乡村能源合作社价值指标体系及评价方法研究

摘 要：在以新能源为主体的新型电力系统建设背景下，针对乡村新能源接入后运营管理中存在的收益问题，提出了乡村能源合作社的价值指标体系及价值评价方法。阐述了基于目标一致性的农村能源合作社组织模式，分析了参与者的资源、能力和目标。建立了包括6个一级指标和17个二级指标的乡村能源合作社价值链指标体系，提出了一种主观权重和客观权重相结合的组合价值指标赋权方法；改进了TOPSIS评价方法，设置绝对理想解，采用镜像投影求解贴近度，使综合评价更加客观。针对包含养殖场的乡村能源合作社，采用该研究所提方法进行了评价，所得指标优于模糊层次分析法和主成分分析法，验证了指标体系的合理性和评价方法的有效性。

关键词：新型电力系统；农村能源合作社；价值指标；主客观权重；综合评价

中图分类号：F323.2 文献标志码：A 文章编号：1674-7909（2025）1-35-7

DOI：10.19345/j.cnki.xckj.1674-7909.2025.01.006

0 引言

2021年3月15日，中央财经委员会第九次会议提出构建以新能源为主体的新型电力系统。构建新型电力系统是推动电力行业高质量发展、实现碳达峰、碳中和目标的必要之举。我国农村面积占比较大，地跨北寒带、北温带、亚热带、热带，各种清洁资源丰富，是开发利用清洁能源的主战场。然而，我国地形地貌多样、人口分散，供用能系统特征具有非常明显的地域差距，其组织运行模式依据地域差别也体现出多样性的特点。随着经济和社会发展，非法人组织不断涌现，其中典型的一种是“能源合作社”。

“能源合作社”模式起源于欧洲。21世纪初，德国能源合作社已经有800多家，主要依托太阳能、风力发电、小型生物发电站建立。有学者研究了能源合作的框架、实施方案、应用效果等［1-2］。对于地理面积受限的欧洲各国来说，能源合作被视为一种有效的需求侧管理策略［3］。关于中国能源合作社的研究数据很少。分布式光伏发电合作社需要政策支持［4］。该领域的主要研究方向是如何鼓励用户消费新能源，促进该地区新能源的消费［5-6］，以及合作社各参与主体的利益分配机制与商业运营模式［7］。

新能源的渗透率在农村地区越来越高，用户所关注的是新能源系统运行的经济性［8］，乡村能源合作组织在新能源系统运行中的优势有必要通过价值评价来体现。指标体系的构建是价值评价的第一步，张敏等［9］提出了经济性、可靠性、低碳性等3个一级指标，在一级指标的基础上筛选出9个二级指标对低碳电网进行评价。李亚利［10］从技术、经济、安全等3个方面构建了新能源电力系统储能技术评价指标体系，并进行了评价。关于价值评价的研究，柴玉凤［11］将模糊综合评价方法引入电力储备服务的社会价值评价，建立了储备服务社会价值评价指标体系。新能源成本周期的评价也是能源供应和消费系统运行评价的重要组成部分［12］。常用的评价方法包括层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）、优劣解距离法（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution，TOPSIS）、决策试验和评价试验法（Decision-making Trial and Evaluation Laboratory，DEMATEL）。这些评价方法往往会结合使用，如将AHP和TOPSIS组合来评价效率［13-14］。赵会茹等［15］构建了基于博弈论组合反熵权法和分层赋权法的指标赋权方法，以及基于差商灰色关联改进TOPSIS的信用风险评价方法。

许多研究指出了能源合作社的优势，并阐明了其存在的价值。然而，大多数价值评价只针对某一指标，没有系统总结乡村能源合作社的指标体系并提出评价方法。为了解决这一问题，笔者研究了乡村能源合作社的组织结构与参与者的能力、目标等性质，系统总结了乡村能源合作社的指标体系，优化了指标体系的价值评价方法，为引导乡村能源合作社的进一步发展提供思路。

1 乡村能源合作社组织结构

乡村能源合作社是一种实体非法人组织，参与者可划分为能源供应者、能源消费者和辅助机构3类，每一类都存在具体化的机构和团体，如配电网、用能需求的一般农户、具有供能能力和用能需求的养殖场、政府机关等，每一类用户的资源、能力和目标既有联系又有不同。乡村能源合作社组织结构如图1所示。

乡村能源合作社3类参与者在资源、能力和目标上都有各自的特点，从目标来看，主要集中在安全性、经济性、稳定性、环保性、普适性等方面，具体分析如表1所示。

2 乡村能源合作社价值链及指标体系

2.1 乡村能源合作社参与者目标诉求

针对当前电力系统、用户、投资建设运营商、农户、养殖场等各方的需求，总结能源合作参与者目标如表2所示。

2.2 乡村能源合作社价值指标体系构建

乡村能源合作社的参与者有不同的资源和能力，可以产生不同的价值，所有参与者在乡村能源合作社运行环节的价值形成一个价值链。挖掘各参与者的诉求与价值取向，构建乡村能源合作社的价值指标体系如图2所示。

根据收集的乡村能源合作社运行数据，分析定量指标、量化定性指标，对价值链进行评价，用以优化组织运行模式，常用TOPSIS进行价值评价［16］。

2.3 价值指标量化

指标中大量的定性指标需进行量化处理才能进行评价计算，采用单因素模糊理论对定性指标进行量化。

2.3.1 建立判断集，见式（1）

[V=V1，V2，V3，V4，V5]" " " " " " " " " " （1）

式（1）中，[V1]=“very bad”，[V2]=“bad”，[V3]=“middle”，[V4]=“good”，[V5]=“very good”。

2.3.2 对调查的结果进行统计并计算隶属度

第k位专家（或用户）的打分结果如表3所示。

其中，a[（k）i（1≤i≤5）]是第k位专家（或用户）针对调查对象中第i个评语Vi的隶属度值。

对于评价指标中的定量数据，取一定量的数据进行归一化，得到指标值。

2.4 价值指标组合加权

在指标加权时，主观加权易受专家经验影响，客观加权则需要增加指标数据规模以提高模型准确性，增加计算量。通常，进行价值指标赋权时，主观权重基于层次分析法，并经决策试验和评价试验法修改［17］，目标权重采用反熵权重法，结合矩估计原理，对组合权值进行计算。

对于指标数n的多级指标体系，m位专家以1～9标度法比较得出m组判断矩阵。一致性检查通过时，主观权重为与最大特征值相对应的特征向量。m组权重中最大评价相似性组被消除，剩余（m-1）组权重平均值为ρ'，对权重进行校正。判断矩阵的标度定义如表4所示。

在1～4标度法下，得到直接影响矩阵。进行标准化得到了综合影响矩阵T和中心性矩阵[ρ\"]，见式（5）和见式（6）。

式中，[aij]、[bij]分别为方案i中指标j的标准化指标值，[Sj]表示指标j的反熵值。

针对各指标主、客观权重，计算各项指标的主、客观权重耦合系数见式（11）。

3 综合评价模型及其改进

基于理想相似性的综合评价方法TOPSIS是价值评价常用的方法。过往文献指出，传统TOPSIS在理想解设置和贴近度计算方面存在不足，致使评价结果可信度降低。对上述缺陷进行完善，改进评价模型如下。

3.1 指标标准化

对于m个方案和n个指标评价，对原始指标矩阵Cm×n进行标准化得Am×n，见式（13）。

4 算例分析

假设某地区有3个养殖场和100户农户。养殖场和农户的屋顶铺设了光伏发电设备，养殖场配备了沼气发电设备。当地的综合能源服务提供商负责新能源的收集和分配。政府对新能源电价给予优惠政策。在供暖季节，供暖公司负责供暖。根据中国北方的平均水平估算冬季光伏发电量、沼气发电量和农民冬季平均负荷。

根据实际调研结果，设计了3种能源合作社的组织方案。

模式1：政府主导和环保优先模式，政府在乡村能源合作社中的诉求占主导，环保性指标优先。

模式2：新能源满负荷模式，以新能源消纳为主导的模式，综合能源服务商优先，主要涉及经济性和环保性。

模式3：新能源比例输出模式，经济性和环保性优先，同时兼顾电网安全性和稳定性。

3种模式的指标估计结果如表5所示。

4.1 权重计算

给出图2所示6个一级指标、17个二级指标的一组经验值。一级指标的专家主观评价矩阵如式（17）所示。二级指标的专家主观评价矩阵如式（18）所示。

在经验值相同的情况下，分别进行主观权重分配、客观权重分配和组合权重分配。主观权重是校正后的值。次要指标的权重如表6所示，3种赋权方法结果比较如图4所示。

通过比较可以看出，组合权重考虑了决策者的意愿和指标数据信息，权重值介于主观和客观之间，比单一的加权方法更有说服力。通过分析图4中的权重可以看出，乡村能源合作社在经济性C2、稳定性C3和降低成本C4指标中所占比例较大，综合权重占74.46%，这一结论与成立乡村能源合作社的初衷一致。

4.2 价值评价及分析

为了测试改进TOPSIS的性能，使用模糊层次分析法（Fuzzy Analytic Hierarchy Process，Fuzzy -AHP）［18］和主成分分析法（Principal Component Analysis，PCA）［19-20］进行计算。计算结果如表7所示。TOPSIS值越小，越接近参考度，证明了该方案的优越性，另外2种方法的结果相反。

从计算结果可以看出，模式二是最好的。因为其对新能源的渗透没有限制，增加了综合能源服务提供商的权利，这增加了其在能源传输和交易方面的自由度，主观评价和客观收益相对较高。然而，在评价结果的排序上，模糊层次分析法的结果与改进TOPSIS相同。为了说明该方法的优越性，引入了灵敏度参数[δ]进行进一步比较，见式（20）。

式（20）中，θmax为评价结果的最大值，θsec为评价结果第二大值。

通过计算，改进TOPSIS的灵敏度为15.9%，其他2种方法的灵敏度分别为7.7%和6.6%。证明了改进TOPSIS在综合评价上的优越性。

5 结束语

能源合作社是农村新能源经营管理的非法人组织。能源合作参与者的共同目标是提高能源供应和消费系统的经济性、稳定性和环保性。笔者研究了乡村能源合作社组织运行中的目标、价值指标体系和价值评价，得出以下结论。

总结了乡村能源合作社各类参与者资源、能力、目标等性质，在此基础上提出了乡村能源合作社价值链2级指标体系。从经济性、稳定性、环保性、普适性等方面提出了6个一级指标和19个二级指标，并采用主客观结合的赋权方法对定性指标进行了量化。

改进TOPSIS对乡村能源合作社价值指标体系进行了综合评价。以组合权重矩阵为基础构建加权标准矩阵，固定绝对正负理想值，采用镜像投影法求贴近度，增强了评价结果的可信度。

通过对养殖场能源合作社的分析和价值链评价结果可以看出：新能源的高效利用是提高能源合作社价值的主要来源；对经济和稳定的需求占总需求的70%以上。

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Research on the Value Index System and Evaluation Methods of

Rural Energy Cooperatives

JIA Yuchen

Hebei Agricultural University， Baoding 071001， China

Abstract： In the context of the construction of a new power system dominated by renewable energy， a value index system and value evaluation method for rural energy cooperatives are proposed to address the revenue issues in the operation and management of rural new energy integration. This article elaborates on the organizational model of rural energy cooperatives based on goal consistency， analyzing the resources， capabilities， and goals of participants. A value chain index system for rural energy cooperatives has been established， which comprising 6 primary indicators and 17 secondary indicators. A combined value index weighting method that integrates subjective and objective weights has been proposed. In order to make the comprehensive evaluation more objective， the TOPSIS comprehensive evaluation method was improved by setting an absolute ideal solution and using mirror projection to calculate closeness， making the comprehensive evaluation more objective." For rural energy cooperatives that include breeding farms， the methods proposed in this article was used for evaluation， and the obtained indicators were superior to Fuzzy-AHP and PCA， validating the rationality of the indicator system and the effectiveness of the evaluation method.

Key words： new type power system; rural energy cooperatives; value indexes; subjective and objective weighting; comprehensive" evaluation

基金项目：河北省社科基金项目“‘双碳’目标下农村能源合作社的运营与发展研究”（HB22GL026）。

作者简介：贾宇琛（1979—），女，博士，副教授，研究方向：电力物联网、能源电力经济。