基于熵權(quán)的TOPSIS法在智能電表評(píng)標(biāo)中的應(yīng)用

摘要：在智能電網(wǎng)設(shè)備招投標(biāo)的整個(gè)過(guò)程中，最能有效避免風(fēng)險(xiǎn)的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)就是對(duì)投標(biāo)單位的資格審查和評(píng)標(biāo)。對(duì)國(guó)家電網(wǎng)公司來(lái)講，評(píng)標(biāo)是招標(biāo)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它將直接關(guān)系到對(duì)提供智能電表企業(yè)的選取結(jié)果，而評(píng)標(biāo)方法又是評(píng)標(biāo)工作能否客觀、順利開展的決定性因素。針對(duì)傳統(tǒng)信息系統(tǒng)項(xiàng)目評(píng)標(biāo)中單純由主觀判斷確定指標(biāo)權(quán)重方法的不足，提出了將主觀判斷與客觀情況相結(jié)合、定性定量相結(jié)合的熵權(quán)法來(lái)確定指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，進(jìn)而將TOPSIS法與熵權(quán)系數(shù)綜合集成進(jìn)行合理方案的評(píng)價(jià)。將該方法應(yīng)用于智能電表評(píng)標(biāo)過(guò)程實(shí)踐中，取得了較為滿意的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：TOPSIS；職能電表；熵權(quán)；評(píng)標(biāo)

中圖分類號(hào)：F224 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ文章編號(hào)：１６７３－２９１Ｘ（２０11）11－０268－03

引言

智能電網(wǎng)的建設(shè)是我國(guó)未來(lái)電網(wǎng)的發(fā)展方向，因此，智能電網(wǎng)的發(fā)展對(duì)于相關(guān)行業(yè)的設(shè)備及軟件類公司具有較大影響。隨著我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)的逐步展開，將給國(guó)內(nèi)的電力設(shè)備制造企業(yè)帶來(lái)廣闊的市場(chǎng)空間，受益的企業(yè)將涵蓋電網(wǎng)建設(shè)的每一個(gè)環(huán)節(jié)。“智能用電”作為智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分，可實(shí)現(xiàn)全覆蓋實(shí)時(shí)的用電信息采集、用戶側(cè)雙向能源的接入與輸出計(jì)量、海量數(shù)據(jù)分析處理、電網(wǎng)實(shí)時(shí)電價(jià)與增值業(yè)務(wù)的互動(dòng)，保障電網(wǎng)安全運(yùn)行，引導(dǎo)區(qū)域用戶最佳用能消費(fèi)，提高電網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)社會(huì)群體節(jié)能。智能用電信息采集系統(tǒng)、智能終端、智能電表作為智能電網(wǎng)建設(shè)、智能用電發(fā)展中必不可少的技術(shù)裝備，擁有巨大的市場(chǎng)容量和發(fā)展空間[1]。

未來(lái)4—5 年，國(guó)網(wǎng)公司規(guī)劃投資近400 億元采購(gòu)智能電表，其中載波表約占270 億元。智能電表是指具有遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表功能的電能表，可分為配電線載波表與RS-485接口電能表兩大類，目前大多數(shù)智能電表都支持雙向計(jì)費(fèi)。根據(jù)國(guó)網(wǎng)計(jì)劃，未來(lái)4-5 年將更換各類智能電表約1.2 億臺(tái)，耗資近400 億元。在這種形勢(shì)下為了爭(zhēng)得利潤(rùn)，設(shè)備廠商積極進(jìn)軍智能電表行業(yè)，又因?yàn)橹悄茈姳淼募夹g(shù)壁壘相對(duì)不高，投入到這塊智能電表市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)激烈。隨著未來(lái)幾年其需求量的上升，如何加強(qiáng)對(duì)智能電表的評(píng)標(biāo)管理，提高國(guó)網(wǎng)公司投資效益，是招投標(biāo)管理中的重要環(huán)節(jié)[2-4]。

為在招標(biāo)過(guò)程中有效地降低風(fēng)險(xiǎn)，必須采用科學(xué)合理的方法進(jìn)行評(píng)標(biāo)，真正評(píng)出最合理、最有競(jìng)爭(zhēng)力的中標(biāo)者。目前，國(guó)內(nèi)工程招投標(biāo)應(yīng)用的評(píng)標(biāo)方法主要有綜合評(píng)估法、最低標(biāo)價(jià)法、雙信封法以及合理低價(jià)法。在評(píng)標(biāo)方法中，每一個(gè)方案常常需要考慮多個(gè)指標(biāo)，只有在對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行綜合考慮后才能做出最后決策，這就成了多目標(biāo)決策問(wèn)題[5-7]。通過(guò)運(yùn)用TOPSIS綜合評(píng)估法的計(jì)算原理，建立評(píng)標(biāo)模型，應(yīng)用于智能電表投標(biāo)方案的選優(yōu)中，從而國(guó)家電網(wǎng)公司的評(píng)標(biāo)更加科學(xué)、有效。

一、TOPSIS法評(píng)價(jià)原理簡(jiǎn)介

（一）基于熵權(quán)的TOPSIS法定義

TOPSIS法（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution）是一種距離綜合評(píng)價(jià)法，也稱逼近理想解排序法。TOPSIS法的優(yōu)點(diǎn)是能對(duì)各決策方案進(jìn)行排序比較，利用基于標(biāo)準(zhǔn)化后的原始數(shù)據(jù)矩陣，找出有限方案中的最優(yōu)方案和最劣方案，然后獲得某一方案與最優(yōu)方案和最劣方案間的距離，從而得出該方案與最優(yōu)方案的接近程度，然后依據(jù)相對(duì)接近度的大小對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果排序 [3，4]。考慮到TOPSIS法在計(jì)算過(guò)程中涉及到評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，熵是對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)不確定性的一種度量，它是根據(jù)各指標(biāo)所含信息有序度的差異性來(lái)確定指標(biāo)權(quán)重的，是一種客觀賦權(quán)的方法。所以，本文引入熵來(lái)取得評(píng)價(jià)各指標(biāo)的權(quán)重以克服主觀影響。

（二）基于熵權(quán)的改進(jìn)TOPSIS法決策模型

目前國(guó)內(nèi)從事智能電表制造的公司很多，除華立儀表占市場(chǎng)份額的20%左右之外，其他廠商如威勝集團(tuán)、科陸電子、長(zhǎng)城開發(fā)市場(chǎng)份額均在10%以下。智能電表的技術(shù)壁壘不高，未來(lái)幾年隨其需求量的上升，會(huì)有更多的公司進(jìn)軍智能電表行業(yè)。設(shè)在招標(biāo)工作中有n個(gè)智能電表生產(chǎn)企業(yè)（樣本），m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)（評(píng)價(jià)指標(biāo)），假設(shè)樣本Zi在指標(biāo)Sj的取值為Cij，連同m 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的p 級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值Dij一起構(gòu)成樣本指標(biāo)出示矩陣。則在原始樣本矩陣基礎(chǔ)上變換后的矩陣Y記為[5]：

Y＝（yij）（n+p）m （1）

式中：i=1，2，…，n+p；j=1，2…，m；yij是經(jīng)過(guò)同向化處理后的數(shù)據(jù)。

第二步，得原始標(biāo)準(zhǔn)矩陣A：

A＝（aij）（n+p）m

其中aij＝Y(jié)ij/max（yij） （2）

式中：i=1，2，…，n+p；j=1，2…，m；yij是經(jīng)過(guò)同向化處理后的數(shù)據(jù)。

第三步，計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重。以下采用熵權(quán)多目標(biāo)決策法[6]。

首先求解出熵，設(shè)第j項(xiàng)指標(biāo)的信息熵值為：

ej＝-kZ1nz（3）

式中，k是與n有關(guān)的常數(shù)，

k＝（1n n）-1 0≤ej≤1（4）

熵越大，表明數(shù)據(jù)分布越分散，其不確定性也越大，第j項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值數(shù)據(jù)的分散程度取決于該指標(biāo)的信息熵ej與1的差hj ：

hj＝1-ej （5）

得到權(quán)重為：

wj＝（6）

第四步，構(gòu)造加權(quán)規(guī)范化決策矩陣U：

U＝（uij）n×p＝（wjzij）n×p（7）

第五步，確定被評(píng)價(jià)對(duì)象的正理想點(diǎn)和負(fù)理想點(diǎn)。正理想點(diǎn)和負(fù)理想點(diǎn)的集合分別為[9]：

U+＝（u1+，u2+，……up+）uj+＝｛uij｝（8）

U-＝（u1－，u2－，……up－）uj－＝｛uij｝（9）

第六步，計(jì)算每一個(gè)方案到正理想點(diǎn)和負(fù)理想點(diǎn)的距離，方案與正理想點(diǎn)的距離為：

Di+＝ i=1，2，…，n （10）

方案與負(fù)理想點(diǎn)的距離為：

Di-＝ i=1，2，…，n （11）

第七步，確定相對(duì)貼進(jìn)度。樣本點(diǎn)到正理想點(diǎn)和負(fù)理想點(diǎn)的相對(duì)貼進(jìn)度為：

Ci＝（12）

第八步，將第六步的計(jì)算結(jié)果按有大到小的順序排序，從而得到方案的優(yōu)劣排序。

二、應(yīng)用案例

國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)二級(jí)單相遠(yuǎn)程費(fèi)控智能電能表（遠(yuǎn)程/開關(guān)內(nèi)置）進(jìn)行招標(biāo)，共有4家單位參與投標(biāo)。按對(duì)二級(jí)單相遠(yuǎn)程費(fèi)控智能電能表（遠(yuǎn)程/開關(guān)內(nèi)置）基本要求和評(píng)價(jià)體系特點(diǎn)，選擇電表報(bào)價(jià)（元）、配套設(shè)施情況、電表壽命（年）、電表質(zhì)量狀況、電表企業(yè)的信譽(yù)度、負(fù)責(zé)人資歷[10]等級(jí)等六項(xiàng)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)參數(shù)，其中定性化指標(biāo)評(píng)定等級(jí)由招標(biāo)評(píng)委會(huì)綜合評(píng)定。共有4家單位參加智能電表投標(biāo)。這4家投標(biāo)單位的基本情況見表1。

對(duì)后四項(xiàng)指標(biāo)按十分制進(jìn)行打分，得到初始決策矩陣：

A＝30010107.510 1028057.5 10 8 825089 7.5 7.5929036 5 7.59

按（1）式對(duì)初始決策矩陣進(jìn)行規(guī)范化處理得規(guī)范化決策矩陣：

Z＝0.534520.71067 0.604950.48666 0.60138 0.553850.49889 0.05533 0.45371 0.64889 0.48111 0.443080.44544 0.56854 0.54446 0.48666 0.45104 0.498460.51671 0.21320 0.36297 0.32444 0.45104 0.49846

根據(jù)（2）（3）（4）式用均值法確定出權(quán)重向量：

W＝（0.162440.178900.165350.167330.163990.16259）

從而據(jù)（5）式得到加權(quán)規(guī)范化矩陣：

U＝0.8683 0.12714 0.10030.08143 0.09826 0.090050.08104 0.06357 0.07502 0.10858 0.07861 0.072040.07236 0.10171 0.09003 0.08143 0.07369 0.081040.08393 0.03814 0.06002 0.05429 0.07369 0.08104

據(jù)（6）（7）得正負(fù)理想點(diǎn)：

U+＝（0.8683 0.12714 0.1003 0.1085 0.09826 0.09005）

U-＝（0.072360.038140.060020.054290.073690.07204）

計(jì)算個(gè)方案到正負(fù)理想點(diǎn)的距離，根據(jù)（8）（9）式得：

D1+＝0.02715 D2+＝0.07356 D3+＝0.04876 D4+＝0.11473

D1－＝0.25152 D2－＝0.15447 D3－＝0.10675 D4－＝0.06206

計(jì)算樣本點(diǎn)到U+的相對(duì)貼進(jìn)度，由公式（10）可得：

C1＝0.90257 C2＝0.67741 C3＝0.68645 C4＝0.35300

C1＞C2＞C3＞C4

由貼近度的比較可知，選擇招標(biāo)甲單位的智能電表為最佳抉擇。

從TOPSIS矩陣可以看出，雖然單位甲的報(bào)價(jià)最高，但其產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)，配套設(shè)施好，保修時(shí)間比較長(zhǎng)，企業(yè)信譽(yù)和負(fù)責(zé)人資歷都處于最優(yōu)等級(jí)[10，11]。因此，TOPSISI對(duì)于多指標(biāo)多方案的綜合評(píng)價(jià)是非常有效的。

三、結(jié)論

通過(guò)智能電表的連接，客戶和電力企業(yè)之間建立起雙向信息流，提供互動(dòng)性服務(wù)，可以得到節(jié)能建議和實(shí)時(shí)的價(jià)格信息，整合家用電器的使用時(shí)間和頻率，避開用電高峰期的高價(jià)格電力，降低電費(fèi)費(fèi)用；可以通過(guò)智能電表自動(dòng)調(diào)整電器的使用時(shí)間。比如，在用電高峰時(shí)段為你關(guān)閉冷柜或冰箱；更迅速地響應(yīng)客戶需求，提升客戶滿意度；豐富電力企業(yè)需求側(cè)管理手段，提高能源利用效率；通過(guò)遠(yuǎn)程自動(dòng)化表計(jì)管理，節(jié)約人力成本，提高工作效率；通過(guò)自動(dòng)數(shù)據(jù)收集，及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行工況，節(jié)約檢修和維護(hù)成本；有效防范竊電、盜竊破壞電力設(shè)施等違法行為。

以上技術(shù)已不是問(wèn)題，目前要解決的只是如何低價(jià)、大規(guī)模地推行。通過(guò)TOPSIS綜合評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建，電網(wǎng)公司對(duì)智能電表的供貨單位得到了全面評(píng)價(jià)，所得結(jié)果符合客觀實(shí)際和智能電網(wǎng)建設(shè)的需要，具有廣泛的理論意義和深刻的實(shí)踐價(jià)值。但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可以根據(jù)具體情況對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)加以修正，從而找到更科學(xué)合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)，使在智能電表的招、投標(biāo)過(guò)程中能真正做到科學(xué)化、定量化、嚴(yán)密化。

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The application of TOPSIS method in the bid evaluation of the intelligent ammeter based

on the entropy right

ZHOU Bo

(Economy management department，North China electricity power university，Baoding 071003，China)

Abstract: In intelligence network equipment tendering all， the most effective avoid risk of two important link to the tenderer for the review and evaluation. State company for electrosurgical generator， bid assessment is very important in the process， it will be directly related to the offering intelligent ammeter enterprises selected as a result， and evaluation methods and evaluation work will be carried out smoothly， the decisive factor. In traditional information system project evaluation of the purely subjective assessment of indicatorsweighing determined by the way， the subjective judgment and circumstances combined quantitative and qualitative integrating the entropy right to establish indicators ofweighing coefficient， TOPSIS which will and entropy weights of the rationalization of the integrated programme. The method used in smart ammeter evaluation process of practice， achieved a satisfactory result.

Key words: TOPSIS; intelligent ammeter; entropy right;bid evaluation

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文