新能源大规模接入背景下的电网企业规划能力综合评价

吴洛菲

华北电力大学经济与管理学院

0 引言

世界经济飞速增长，全球气候变暖、能源危机等多种环境问题的日益凸显，新能源发电并网异军突起，为解决这些世界性难题提供了方向。为了顺应社会发展的需要，我国加快推动能源结构转型，大力发展风电、光伏等新能源，新能源大规模接入将成为未来电网发展的重要趋势，电网企业作为电力供应行业的重要支柱将在其中发挥重要作用。

新能源的快速发展为电网企业提供了新的利润增长点，但新能源所具有的间歇性、波动性的特点也为企业运营规划带来了新的挑战。安全稳定的电力是保证国民经济稳定发展的重要基础，电网企业作为电力供应行业的重要支柱，承担着维护电力安全可靠的必然使命，这就要求电网企业做好电网规划，提高新能源与电网的协调发展能力。因此，在新能源大规模接入背景下，电网企业如何加强提升自身规划能力，保障电网稳定运行是不容忽视的重要问题。为应对新能源大规模并网的行业趋势，急需对电网企业的规划能力进行合理评估，以提升企业规划管理水平，保障电网安全运行。

目前，已有许多学者针对电网自身的规划管理进行了多种角度的评价研究，这些研究主要分为两大类，一类是从运行经济性、供电可靠性、环境友好性等单一角度对电网进行更细化的评价，另一类是考虑多种影响因素对电网规划做出的综合性评价。

在单一角度的电网规划评价中，刘洋洋[1]等通过借鉴国外学者对电网规划的研究经验，在对国内电网规划进行经济评价时，将电网投资的风险情况纳入考量范围，使得电网规划经济评价更具有实际意义。金正军[2]对电网规划的环境影响评价进行了较为系统的研究，提出了环境影响识别的方法，建立了考虑环境影响的基于全生命周期管理的电网规划模型，并在实例分析中取得了良好的效果。

在电网规划的综合性评价中，当前的研究已经采用了诸多评价方法开展了深入研究。王瑞莲[3]引入熵权法确定电网规划评价指标的权重，接着从模糊一致矩阵入手对经典模糊优选模型进行优化，克服了原有模型的缺陷，使计算更为简便。赵万里[4]将灰色关联分析与模糊综合评价相结合，克服了主观确定隶属度函数所产生的误差，提高了评价的科学性与精确性。综合评价理论的发展，也有众多学者利用智能算法优化传统评价模型以提高评价模型的应用范围以及技术速度，拓宽了综合评价领域的研究。王枫[5]等以特高压电网为研究对象，采用遗传算法改进支持向量机，提高了负荷预测的精度，为湖北省特高压电网规划提供参考依据。李晓彤[6]等应用区间理论识别电网规划评价问题中的不确定因素，引入灰靶决策构建多指标评价模型，实现规划方案有效比选。

在近年来电网技术日益发展的趋势下，学者们也将电网规划的研究对象从电网更细致地划分到配电网、输电网等环节进行更具针对性的评价。羌丁建[7]等建立了针对特高压配电网规划的指标体系，采用方案判断矩阵进行评价。岳云力[8]等从技术和经济两个角度对输电网规划构建评价指标体系，并引入专家群体判断法开展输电网规划评价。

从以上研究成果可知，当前对电网规划的综合评价多集中于电网本身，针对电网企业的规划能力综合评价极少。电网企业作为电网的运营主体，优秀的电网规划能力是企业可持续发展的基础，特别是现在企业正面临新能源大规模接入的趋势，企业应加速开展对自身规划能力的综合评价，以提高电网企业的规划管理水平，为企业未来的长远发展保驾护航。

本文以电网企业为研究对象，结合新能源大规模接入对电网企业规划带来的多方面影响，合理选取定量指标，构建电网企业规划能力评价指标体系。同时，本文以组合赋权法克服以往评价指标赋权中主观性过强的缺陷，并基于建立改进物元可拓的电网企业规划能力评价模型，运用实际算例分析了模型的可行性。本文的研究扩大了电力行业中规划问题的研究范围，科学提升电网企业在新能源大规模接入条件下的规划能力，为企业的合理规划提供了参考依据，帮助企业贯彻低碳电力，提高核心竞争力，实现可持续发展。

1 电网企业规划能力评价指标体系构建

电网企业规划能力是电网企业安全稳定运行不可或缺的重要条件，规划水平低下的电网将会影响社会生产和人民生活，威胁社会稳定。因此，电网企业需定期对自身规划能力进行衡量、评估，对自身规划水平有实时的认识，以便采取必要的措施防范潜在风险。建立电网企业规划能力评价指标体系是进行系统、全面的规划评价的有力手段。根据资料分析及调研，本文将从电网安全性、运行经济性、新能源协调性、发展可持续性四项一级指标对电网企业规划能力进行综合评价，并下设21个三级指标进行更详细的分析。

1）电网安全性

保证电力供应安全稳定是电网企业电力系统正常运行的基本条件。本文从供电可靠、输电能力、运行效率三个角度对电网安全性进行充分反映，并设置三级指标n-1通过率、综合电压合格率、供电可靠率、跨省（区）输电能力、跨省（区）交换电量、清洁能源送出、线损率、配网自动化覆盖率、变电容载比共9个。

2）运行经济性

电网企业作为电力市场的交易主体之一，必须保证企业运行的经济性才能使企业有坚实的经济基础进行电网项目的规划和建设。本文综合考虑企业自身的盈利情况和对国民经济的贡献作用，选取产值效益和盈利能力两方面作为二级评价指标，并下设三级指标为单位GDP 能耗、GDP 直接贡献率、投资报酬率、销售收入增长率。

3）新能源协调性

新能源所具有的波动性将会对电网的调度协调带来不稳定因素，同时新能源的大规模出力还会带来消纳困难的问题，需电网企业予以重视。本文将新能源协调性对电网企业规划能力的影响分为消纳能力和规划协调两部分，三级指标分别为可再生能源消纳量、可再生能源消纳比重、变电容量与新能源的装机比、电网与新能源电源规划协调比。

4）发展可持续性

可持续发展是电网企业进行电网规划的重要目标之一，电网企业可通过加大科技创新能力、重视环保意识来提升规划管理的水平，实现自身可持续发展。本文从环境友好和创新能力两方面衡量电网企业的规划能力，三级指标分别为减排CO2、减排SO2、技术创新投入度、技术创新成果转换率。

本文最终构建电网企业规划能力的三级指标评价体系，如表1-1所示。

表1-1 电网企业规划能力三级指标评价体系

2 基于组合赋权法和改进物元可拓的电网企业规划能力评价模型

2.1 数据标准化处理

为减少由于指标在计量单位、经济含义等方面存在的差异所产生的影响，需按以下公式对评价指标进行标准化处理。

对于正向指标，标准化处理公式为

对于逆向指标，标准化处理公式为

2.2 基于组合赋权法的指标权重确定

本文以序关系法确定主观权重、熵权法确定客观权重的组合赋权方法，对电网企业规划能力的各项指标赋权，以减少偶然性，消除指标权重的主观性，更利于体现数据信息的有序性。

2.2.1 确定主观权重

序关系法是一种评价计算量较低的主观赋权法。该方法通过征询专家意见，实现对电网企业规划能力评价指标进行定性排序和定量赋值。序关系法确定主观权重的过程如下。

1）专家排序建立序关系。邀请电网企业规划相关领域的专家，根据各评价指标重要度，对评价指标集中的指标进行主观评价，并确定评价指标序关系：

3）评价指标重要程度的理性赋值。根据上述确定的序关系计算出相邻评价指标间的重要度，并参考表2-1对进行理性赋值。

表2-1 理性重要度的赋值参考

表2-1 理性重要度的赋值参考

rj 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8评价指标重要度指标images/BZ_32_1858_1231_1940_1312.png与指标images/BZ_32_2034_1231_2087_1312.png相同重要指标images/BZ_32_1858_1318_1940_1399.png与指标images/BZ_32_2034_1318_2087_1399.png稍微重要指标images/BZ_32_1858_1404_1940_1486.png与指标images/BZ_32_2034_1404_2087_1486.png明显重要指标images/BZ_32_1858_1491_1940_1573.png与指标images/BZ_32_2034_1491_2087_1573.png特别重要指标images/BZ_32_1858_1578_1940_1659.png与指标images/BZ_32_2034_1578_2087_1659.png极端重要

4）评价指标主观赋权。当决策者给出满足上述条件的理性重要度时，则确定指标的权重如下：

2.2.2 确定客观权重

本文引入熵权法确定电网企业规划能力评价指标的客观权重，以减少主观赋权产生的偏差。熵权法是一种利用指标变异性大小确定权重的方法。信息熵是对系统的无序性度量，熵值与指标变异程度呈负相关。在决策矩阵中，表示第个方案在第个指标属性下的指标值。表示第个方案在第个指标属性下发生的概率。

2.2.3 确定组合权重

将序关系法和熵值法分别确定的主观及客观权重，按如下公式计算得到组合权重，以提升各指标权重的辨识度。

2.3 基于改进物元可拓的电网企业规划能力评价模型

物元可拓模型是物元理论与可拓理论的有机融合所形成的建模方法，对事物实现定性和定量的分析。该模型通过建立的维基本物元，确立各指标的经典域、值域和评价等级，计算各指标的关联度和关联函数，最终确定评价对象所处等级。经典物元模型在应用中易出现关联函数无意义、距离函数受指标相对位置影响较大等缺陷，进而影响评价结果的精确性。本文通过量化经典域和待评物元，并计算新的距离函数和关联度，建立改进物元组合赋权模型，以实现对电网企业规划能力的精准评价。对组合赋权物元模型改进过程如下。

1）确定指标的经典域物元Rj

4）标准化处理每个经典域

5）标准化处理待评物元量值

8）确定电网企业规划能力评价等级

得待评物元偏向相邻等级的程度j*：

3 算例分析

本文选取A、B、C、D、E 五个省份的电网企业，收集规划能力评价指标体系中的相关资料及数据，进行算例分析。

3.1 原始指标预处理

根据公式（2-1）-（2-3），对指标体系的原始数据进行标准化处理，结果如表3-1所示。

3.2 指标组合权重确定

序关系法和熵权法确定运营效益评价指标的主、客观权重，由公式（2-3）-（2-8）计算得规划能力评价指标组合权重结果如表3-2所示。

3.3 基于组合赋权法的改进物元可拓模型

3.3.1 经典域、节域和待评物元的确立及规格化处理

1）划分评价等级

本文参考各省电网公司的指标规范以及文献，将所提出的21个指标分为五个评价等级，分别为优秀、良好、中等、合格、差，见表3-3。

2）确定经典域

依据所列公式（2-9），确定电网企业规划能力指标评价等级的经典域物元如下。 式中分别表示电网企业规划能力的优、良、中、合格、差5个等级。

3）确定节域和待评物元

表3-1 评价指标预处理结果

表3-2 评价指标赋权结果

表3-3 规划能力指标等级

4）标准化处理经典域

利用公式（2-12）对经典域进行标准化处理。标准化处理后的结果如下：

3.3.2 贴近度计算及评价等级的确定

1）关联度的计算

表3-4 各待评物元对评价等级距离的计算结果

2）评价等级的确定

根据公式可确定五家电网企业的评价等级，如表3-5所示。

表3-5 改进物元可拓综合评价模型关联度结果

由上表可知，五家电网企业中仅有一家企业的电网规划能力达到优秀水平，A、B两家电网企业的评价等级为合格，但偏向相邻等级的程度较大，因此偏向良好的程度更大。

4 结论

本文为了帮助电网企业提高新能源大规模接入条件下的企业规划能力，从电网安全性、运行经济性、新能源协调性、发展可持续性四个方面构建电网企业规划能力评价指标体系，同时以组合赋权法实现指标赋权。本文还通过物元标准化和计算新的关联度两种途径对经典物元模型进行优化，并利用所得到的改进物元可拓模型对电网企业规划能力进行综合评价，最后实际算例验证了该方法在实际应用中的可行性。