基于数据挖掘的配电网工程造价控制方法

董磊 魏博 安世华 梅晓辉 徐向阳

摘要：配电网建设形式多样化发展增加了大量不确定因素，这些因素是工程设计规划和现网建设差异化的主要原因。配电网投资规模仅次于骨干网，因此在建设网络的同时，从全寿命周期的角度严格控制工程造价，将其贯穿于工程项目运行的全过程，综合提升公司的经济效益。提出了利用大数据分类计算的数据处理方法，通过改进的K-means方法对工程投资各环节进行系数估计，当发现某个系数出现大幅度偏差时，立即进行投资调整，避免造成整体投资过高，节约基础设施建设成本。

关键词：配电网；工程；造价；投资；控制

中图分类号：TP311文献标志码：A文章编号：1008-1739（2019）17-61-4

0引言

随着智能化技术的发展，配电网也迎来了新一轮的升级改造热潮，将会引入新技术、新设备及平台，给配电网带来创新血液。配电网工程建设有投资金额大、节点多、单规模小和资金回收周期长等特点，且不确定因素较多，在项目实施全过程中，往往会因为某些因素的变化而带来资金改变，导致预算和工程实际投资的差距较大，有时可达40%，其中政府影响因素可能占10%左右。高偏差会造成电网投资的极大浪费，不能合理利用建设资金。本文旨在分析配电网工程各阶段造价管控存在的问题及原因，探讨解决方法和管理措施，在保证工程建设质量的同时，合理有效地控制成本，节约资金和资源，提高企业投资效益，争取偏差控制在20%（目标为10%）。

1影响配电网工程造价不精准因素分析

1.1环境影响

最不可预知的是自然环境因素，例如天气或自然灾害等不可抵挡因素，在施工过程中能直接阻止持续施工，影响施工进度，如果遇见长时间的灾害，则会严重影响建设周期，运行维护费也会升高。自然灾害严重破坏施工现场，也严重损害建工财产。有时提前规划的地块、路径等会由于地理环境的破坏，需要重新选址，必须采取不同的施工方式继续进行，这些都会严重导致预算超额。

1.2人为因素

人员的技术能力是项目实施的核心，并且贯穿整个项目周期。从设计咨询开始，设计方案应充分考虑方案的合理性，并具有应急机制，当出现变更时可以最节省的方式继续施工，减轻难度；在采购阶段，人员依靠专业能力，选择性价比高的设备材料，对物料精准控制，避免影响后期的施工；在实施过程中，可对施工工艺、承包人能力等进行有效评估，发现违规等不良行为，尽早规避。

1.3政策因素

配网统推建网是国网统一安排的项目行为，在一定的行业需求下具备强制性，但这种强制性仅仅能够限制国网系统内部，而配电网建设属于国家基础设施项目范畴，建设选址、施工周期等都需要政府部门出具相关文件，而流程的审批周期会严重影响项目实施周期。而且，国家政策大于国网行业发展要求，往往突发性的上级政策会直接推翻项目前期，对项目也是一种很大的打击。需要在项目前期进行周密调研，洞察各方面信息，降低因政策变动而引起的损失。

1.4社会因素

配网属于“最后一公里”网络，所以建设前需直接与业主沟通，但经常会发生征地补偿纠纷，如村民阻挠、周边企业掺合及政府干预等，阻碍施工顺利进行。这类社会事件会延迟实施周期，应严格管控谈判时间，采取合理的谈判条款，尽力协调。

1.5管理规范因素

配网项目的实施和普通项目的实施过程一致，每个阶段都会涉及到投资，因此每个阶段都要严格控制投资资金。目前来看，每个阶段都存在由于各种疏忽或者事故而造成的资金浪费，并缺乏及时的处理措施。应制定严格的管理规范，避免设计考虑不周全、工程造价存在偏失和工程实施周期不合理等现象，将设备及施工造价控制在最低可接受范围内[1-2]。

2配电网全寿命周期工程造价控制理论研究

配电网的工程造价是贯穿配网项目全寿命周期的一项巨大工程，每个阶段都会涉及庞大的费用，应利用有效的造价管控手段对每一个投资细节进行严格控制。从工程周期看，包括规划立项、设计咨询、招标采购、安装施工、竣工验收和工程维护等费用，每一个实施阶段的投资变更都会对总投资产生影响；从工程投资明细来分，包括安装工程费、银行贷款利息、设备购置费和设备测试费等。对于工程造价而言，最核心的就是实时的价格机制，因此配电网工程一定要制定在国家宏观政策下的以市场为主的价格机制，以期在一定程度上影响投资宏观决策并提高项目经济效益。本文采用以价格控价为基础，以全寿命周期为主线的配网工程造价控制方法。

2.1立项阶段

立项工程第一步，虽投资不大，但至关重要。应综合调研国家、市场、行业内外的现状，统筹做好结合各类规划的合理布局，采用可持续兼容发展的思维，将多面因素协调一致，制定最优的配电网网络架构；并且要提前同市政、环保等各部门协商项目需求及可行性，获取项目涉及到的许可证；进行投资、效益、发展等综合分析，看项目是否具备一定的收益比，并对社会、国家发展具有积极的发展推动作用。立项阶段的投资主要在调研、专家分析等方面，占比大约在5%，应提前制定调研方案，保证调研部门的全面和顺序，既不矛盾也不漏项，良好的决策是配电网建设的先决条件。

2.2咨询设计

该阶段投资占比10%。这部分投资应选择专业的具备一级设计资质的公司进行设计。根据调研方案，综合考虑选址、环境和建设技术等因素，至少设计2种可选方案，遵循经济適用原则，严格按照标准化规范设计，尤其选择规范的最新定额标准制定预算，严格按照图纸认真编制造价文档，选择最新的协议库存标准作为参考，制定设备材料价格。一般包含可研设计和初步设计，初步设计概算要低于可研估算，会在原基础上有部分核减。基于此，应提升设计人员的专业能力，提升设计文件的质量，并制定相应的设计考核机制，对方案的设计、比选和造价审核等各个细节规范约束，保障设计方案的集约性和有效性。

2.3招标采购

要严格遵循价格核心机制，按照最低价标准采购设备，避免出现泡沫型无理由高价采购现象出现。制定招标规范，从制定技术规范书、挂网开标、投标、评标到中标，每一步都要符合法规要求，杜绝不法的行为出现，例如故意抬高投标价格、技术规范设备参数存在漏洞和评标不严等，导致一些高价格的设备厂家中标，严重提升工程造价，采购时应对照技术规范要求，切忌出现采购人员能力欠佳而购买不符合要求的低质量产品，影响工期和项目整体质量[3]。

2.4工程施工和竣工验收

施工过程中遇到的不可预知因素较多，上面提到的环境、社会和人为等因素都会在该过程体现。施工督导人员应具备一定的应变能力，当出现困难事件时，能及时找到最佳方案，充分结合各部门力量，共同协调解决，既节约了工时，也能降低方案变更成本。工程施工过程中应安排一位技术及协调等综合能力较强并具备设计咨询能力的人员担当督导，能够完全了解及掌控施工全过程，能发现问题、解决问题，工程实施严格按照设计方案、施工图纸要求开展。竣工验收要求按照技术规范书来逐一审核，避免由于验收的疏忽导致后期运维过程中出现较大的事故。

2.5运行维护

运行维护是一个长期过程。配电网的运行维护比骨干网更加复杂，点多类型不一，例如上海基本选型为地埋式的配网建设方式，给运维带来了很大挑战，要精准地找到故障点需要付出较大的代价。因此，应提升运维人员的素质，通过智能化手段精准定位故障源并尽量采取远程维护的一站式解决故障，降低运维成本。制定合理的运维流程，避免由于无序运维带来的投资浪费，降低工程成本[4]。

3基于工程造价控制的投资统计方法研究

由上述分析可知，影响配网工程造价的环节和因素很多，应选择一种具有分类性的统计方法来分别对各环节因素进行分析评价。聚类分析法比较适合这类工程评价，可以通过自适应分类方法实时了解工程造价情况，当某个环节出现较大偏失，则可以立即采取补救措施。

聚类分析法是较成熟的工程数据统计分析法，并且具有庞大的算法体系，不同的子算法已经应用于各类工程项目中，且都有较好的实践应用。聚类算法有K-means、基于因子、基于密度和层次分析等算法。每个算法都有其特殊性，需要根据应用条件的不同选择对应的算法。K-means算法相对简单，计算速度快，预测精准度没有那么高，比较适合配网工程造价。对于配网这种较大投资的工程来说造价精度需求较低，但K-means算法计算的随机性较大，很难确定簇的个数，因此需对K-means算法略做改进。

本文提出一种基于轮廓系数的K-means聚类算法。传统的K-means算法中确定每一个点的分类时，需要对这个点和每一个簇中的点反复计算后才能确定所在簇中的位置，计算效率太低，轮廓系数法可以通过节点和轮廓系数的比较计算而判断所属位置，大大提升速率。所谓轮廓系数法其实是在层次聚类算法的基础上提出的一个优化系数，利用相似性来确定聚类的簇数，提升算法的整体效率。轮廓系数是将数据集中的任一对象与本簇中其他对象的相似性以及该对象与其他簇中对象的相似性进行量化，且将量化后的2种相似性以某种形式组合，获得聚类的优劣评价标准。改进的K-means聚类算法详细流程如下：

①初始化：随机选择个对象作为簇的初始中心，设置为对象总数，配电网工程造价数据样本集=（1，2，...，），为迭代的次数，并且<。

轮廓系数的值在-1～1之间变化，当<时，对于第个对象，其轮廓系数值为正；反之为负。取平均后得到最佳聚类轮廓系数，从而推断簇值。

③计算某个点到簇中心对象的均值，把每个对象分到最相似的簇。

④重复以上操作，直到中心不再发生变化，平方误差函数收敛。

通过改进的方式可以大大减少重复计算次数，从而提升算法效率。

通过实验仿真数据验证评估算法的有效性，选择一个地市配电工程全寿命周期的投资数据作为仿真采样值，在Matlab7.0中进行仿真，根据项目周期数据分为6个阶段进行验证，计算平方误差值，统计结果如表1所示。

從表1可以看出，工程立项造价平均误差=0.237，咨询设计平均误差=0.048，招标采购平均误差=0.041，工程施工平均误差=0.216，验收竣工平均误差=0.071，运行维护平均误差=0.099。工程施工阶段和运行维护阶段工程造价的误差值较高，说明这部分的突发情况较高，并且在阶段3时出现的几率最高，那么应在这部分加强造价管控，从提升员工技术能力及在工程设计时提供多种可备选方案作为应急措施，并对每种方案的投资进行较详细的罗列和分析，作为后期现场施工时的选择依据[5]。

4配电网规划数据深化应用效果分析

配电网投资比例已经在电网总投资中逐步提升，从过去的10%到现在的45%，可见国网对配电网的重视程度。从技术发展来看，骨干电网建设已发展到一定的瓶颈阶段，突破可能还需一段时间的运行积累。配电网的多态性和多样性，注定发展速度会快很多，在电网末端与多个部门融合发展，形成营配调数据融会贯通平台，部分会有重复投资，为避免资金浪费，应将配电网的投资数据作为样本数据输送到电网大数据平台上，分别计算其对各应用系统的影响，将数据渗透到各业务系统中，并能够调节各系统的投资规模，形成资金最优的良性循环系统[6]。

跨业务平台的综合工程造价如图1所示。大数据平台上存储了电网各业务部门的投资数据，配电网的各环节投资数据作为不同的样本集输入，可选择数据挖掘算法，如支持向量机、优先级、最大期望值和决策树算法等，选择合适的配网数据对应业务平台进行数据计算训练，形成辅助因子进一步优化各业务部门工程投资参数，最终目标是对各部门投资做到最大集约化。

5结束语

配电网工程造价全寿命周期管理是一个动态过程，渗透在工程规划立项、设计招标、建设实施、竣工验收乃至后期维护各个环节，兼具专业性、技术性和管理综合性。项目管理单位应做好事前控制、过程管理和事后闭环。严控项目周期内每一个可能影响工程造价的风险点，增强防范意识，在造价发生改变时，及时采取应对措施，将工程费用控制在合理范围内，从而提升配电网工程造价精益化管理，推进配电网建设转型升级，以满足电力企业现代化建设发展进程，更好地服务社会民生[7]。

参考文献

[1]张勇.工程造价影响因素及造价控制措施[J].建材与装饰， 2018（5）：128-129.

[2]陈艳清.论配电网施工中工程造价控制的管理[J].化工设计通讯，2016，42（11）：108-109.

[3]燕琴，张萍.配电网工程各阶段的造价控制[J].中国高新技术企业，2014（23）：159-160.

[4]苏海锋.配电系统规划全寿命周期管理理论和方法研究[D].保定：华北电力大学，2012.

[5]刘婷，凌俊斌.浅谈电力工程造价管理与控制对策[J].机电工程技术，2013，42（12）：62-65.

[6]国家能源局.20 kV及以下配电网工程建设预算编制与计算规定[M].北京：中国电力出版社，2016.

[7]张靖，段富.优化初始聚类中心的改进K-means算法[J].计算机工程与设计，2013，34（5）：1691-1694.