的目标增供电量，将“10 kV配电网单位投资增供负荷”指标的目标值与配电网投资相乘可得到。

图2 配电网投资效果评价及策略制定流程Fig.2 Flow chart of evaluation on investment performance and investment plan of distribution network

5 算例分析

选取某地区配电网作为配电网投资效果后评价实例分析对象，对该配电网某年度实际运行数据进行投资后评价，取前3年数据作为历史年数据，通过实例计算，对本文所提出的投资效果后评价及投资合理性分析方法的科学性和实用性进行验证。配电网投资整体合理程度分析结果如表5所示。

表5 配电网投资整体合理程度分析指标值及指数Tab.5 Index value and corresponding score of integrated reasonableness analysis of distribution network investment

表5中统计了投资评价年配电网运行效果评价指标体系中具体指标的数值和相应配电网投资后评价体系中指标值及指数。另外，还给出了指标的预期指数，对各指标对应的权重与指数相乘再求和，可得到配电网投资后评价目标指数和预期目标指数。由表5可知，预期目标指数为24.29，实际目标指数为23.33，配电网投资效果后评价得分为96.04。

由表5可知，该区域配电网投资非常合理。进一步分析可知，从表5体现的运行效果指标数值可以看出该区域配电网的薄弱环节是设备配置，包括中压配电网架空线路绝缘化率低（0.156）、配电自动化覆盖率低（0.130）、超过10年的中压线路比例过高（0.790）。因此，该区域在未来的配电网建设发展时应该加强对设备配置的关注。

6 结语

本文从运行效果和投资效率两方面考虑，建立了科学的配电网投资效果后评价指标体系，能够全面反映出配电网的投资效果。根据不同层次指标的特点选择计算权重的方法，使其兼顾主观性和客观性，实用性强。所提的配电网投资合理程度分析方法可以反映出投资效果和现状电网的薄弱环节，能很好地指导配电网进一步建设发展。

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关于论文题名和作者信息

1.题名

（1）题名应以简明、确切的词语反映文章中最重要的特定内容，并有助于选定关键词。

（2）中文题名一般不宜超过20个字，必要时可加副题名。

（3）英文题名应与中文题名含义一致。

（4）题名应避免使用非公知公用的缩写词、字符、代号，尽量不出现数学式和化学式。

2.作者署名和工作单位

（1）作者姓名署于题名下方，团体作者的执笔人也可标注于篇首地脚或文末。

（2）标明作者的工作单位全称、所在城市名及邮政编码。在作者简介中，标注作者年龄、性别、职称及专业方向。

摘编于《中国高等学校自然科学学报编排规范》（修订版）

Post-evaluation and Rationality Analysis of Distribution Network Investment

WU Zheng1，CUI Wenting2，LONG Yu1，HU Weili1，JI Shiyu2
（1.State Grid Jiangsu Electric Power Company，Nanjing 210024，China；2.Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education，Tianjin University，Tianjin 300072，China）

The existing post-evaluation methods of distribution network investment performance lack comprehensive considerations，and the study on the reasonableness of investment is not sophisticated．To tackle the above shortcomings，a multi-attribute comprehensive evaluation method is adopted and a post-evaluation system for investment performance of distribution network is constructed.Firstly，from the viewpoints of operation effect and investment efficiency related to investment and construction，a scientific，reasonable and comprehensive post-evaluation index system investment for performance of distribution network is built．Secondly，a computation method of index weight and evaluation criterion in the index system is proposed by combining the subjective and objective evaluation methods．Finally，with the proposed post-evaluation system，the reasonableness of the entire investment is analyzed．Results of a numerical example indicate that the method can effectively conduct post-evaluation on the investment performance and determine the weak links of investment.This method is of significance to the construction and transformation of distribution network．

distribution network；investment performance；post-evaluation；operation effect；investment efficiency；index system；rationality analysis

TM715

A

1003-8930（2016）12-0096-07

10.3969/j.issn.1003-8930.2016.12.016

吴 争（1971—），男，本科，高级工程师，研究方向为电力系统自动化。Email：13585085500@139.com

崔文婷（1986—），女，硕士，研究助理，研究方向为电力系统自动化。Email：cwt1102@126.com

龙 禹（1973—），女，硕士，高级工程师，研究方向为电力系统自动化。Email：longyu73@126.com

2015-03-06；

2016-03-24

江苏省电力公司管理咨询资助项目（配电网建设与改造项目评估方法研究及实例分析）