基于灰色加权关联度的电网发展与经济协调性评价方法

苗福丰 赵琼婧 田春筝 刘永民 王世谦 王圆圆

（1.国网河南省电力公司经济技术研究院，河南郑州 450052；

2.中国大唐集团科学技术研究院有限公司华中分公司，河南郑州 450052）

基于灰色加权关联度的电网发展与经济协调性评价方法

苗福丰1赵琼婧2田春筝1刘永民1王世谦1王圆圆1

（1.国网河南省电力公司经济技术研究院，河南郑州 450052；

2.中国大唐集团科学技术研究院有限公司华中分公司，河南郑州 450052）

本文提出基于灰色加权关联度的协调性评价方法：首先，采用频度法、专家咨询和主成分法筛选出表征电网发展和经济的评价指标体系；其次，采用主观的层次分析法和客观的熵权法相结合的综合赋权法确定评价指标权重；最后，建立灰色加权关联度模型评价电网与经济之间的协调性。以某地区为例，验证提出评估方法的可行性，以期为未来电网发展和规划决策提供科学支撑。

电网；经济；协调性；灰色加权关联度

随着经济发展进入新常态，电网作为关系国计民生的基础行业，其发展对经济稳增长、保态势、调结构具有重要作用。因此，电网建设应与经济发展阶段和发展水平相适应，使电网与经济之间相互促进协调发展［1］。科学评价电网发展与经济的协调性：一方面，电网发展满足经济和社会发展对电能的需求；另一方面，发现电网发展的不足，提高电网投资的针对性和有效性，提高电网企业的经济效益。

目前，已有专家学者开展电网发展与经济协调性的研究。叶彬［2］、李金超［3］等分析了电网自身发展的协调度；熊威［4］、杨卫红［5］等研究了北京和天津电网发展与区域经济的协调性；吴鸿亮等人采用模糊积分法，从整体上评价了电网建设与社会经济发展的协调性，但缺乏具体分析，无法解决电网发展中哪些因素对国民经济具有重要影响。张晓红［6］、李泓泽［7］等基于灰色理论分析了我国电力产业与经济协调发展的趋势，采用等权法忽视了不同指标的重要程度差别。

总体来看，当前针对电网与经济协调发展的研究还比较少；已有研究中构建的评价模型侧重于静态评价，得出比较宏观的协调与不协调的结论，难以通过对结果细致分析，找出导致不协调的具体因素，实用性相对不足。在此基础上，本文提出基于灰色加权关联度评价电网发展与经济的协调性，以克服平均灰色关联度模型，忽略不同指标重要程度的缺陷。并以某地区为例验证了提出的协调性评价方法，为电网未来规划和建设提供科学指导和决策支撑。

表1 电网发展和经济评价指标

1 电网发展与经济协调性评价方法

1.1 评价指标体系

评价指标作为分析电网发展和经济协调性的载体，是表征两子系统特性的基本单元，应该全面、真实地体现电网发展与经济的状态和两者之间的关系。评价指标应满足科学性、独立性和可行性原则：①科学性，既不遗漏关键性指标，又不选择重要性低的指标，从而使评价结果科学、可信；②独立性，指标体系层次分明，结构清晰，指标之间具有独立性，避免重复；③可行性，指标尽可能量化，明确界定定性指标的评分标准，确定定量指标的指标值。

本文首先对中国知识基础设施工程数据库中2003-2014年有关电网发展和经济增长的指标相关文献采用频度法进行统计，选择其中使用频率较高的指标；然后与电力专家、经济学者等交流和分析，基于相关性原则进行筛选；最后，结合《2014年河南统计年鉴》和《河南电力年鉴2014》中的相关数据，采用统计产品与服务解决方案软件进行主成分分析，以克服指标间的相关性，确定评价电网发展和经济协调性的指标（如表1所示）。其中，电网发展指标包括电网总资产、电网年度投资、全社会用电量、全社会最大负荷、城乡人均生活用电量、35kV及以上变电容量和35kV及以上线路长度；国民经济指标包括国内生产总值、人均国内生产总值和第三产业生产总值。

1.2 评价指标规范化

为避免评价指标不同量纲对研究结果的影响，对电网和经济指标进行规范化处理，正向指标采用式（1），逆向指标采用式（2）。

式（1）（2）中：xi(t)为评价指标，xi(t)为评价指标规范化的值，t为时间，i为指标数。

1.3 评价指标赋权

权重的合理性影响评价结果可信度和准确性。常用的指标赋权法有熵权法和层次分析法。

熵权法是基于评价系统的有序度及其效用来确定指标权重，尽量消除权重计算的人为干扰，使评价结果更符合实际。其具体步骤为：①原始数据归一化处理；②确定各评价指标的熵；③确定各评价指标的熵权。

层次分析法是对较为模糊或较为复杂决策问题采用定性与定量分析相结合的手段做出决策的简易方法。其基本步骤为：①确定各指标因子；②构造判断矩阵；③对判断矩阵进行一致性检验；④确定权重向量。

为避免单一方法的不足，本文将主观的层次分析法和客观的熵值法相结合形成综合集成赋权法，以科学确定不同评价指标的权重。各指标的综合权重：

式（3）中：为熵权法确定的指标i权重，为层次分析法确定的指标i权重，ωi为综合赋权法确定的指标i权重。

1.4 基于灰色加权关联度的协调性评价方法

灰色关联分析是灰色系统理论的重要内容之一，是灰关联评估与决策、灰关联控制的基础。具有对样本量的大小没有过高的要求、不需要典型的分布规律且计算量小、定性与定量分析结果一般能够吻合等特点。

灰色关联度模型一般以各时点灰关联系数的简单算术平均数作为灰色关联度，忽视了各个指标的重要程度。为使分析结果更符合实际，在灰色关联度的基础上，本文引入影响权重，采用灰色加权关联度解决这一问题。详细步骤如下：

①电网发展评价指标数列表示为：

(t)={(t)|t=1,2,…，m},i=1,2,…，m，m为电网指标数；国民经济评价指标数列为(t)={(t)|t=1,2,…，l},j=1,2,…，l，l为国民经济指标数。

表2 电网发展与国民经济协调性等级分类

表3 2003-2014年电网指标数值

表4 2003-2014年经济指标数值

②计算灰色关联系数。两系统指标间的关联系数计算公式如下：

式（4）中：(t)，(t)分别为t时刻电网与国民经济指标的规范化值；ρ为规范化系数，一般取为0.5；Cij()t是t时刻的关联系数。将关联系数按样本数求其平均值可以得到一个关联度矩阵，反映电网发展与国民经济增长之间的相互关系。在关联度矩阵基础上分别按行或列求其平均值，根据其大小及对应的值域范围，可以遴选出电网发展对国民经济增长最主要约束因素和促进因素。

③计算灰色关联权重。两子系统各指标间的关联权重计算公式如下：

式（5）中：ωi为电网发展指标权重；ωj为国民经济指标权重；m为电网发展指标数；l为国民经济指标数；ωij为电网第i个指标与经济第j个指标的关联权重。

④基于灰色加权关联法构造电网发展与经济之间的协调度评价模型，通过该模型可定量评价电网发展与国民经济的协调程度。其计算公式为：

式（6）中：C(t)表示电网发展与国民经济的协调度。

综上，电网发展与经济协调性的评价体系其主要步骤为：①通过频度法、专家咨询法和主成分法选择电网发展和国民经济的评价指标体系；②将主观的层次分析法和客观的熵权法相结合的综合赋权法对评价指标进行赋权；③采用灰色加权关联度模型评价电网发展与国民经济之间的协调程度，④分析电网发展与国民经济的协调度以及关键指标，以为未来电网规划和建设提供决策参考。

2 算例分析

下文以某地区为例分析电网发展与经济之间的协调性，其协调性等级分类如表2所示，表3为2003-2014年某地区电网发展指标数值，表4为2003-2014年某地区经济指标数值。

根据电网发展与经济协调性评价体系的主要步骤评价2003-2014年该地区电网发展与经济的协调度，如图1所示。

图1 2003—2014年某地区电网发展与经济协调度

由图1可知：2003年该地区发展滞后，缺电严重，阻碍了经济发展，使得电网发展与经济很不协调；随着电力体制改革的推进，该地区加大电网投资和建设，有效改善了电网状况，电网发展与国民经济的协调性不断提高；2008年金融危机爆发，经济下滑，二者协调性有所下降；随着经济复苏，2012年协调性达到最高；2013—2014年，随着经济结构调整的深入，该地区经济发展进入新常态，二者协调性小幅降低。总体而言，自2006年以来，电网发展与国民经济处于基本协调状态，但还未达到完全协调，这与该地区所处的发展阶段和经济结构有关。随着该地区经济不断增长，电网发展不断加快，未来电网发展和经济之间将会达到完全协调状态。

3 结语

本文针对电网发展与经济协调性提出了基于灰色加权关联度的评估方法，采用频度法、专家咨询和主成分法得到电网和经济评价指标体系，提高了指标的科学性和可行性；采用主客观相结合的综合赋权法确定评价指标权重，降低了单一赋权法的不足；采用灰色加权关联度方法进行评估，考虑了不同指标间的关联程度，算例分析验证了提出方法的有效性和可行性，为未来电网精准投资和促进经济持续增长提供了科学方法。

［1］吴鸿亮，陈颖，王玲.电网建设与社会经济发展协调性评价研究［J］.中国电力，2014（11）：134-139.

［2］叶彬，葛斐，陈学全，等.配电网发展协调性评估［J］.电力系统及其自动化学报，2012（5）：154-160.

［3］李金超，牛车晓，李金颖，等.基于GRA与PCA的电网发展协调性评估研究［J］.电力系统保护与控制，2010（18）：49-53.

［4］熊威，戴爱英，杨卫红，等.天津电网发展与经济发展协调性分析［J］.电力建设，2010（7）：41-45.

［5］杨卫红，蔡琦，何永秀，等.北京电网发展与经济发展协调性评价［J］.华东电力，2009（10）：1627-1630.

［6］张晓红，戴昌钧.基于灰色理论的我国电力产业与国民经济协调发展趋势分析［J］.东华大学学报（自然科学版），2009（4）：483-487.

［7］李泓泽，郭森，王宝.基于MREC灰色模型的电力工业与国民经济协调发展趋势预测和分析［J］.华北电力大学学报，2011（5）：67-71.

Coordination Evaluation Method of Power Grid and Economic based on Grey Weighted Correlation Degree

Miao Fufeng1Zhao Qiongjing2Tian Chunzheng1Liu Yongmin1Wang Shiqian1Wang Yuanyuan1
（1.State Grid Henan Power Company，Economic and Technology Research Institute，Zhengzhou Henan 450052；2.China Datang Corporation Science and Technology Research Institute Central-China Branch，Zhengzhou Henan 450052）

Grey weighted correlation degree is proposed in this paper:firstly,the evaluation index system of power grid and economic is selected by frequency method,expert consultation and principal component analysis;Secondly, the weight of evaluation index is determined by the combination of subjective analytic hierarchy process and objec⁃tive entropy method;Finally,grey weighted correlation degree model is established to evaluate the coordination be⁃tween power grid and economic.An example is given to verify the feasibility of the proposed method,which provides scientific support for future power grid development and planning decision.

power grid；economic；coordination；grey weighted correlation degree

N941.5；TP311.52

A

1003-5168（2017）08-0128-04

2017-07-01

苗福丰（1986-），男，博士，工程师，研究方向：电网发展规划、新能源与储能技术、智能电网等。