基于网络层次分析法的输变电工程后评价研究

王静怡，孙海森，张成林，周 翔

(1.国网江苏电力设计咨询有限公司，南京 210000；2.国网江苏省电力有限公司 经济技术研究院，南京 210000)

0 引言

电网项目后评价，通过将项目的实际运行情况与目标值进行对比，给出全面、系统、科学的评价，找出项目的不足之处以便为后续项目提供参考[1]。构建科学简明、各方共识的电网绩效评价指标体系与科学、完整的后评价体系，以获取更精准的电网项目后评价结果。

层次分析法是较为常用的项目后评价方法，其统筹了评价系统中的定性和定量指标，但相同层级内元素的相互关系与相互作用不清晰[1]。网络层次分析法(Analytic Network Process，ANP)是在层次分析法的基础上发展形成的一种新的实用决策方法[2]，该方法完善了AHP分析中存在的问题与缺陷，全面、系统地将整个系统用网络关系进行表示，科学简明地表达了系统内所有元素的相互作用关系。

本文拟建立成功度评价模型，结合全寿命周期项目管理的特点，考虑各评价指标之间的相互关系，利用ANP进行建模，配合成功度法，对项目的全寿命周期进行评价。再基于某牵引站项目进行实例分析，证明所提方法的可行性。

1 输变电项目后评价指标体系的建立

为保证输变电项目后评价的科学性与合理性，需要从多角度、多层次出发，考虑多个因素并将定性分析与定量分析结合，因此评价指标的选择为项目后评价步骤中的关键一步。

1.1 项目后评价指标体系构建原则

指标涉及的宽度和广度需要充分地涵盖建设过程、经济效益、社会影响等各个方面；同时要将定性与定量分析结合，增大量化的程度，将主观评价所带来的不确定性和盲目性降到最低[3-4]。因此指标体系的建立主要遵循完备性、目标性、可操作性和定性定量相结合的原则[5]。

1.2 项目后评价指标体系的建立

根据项目管理全寿命周期理论，项目后评价体系需要涵盖整个项目全寿命周期，因此将项目后评价二级指标划分为前期决策评价、实施准备评价、施工过程评价与完工后的项目效果效益评价[5]。

同时，本文基于该牵引站报告中给定的评价指标体系，综合参考《国家电网公司固定资产投资项目后评价实施规定》与《输变电工程项目后评价导则》中关于后评价指标中的相关规定，采用德尔菲法选取最能反映电网项目效果的评价指标确立最终的评价指标，构建如表1所示的输变电项目后评价指标体系。其中需要进行定性评价的指标计算方式如表2所示，非定性指标需根据相关报告中的内容进行评价。

表1 项目后评价指标体系Tab.1 Post-evaluation index system

续表1

表2 定性指标计算方法Tab.2 Calculation method of qualitative index

2 基于ANP的项目后评价方法

2.1 ANP理论和方法

网络层次分析法(Analytic Network Process，ANP)是在AHP的基础上被演化提出的[6]，将原本简单的层级关系扩展至网络关系。ANP分析的核心要点是利用二次规划的方法来解决问题，并通过此种方法得到各个元素的权重，极限超矩阵的计算结果就是系统中各个元素权重的总结果[8]。

网络层次分析法用网络结构而非简单的递阶层次结构来表示系统中所有元素的关系，解决了传统AHP分析时没有考虑要素的相关性问题以及超过七个元素则一致性检验可能无法通过的问题[9]。

2.2 ANP网络结构

ANP系统由两部分构成，控制层和网络层。控制层中有需要解决的问题这一目标，以及同待解决问题相对应的准则。在ANP系统中默认准则层P1,P2，…，Pm是相互独立的，且只由待解决的问题决定[10-11]。同时，控制层中必须包含待解决的问题，即系统目标。接下来是网络层，网络层包含系统中的所有元素以及元素组，元素与元素之间不仅有层级关系，各层级内部元素也存在着相互作用[7]。通常，ANP系统的组成部分如图1所示。

2.3 ANP算法步骤

步骤1：构造元素和元素组。

理清系统中的各个元素之间的关系，包括层级关系以及层内关系，各个元素之间是否存在相互作用，是否支配其他元素或由其他元素支配。

步骤2：指标论域与等级论域的建立。

指标论域X={A,B,C,D,E}，与其相对应的评语等级论域Y={好，良好，一般，差，较差}。

步骤3：建立判断矩阵与排序向量。

采用九分法对ANP系统中各个指标的重要程度进行打分，将评分结果作为判断矩阵的构建依据[2]，表3为判断矩阵的评估方法。准则为控制层中的元素Ps(s=1,…,m),次准则为网络层中的元素，判断矩阵的构造方法即将网络层中的元素按照其对ejt的影响程度进行排序。如，网络层有元素组C1,C2,…,Cn，其中Ci有元素ei1,ei2,…,eit，以控制层元素Ps(s=1,2,…,m)为准则，以元素组Cj中元素ejt为次准则，则对元素组Ci中的其他元素eit对ejt的影响程度进行比较分析。排序向量可以在判断矩阵确定之后由特征根法得出。排序向量记作：

(1)

表3 判断矩阵的标度定义Tab.3 Scale definition of judgment matrix

步骤4：求解最大特征值与一致性检验。

由于专家打分存在着一定的主观性，因此需要进行一致性检验来决定是否需要对判断矩阵进行调整。计算公式为：

(2)

式中，SBW，i为判定矩阵第i列数值之和，n为判断矩阵的阶数；C.I.为一致性指标，RI为随机一致性指标；C.R.为一致性比率。C.I.值越大，表明判断矩阵偏离完全一致性的程度越大；C.I.值越小(越接近于0)，表明判断矩阵的一致性越好。当n=1或2时，C.I.为0，此时判断矩阵完全一致;当n≥3时，再继续求解C.R．，若C.R.≤0.1，则判断矩阵满足一致性要求。随机一致性指标RI的取值如表4所示。

表4 随机一致性指标RI的取值Tab.4 The value of random consistency index RI

步骤5：构造ANP超矩阵计算权重。

Super Decision软件可以用来进行解超矩阵，降低了ANP方法运算的难度。将判断矩阵输入软件中便可以自动构造超矩阵，具体实施步骤如下。

(1)采用两两比较的方式对系统中的各个元素进行相互比较，得到相对应的判断矩阵与排序向量Wij；

(2)确定未加权超矩阵。超矩阵列向量是采用特征向量法得到的归一化特征向量值；

其中，排序向量中的列向量是Ci中元素ei1，…,eini对Cj中元素eii，…,einj的影响程度排序向量。若Cj中元素不受Ci中元素影响，则Wij=0，可得在该准则下的超矩阵：

(3)

(3)计算得出各个元素组所占比重；

(4)根据各个元素组的权重结果，得到加权超矩阵；

超矩阵中每一子块Wij都为归一化处理过的形式，但是该矩阵未经归一化，因此，以Ps为准则，将各组元素与准则Cj(j=1,2,…,N)的重要性进行比较，得到一个归一化的排序向量：

Aj=[a1j,a2j,…,aNj]T.

(4)

(5)在软件中运算得出极限超矩阵，极限超矩阵的任何一列就是最后要得到的重要性排序的权重。

3 实例分析

3.1 项目背景

A市某牵引站项目为铁路配套输变电工程，线路全长268.3 km，设置6个牵引站。规划建设其接入系统的配套输变电工程，保障该牵引站的供电稳定性和安全性。该牵引站配套110 kV输变电工程主要包括110 kV B站—C站双回线增容改造工程，B站220 kV变电站保护改造工程，C站220 kV变电站间隔扩建工程，110 kV C站—B站线路单侧开断环入A市牵引站线路工程、光纤通信工程。

3.2 建立评价体系与分项打分

首先，选取进行该项目后评价所需的指标，并建立指标体系。由专家评估得出各个指标元素之间的相互关系，以此为建立ANP系统的依据，图2为构建的ANP模型。

接着，对前期工作、实施准备、实施过程、运行情况、项目效益五个分项进行独立评分。评价的标准如表5所示。

表5 后评价评分标准Tab.5 Post-evaluation scoring standards

本次后评价工作向10位电力后评价专家学者发放问卷，根据表5的评分标准，基于自己的经验以及行业准则进行分项打分，统计出各指标的得分情况。网络层指标得分情况如表6所示。

表6 网络层指标得分情况Tab.6 Scores of network layer indicators

3.3 构建ANP超矩阵计算分项权重

控制层的前期工作、实施准备、实施过程、运行情况和项目效益可以视作相互独立，各位评审专家采用九分法对其之间的关系进行打分即可得到控制层指标间的判断矩阵。

将专家打分结果输入Super Decision软件中进行超矩阵的运算，解决了ANP模型中的运算难题。图3为根据专家打分构造的超矩阵界面。

进行指标的权重计算之前需要确认该判断矩阵是正确的，可通过一致性检验来实现，若结果均小于0.1则说明该判断矩阵可以被接受。表7为其相应的一致性检验结果，表8为通过软件计算得出的各个指标的权重。

表7 一致性检验结果Tab.7 Consistency inspection results

表8 后评价指标权重Tab.8 Post-evaluation index weight

从计算结果可以看出，五个分项中权重较大的为项目效益与实施过程，即输变电项目后评价最应该关注的是项目效益与效率，以及项目实施过程部分，对其进行后评价的总结与分析对于后续项目的改进与帮助很大。在分级综合权重中，项目的初步设计与项目的财务效益占比重最大，因此在项目开始前的初步设计工作与项目运行阶段的财务分析非常重要。

3.4 项目综合评价

本次后评价将网络层次分析法引入到项目后评价中，通过指标权重分析确定指标的相关性，对比指标完成情况进行各指标打分，从而最终确定整个项目的分值，实现对整个项目的综合评价。

前期工作得分3.48分，基本成功。主要的扣分点为可研估算的编制精度较差，评审深度不足，较初设概算的结余率较高。

实施准备工作得分4.20分，完全成功。主要的扣分点为初设评审、批复的节奏不紧凑，未能符合国网要求，方案比选缺少经济性比较，初设概算编制水平不高。

实施过程评价得分4.44，完全成功。主要的扣分点为文档管理不到位、结算工程量确认不精确。

运行情况得分3.53分，基本成功。主要的扣分点为运行成效较差。由于牵引站项目的特殊性，线路的平均负载率较低，导致线路的运行成效较差。

项目效益得分3.09分，部分成功。主要的扣分点在于项目没有足够资金偿付当期债务，偿贷风险大。

根据后评价指标体系参考评价指标的完成情况，本项目的可研报告质量、项目前期目标制定、概算编制、竣工结算流程等方面还存在一定的缺陷。本次项目后评价的最终得分为4.04分。根据参考评价标准，本项目评价结果为良好。各指标的具体得分如表9所示。

表9 评价指标得分Tab.9 Evaluation index scores

由表9可知，本项目成功度评价的综合得分为4.04分，评价结果为完全成功。

从后评价指标体系权重方面分析，实施准备指标下的初步设计指标占最高权重的19.25%。从详细评审结果来看，初步设计文件深度不足，初设概算精度一般；初设报告的技术方案中未对多种路径方案经济技术进行对比分析。其次，概算编制时未分清两条线路，造成双回改造工程建设场地征用及清理费超支，开断线路节约，体现初设编制严谨度不够，以至于初设一致率仅为92.11%，低于要求的95%，项目的概算结余率为15.06%，投资结余率高于10%，初步设计的精度与深度均不达标。基于ANP模型，提高项目初步设计的质量可以大大提高项目后评价的得分。

4 结论

本文针对电网建设项目中指标不独立，非层级结构而是网络结构的问题，采用网络层次分析法(ANP)，考虑评价指标间的相互关系，通过建立ANP模型确定这些网络状的指标权重，比一般的AHP更具合理性。而针对指标体系的复杂性和层次性，采用专家组的经验，以项目的目标和效益为核心，对项目进行全面系统地评价。两者的结合为电网项目后评价提供了一种新的思路，且经过实例评价证明本方法可行。通过网络层次分析法(ANP)对项目进行后评价得出的结论如下。

(1)电网项目后评价中的二级指标相对重要度为：项目效益>实施过程>施工准备>前期工作>运行情况。其中项目效益的权重最高，说明电网项目在进行时应重点关注项目效益问题。

(2)在项目三级指标层面，初步设计、财务效益、质量管理与社会效益都是关键指标，所占比重均在11%以上，在项目实施时应当受到重视。