基于模糊物元可拓模型的两型特高压工程绿色评价研究

2022-01-17国家电网有限公司特高压部杨鹏程中南大学商学院汤贤振

电力设备管理 2021年15期

国家电网有限公司特高压部杨鹏程中南大学商学院汤贤振

特高压电网是影响国民经济发展的重要基础设施，电力资源的可持续发展直接关系到人们的生活质量[1]。随着社会经济的迅速发展，社会对电力的需求在不断增长，为了提高供电可靠性和降低远程电力供应过程的损耗，特高压工程兴起[2]。然而电力行业对生态环境的影响不断加大，空气污染、噪音污染、土壤植被破坏等生态环境问题日益严重，严重制约了社会经济的可持续发展[3]。因此，特高压工程环境问题受到社会各界的广泛关注，了解特高压电网项目运行特点，构建特高压工程绿色评价体系，对于促进特高压工程绿色建设、避免环保纠纷具有重要意义。

特高压工程作为近几年的新兴工程，国内外学者对特高压工程建设和评价进行了研究。其中特高压工程评价研究主要集中在工程质量评价、工程经济绩效评价和工程综合绩效评价三个方面。在工程质量评价方面，学者们从现场人员管理、制度管理、物资设备管理、环境管理等五个维度，基于组合加权法构建27个三级指标对施工管理进行了评价[4]。在工程经济绩效评价方面，学者们结合特高压工程特点，从项目管理的视角综合评价项目的经济效果[5]，建立定量和定性相结合的动态指标体系[6]，采用专家打分、模糊综合评价等方法，从输电价、到网电价、线损电价、自有金内部收益率、资本金内部收益率、投资回收期和投资回报率七个方面进行经济绩效评价[7]。在工程综合绩效评价方面，学者们根据特高压工程特点，将社会效益与环境效益评价指标纳入特高压工程综合绩效评价中[8]。学者们采用模糊综合评价法从电磁环境、声学环境、生态环境三个方面构建特高压工程建设环境评价指标体系[9]。具体来说，高压工程建设过程中环境影响包括输电线路、高压设备和周围环境之间存在的电位差，可能产生低频电磁辐射[10]，同时电力变压器设备的导体表面向周围空气放电产生的电磁噪声和绝缘子污秽或损坏产生的电晕放电可能带来无线电干扰[11]；发电站值班人员产生的生活污水，主要是冲洗污水和粪便污水，可能会影响水环境[12]。总的来说，特高压工程评价集中在工程管理质量和绩效两个方面，对环境方面的关注较少。有些学者讨论到特高压工程对环境的影响，都是从不同的角度出发，没有形成综合的评价指标体系。

本文首先基于“两型”特高压工程特点，从技术、经济、资源、环境、社会这五个维度来制定特高压工程绿色评价指标，构建有机统一的特高压工程绿色发展评价指标体系，然后通过基于主观赋权法的AHP 和客观赋权法的OWA 算子相结合的组合赋权AHP-OWA 评价方法更确定各维度及评价指标的权重，能更合理地得到特高压工程五维之中和之间的关键影响变量，随后引入隶属度概念，更加关注指标与范围的隶属关系，对物元可拓模型做出改进，最后利用改进后得到的模糊无缘可拓模型，对青海—河南特高压工程进行综合评价。

1 “两型”特高压工程绿色发展评价指标体系

1997年11月，《京都议定书》在联合国气候变化框架公约缔约国会议上被提出，承诺采取经济、社会、工程技术等多方面的综合措施，实现控制全球平均气温上升控制在2℃以内这一目标。2021年3月15日习近平在中央财经委员会第九次会议上发表重要讲话，提到要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。

资源节约型与环境友好型是“两型工程”的核心理念，是以实现可持续发展为终极目的，在建设“两型社会”和生态文明的过程中，所规划、建设、运营的一系列工程都是直接服务于资源节约、环境友好目标。特高压电网是影响国民经济发展的重要基础设施，电力资源的可持续发展直接关系到人们的生活质量，然而高电压工程建设面临系统集成复杂、持续时间长、影响范围广、技术创新难度大、安全质量和经济性要求高、创新基础薄弱、利益主体多元化等挑战。在国家倡导循环经济可持续发展大背景下，技术创新不能仅考虑经济效益，还应考虑生态价值，将生态保护、资源节约等要素融入激励机制。而科学的指标体系有助于更好地体现两型社会对于资源节约和环境友好的要求，指引着城市发展在提高资源利用率方面的前进方向。因此要想更好地实现可持续发展目标，首先要全过程、全方位地做好绿色发展评价工作。

综上分析，本文构建出“两型”特高压工程领域的绿色指标体系，并进一步从技术、经济、资源、环境和社会等五个方面综合评价特高压“两型”绿色发展状况及影响。

1.1 技术维度

技术影响通常是指特高压工程在施工过程及正常运行过程中，对换流变压器容量、特高压组铁塔施工技术、特高压桩基稳固施工技术、特高压质量检测技术、特高压换流站绝缘技术、施工工艺技术先进性和特高压施工技术可靠性等的影响。由于工程质量的保障对于整个换流站工程和输电线路工程来说是重中之重的，因此在把握好重难点的基础上，特高压施工和运行过程中也应进行全面检测和控制，最大限度地保障每一个环节都符合高质量标准。

1.2 经济维度

合理的经济维度评价能够减少特高压工程寿命周期内的成本费用投入，使工程全寿命周期内投入最小，并且取得最优的经济效益，综合平衡各阶段的成本投入和电网效益。因此，在设计评价指标时，可以将环境保护、可持续发展融入电力工程项目建设的成本目标中，通过合理的成本目标指导工程建设中各项费用支出，其主要指标为投资收益率、投资回收期和和工程变更费用变化率。

1.3 资源维度

特高压电网对于资源环境有着积极的作用，促进全国整体资源的配置，为大量清洁能源与资源提供并网通道，改善能源与资源分配不均所带来的经济发展瓶颈问题，其主要评价指标为创新材料投入量、特高压设备检验合格率、特高压材料检验合格率、传统能源投入量、清洁能源占比和投资结余率。

1.4 环境维度

传统的建设项目在施工过程中的环境保护主要集中在施工现场内部，包括对施工器具的使用和堆放，施工材料运输和使用过程中对扬尘等的控制，对施工现场噪音情况的检测等，而特高压工程因为远距离架设的原因，其施工现场需要不断变换，对路径沿线环境造成一定的影响。为顺利推进特高压工程建设，促进特高压工程与环境协调发展，需要从环境影响评价阶段着手，对特高压工程产生的环境影响进行有针对性的分析和评价。特高压工程对环境的影响包括大气环境效益、水环境效益、土壤环境效益、固体废弃物风险、声环境效益、生态环境效益。

1.5 社会维度

特高压工程为促进地区经济社会发展，有着十分重要的作用，与社会环境密不可分，由此也引发了一系列社会安全和发展问题，我们应该在尽可能避免安全隐患问题的同时，能够对社会起到促进作用。其主要衡量指标包括安全文明措施落实率、就业促进率、绿色GDP 发展水平和居民生活干扰投诉情况。

国家电网公司层面特高压工程绿色两型管理评价指标体系总体层（一级指标）：“两型”特高压工程；准则层（二级指标）：技术效益(A)、经济效益(B)、资源效益(C)、环境效益(D)、社会效益(E)；指标层（三级指标）：换流变压器容量A1、特高压铁塔施工技术A2、特高压桩基稳固施工技术A3、特高压质量检测技术A4、特高压换流站绝缘技术A5、施工工艺技术先进性A6、特高压施工技术可靠性A7，投资收益率B1、投资回收期B2、工程变更费用变化率B3，创新材料投入量C1、特高压设备检验合格率C2、特高压材料检验合格率C3、传统能源投入量C4、清洁能源占比C5、投资结余率C6，大气环境效益D1、水环境效益D2、土壤环境效益D3、固体废弃物风险D4、声环境效益D5、生态环境效益D6，安全文明措施落实率E1、就业促进率E2、绿色GDP 发展水平E3、居民生活干扰投诉情况E4。

2 综合AHP-OWA 算法和模糊物元可拓模型的优选评价方法

前面章节基于青海—河南特高压工程项目特点和国内外优秀工程项目评价研究，从技术、经济、资源、环境、社会五个维度对工程项目进行了指标体系的构建，为进一步评价青海—河南特高压工程实施效益，主要通过两个步骤对特高压输变电工程进行评价。首先对评价体系中的指标进行赋权，确定各个指标的权重系数，即各个指标对综合评价结果的影响程度；其次通过综合评价方法进一步分析确定综合评价值，判断工程项目实施状况。本文指标赋权方法阶段选取AHP-OWA 主客观结合方法，综合评价阶段选取模糊物元可拓方法对特高压输变电工程进行综合价值评价。

2.1 AHP-OWA 算法赋权

层次分析法（AHP）是一项解决多目标复杂问题的决策分析方法，通过专家经验判断各衡量目标之间的相对重要程度，合理给出各决策方案相应的标准权数，利用权数得出各方案的优劣次序，有效应用于难以通过定量方法解决的课题。由于特高压工程项目的相关指标独立性较强，适合采用层次分析方法进行基础赋权。然而，主观赋权法客观性较差，层级分析法只考虑了各准则指标之间的相对重要性程度，且专家的主观偏好易产生极值，若对极值不进行适当处理，会对权重的公正性产生不利影响。因此，为减少单一方法产生的偏差，引入有序加权平均算子（OWA），降低由专家主观原因产生的极值对结果的影响。OWA 算子将所给数据从大到小重新排序，并对新数据序列进行集结，以定量表示因素间互相影响程度，因此AHP-OWA 算法组合赋权法在一定程度上消解了单一使用层次分析法或有序加权平均算子的缺点，有利于对指标科学赋权，提高综合评价结果的准确度。

2.2 模糊物元可拓综合评价法

传统综合评价方法较多且应用广泛，但没有适合解决所有问题的唯一方法，每种方法均有其侧重点和主要应用领域。模糊综合评价根据模糊数学的隶属度理论将定性评价转化为定量评价，针对评价因素复杂性、评价对象层次性、评价标准存在模糊性等一系列问题，通过建立模糊集合对评价对象隶属度加以量度。因此针对特高压工程项目效益评价，模糊综合方法可以使特高压项目效益的层次性和相关影响因素模糊性得以较好体现，解决特高压工程领域内的新问题。同时，由于特高压工程项目效益评价指标体系拥有多项评价指标和相应指标值，为弥补传统算法的近似性，引入物元可拓模型，通过模糊物元可拓方法对该物元集合进行评价，以定量数值较好的反映评价结果，通过划分结果等级评价对象所属级别，减少人为对评定结果的影响，较好地反映综合水平，并便于项目进行实施和分析。

3 工程实例分析

本文依托国家电网公司青海—河南“两型”特高压工程项目，将特高压工程绿色管理绩效评价的等级划分为五个等级：“差”“较差”“一般”“良好”“优秀”。参照图3的综合评价逻辑图，本文首先应用AHP 法计算出评价指标的客观权重，数据来源于向国家电网公司中负责青海—河南特高压工程的技术领域、资源环境、经济社会的专家发放的问卷，问卷采用1～5标度法。计算出五个维度指标的主观权重如下：

将上述得到的指标客观权重引入到OWA 算法中，同时假定一个较乐观的风险决策水平，设风险决策系数α 为2，计算得出五个维度指标的OWA算子值，并作归一化处理，得到五个维度指标的客观权重如下：

为保证主客观赋权方法结合的均衡，令主、客观权重值的比重均为50%，得到相对于目标层的指标组合权重为：

权重值大小排序如图1所示。

图1 指标权重值排序直方图

我们发现大气环境效益是被专家最看重的指标，投资收益率指标次之，清洁能源占比指标和声环境效益指标分别占有6%的重要性份额，换流变压器容量指标、特高压桩基稳固施工技术指标和特高压材料检验合格率指标分别占有5%，其余指标均在5%以下。我们结合特高压工程专家的经验,将“两型”特高压工程绿色指标体系的评价得分平均划分成为若干标准，其经典域如下所示。