35kV雅瑤變電站項(xiàng)目可行性評(píng)價(jià)研究

凌盛，劉儒

(1.廣西電網(wǎng)融安供電公司，廣西 柳州 545400;2.柳州電力勘察設(shè)計(jì)有限公司，廣西 柳州545000)

1 引言

項(xiàng)目的可行性評(píng)價(jià)研究工作能夠?yàn)轫?xiàng)目的投資決策者提供科學(xué)合理的建議，有助于工作人員更好地認(rèn)識(shí)和分析項(xiàng)目建設(shè)過程中受到的諸如自然、技術(shù)、環(huán)境等不確定因素的影，從而為項(xiàng)目的投資決策提供強(qiáng)有力的證據(jù)［1］。

為了改革農(nóng)電管理體制，提高農(nóng)村電網(wǎng)供電能力，實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)用電同網(wǎng)同價(jià)，伴隨著農(nóng)村電網(wǎng)改造升級(jí)戰(zhàn)略部署的敲定，新一輪農(nóng)網(wǎng)改造升級(jí)工程將會(huì)全面提速。變電站項(xiàng)目是農(nóng)網(wǎng)輸變電建設(shè)的核心工程之一，為了使變電站建成后獲得良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，應(yīng)切實(shí)做好項(xiàng)目前期可行性研究報(bào)告，以供決策者參考。

農(nóng)網(wǎng)變電站項(xiàng)目和主干電網(wǎng)變電站項(xiàng)目類似，可行性評(píng)價(jià)研究一般涉及技術(shù)設(shè)備條件、經(jīng)濟(jì)財(cái)務(wù)狀況、社會(huì)環(huán)境影響等眾多因素，而各因素下又包含有多個(gè)二級(jí)指標(biāo)。為了綜合考慮各因素及二級(jí)指標(biāo)的影響，保證評(píng)價(jià)結(jié)果的全面性，可以采用模糊綜合評(píng)判方法。該方法是綜合決策的一種常用數(shù)學(xué)工具，廣泛應(yīng)用于項(xiàng)目的可行性評(píng)價(jià)研究工作中。以35kV雅瑤變電站項(xiàng)目為實(shí)例，借鑒國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于變電站項(xiàng)目可行性評(píng)價(jià)的相關(guān)研究?jī)?nèi)容［2－5］，構(gòu)建一套關(guān)于農(nóng)網(wǎng)變電站項(xiàng)目可行性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并采用模糊綜合評(píng)判法對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行綜合能力評(píng)價(jià)，得出具體的評(píng)價(jià)結(jié)果可直接為項(xiàng)目決策者提供參考依據(jù)。

2 模糊綜合評(píng)判法的基本原理

運(yùn)用模糊綜合評(píng)判法進(jìn)行項(xiàng)目可行性評(píng)價(jià)時(shí)，首先應(yīng)構(gòu)建合理的遞階層次評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，一般來說包含三層，即總的評(píng)價(jià)目標(biāo)、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層;其次計(jì)算每一層次各元素的權(quán)重系數(shù);再次利用綜合評(píng)判對(duì)指標(biāo)層實(shí)施單因素評(píng)價(jià);最后從指標(biāo)層開始，選取一種模糊運(yùn)算形式，依次完成因素層和目標(biāo)層的評(píng)價(jià)結(jié)果。

2.1 模糊層次分析法

本文采用層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)確定指標(biāo)體系中各層次的因素權(quán)重。層次分析法是一種定性與定量相結(jié)合的多屬性決策分析方法。AHP法在諸如方案選定、項(xiàng)目評(píng)估、工程設(shè)計(jì)、軍事管理等復(fù)雜決策問題上具有廣泛的實(shí)用性［6］。一般來說，由于客觀事物本身的復(fù)雜性和人們主觀判斷的多樣性，使得人們?cè)谕粶?zhǔn)則下對(duì)不同因素的相對(duì)重要性判斷不是十分準(zhǔn)確，導(dǎo)致應(yīng)用AHP法時(shí)，構(gòu)造的正互反判斷矩陣難以滿足一致性條件，需要不斷修正判斷矩陣，直到通過一致性檢驗(yàn)，這給AHP法應(yīng)用帶來了不便［7］。

為了克服傳統(tǒng)層次分析法判斷矩陣不滿足一致性條件的缺點(diǎn)，本文采用模糊層次分析法(fuzzy-AHP，F(xiàn)AHP)，構(gòu)造模糊一致性矩陣，無需進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，即可完成同一準(zhǔn)則下不同因素的權(quán)重系數(shù)計(jì)算。在傳統(tǒng)的AHP法基礎(chǔ)上，F(xiàn)AHP法做如下改進(jìn):

(1)利用所謂的“三標(biāo)度法”代替“1～9標(biāo)度法”構(gòu)造基于優(yōu)先關(guān)系的模糊判斷矩陣F=(fij)n×n。其中F中的元素fij定義如下:在同一準(zhǔn)則下，若因素i優(yōu)于因素j，則fij=1;若因素j優(yōu)于因素i，則fij=0;若因素j的地位等同于因素i，則fij=0.5。

(2)在F基礎(chǔ)上，形成模糊一致性判斷矩陣。計(jì)算矩陣F中每一行和ai:

然后進(jìn)行如下數(shù)學(xué)變換:

記模糊一致性判斷矩陣A=(aij)n×n，它是滿足一致性條件的。

構(gòu)造基于優(yōu)先關(guān)系的模糊判斷矩陣采用“三標(biāo)度法”簡(jiǎn)單方便，而且自動(dòng)滿足一致性條件，無需進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

(3)通過特征向量法計(jì)算A的最大特征值λmax，對(duì)應(yīng)的特征向量 w=［w1，w2，…，wn］，將特征向量 w歸一化，得到權(quán)重向量

2.2 模糊綜合評(píng)判法

2.2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

多層次的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系一般可分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層，如圖1所示。目標(biāo)層是評(píng)價(jià)的最終目的，也稱最高層;準(zhǔn)則層直接影響目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，有時(shí)候也稱一級(jí)指標(biāo)層或因素層;指標(biāo)層是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)采取的具體措施，也稱二級(jí)指標(biāo)層或措施層。同層各指標(biāo)對(duì)上層指標(biāo)有影響，同時(shí)也受到下層指標(biāo)的作用。

圖1 遞階層次評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2.2 因素集和評(píng)語集的構(gòu)建

圖1為典型的二級(jí)模糊綜合評(píng)判模型，若準(zhǔn)則層含有m個(gè)元素，因素集表示成U={U1，U2，…，Um}，每個(gè)因素集Ui含有mi個(gè)指標(biāo)，二級(jí)指標(biāo)集表示為Ui={ui1，ui2，…，uimi}。評(píng)語集是評(píng)判者對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象做出的各種可能評(píng)價(jià)等級(jí)隸屬度組成的集合。若評(píng)語等級(jí)集合元素的個(gè)數(shù)為p個(gè)，則評(píng)語集可以表示為V={v1，v2，…，vp}。

2.2.3 相對(duì)權(quán)重系數(shù)的計(jì)算

利用上述的模糊層次分析法，分別計(jì)算不同層次各指標(biāo)相對(duì)權(quán)重。圖1中，準(zhǔn)則層各因素相對(duì)于總目標(biāo)的權(quán)重向量為 w=［w1，w2，…，wm］。對(duì)于一級(jí)指標(biāo)Ui，各二級(jí)指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重向量為 w(i)=［wi1，wi2，…，wimi］(i=1，2，…，m)。

2.2.4 單因素模糊評(píng)判矩陣的建立

以因素Ui為例，從最底層起，對(duì)所包含的每一個(gè)指標(biāo)uij(j=1，2，…，mi)，分別確定其在評(píng)語集V中各等級(jí)vk(k=1，2，…，p)的隸屬度大小，得到一個(gè)評(píng)判向量Rij=(rij1，rij2，…，rijp)，從而得到模糊判斷矩陣Ri(i=1，2，…，m)，它可以看成是因素集Ui到評(píng)語集V的一個(gè)模糊關(guān)系矩陣。

Rij可以利用“專家咨詢法”得到:設(shè)聘請(qǐng)的專家組總?cè)藬?shù)為s，對(duì)于指標(biāo)uij，評(píng)定等級(jí)為v1，v2，…，vp的專家人數(shù)分別為s1，s2，…，sp，那么評(píng)判向量各元素值表示為Rij=(s1/s，s2/s，…，sp/s)。

2.2.5 多層次模糊綜合評(píng)判

從最底層起，對(duì)包含的所有指標(biāo)進(jìn)行單因素綜合評(píng)判，所得評(píng)判結(jié)果作為相鄰上一層評(píng)判矩陣的一個(gè)行向量;根據(jù)本層的相對(duì)權(quán)重向量和下一層評(píng)判行向量組成的評(píng)判矩陣，得到本層評(píng)判結(jié)果，將此結(jié)果作為上一層模糊評(píng)判矩陣的行向量;依次類推，最終得到目標(biāo)層的綜合評(píng)判結(jié)果。

以圖1所示的二級(jí)模糊綜合評(píng)判模型為例，評(píng)判過程描述如下:

(1)一級(jí)模糊綜合評(píng)判。對(duì)于因素Ui={ui1，ui2，…，uimi}，w(i)=［wi1，wi2，…，wimi］為對(duì)應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重集，Ri為單因素評(píng)價(jià)矩陣，可以做如下模糊變換來完成綜合評(píng)判。

其中，“?”代表某種模糊變換;Bi是對(duì)因素Ui的模糊綜合評(píng)判集;bik(k=1，2，…，p)表示綜合考慮Ui下的所有二級(jí)指標(biāo)時(shí)，評(píng)判對(duì)象Ui對(duì)評(píng)語集第k個(gè)等級(jí)的隸屬度。顯然，Bi是評(píng)語集V上的一個(gè)模糊集合。

(2)二級(jí)模糊綜合評(píng)判。由一級(jí)模糊綜合評(píng)判結(jié)果，得到準(zhǔn)則層的評(píng)判矩陣R:

將準(zhǔn)則層相對(duì)權(quán)重向量 w=［w1，w2，…，wm］與模糊評(píng)判矩陣R做模糊變換，得總目標(biāo)的綜合評(píng)判結(jié)果為

3 實(shí)例分析

以35kV雅瑤變電站為實(shí)例，根據(jù)《35kV雅瑤送變電工程可行性分析報(bào)告》，參考文獻(xiàn)［8］，分別從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)環(huán)境等方面對(duì)該變電站實(shí)施可行性分析，構(gòu)建的遞階層次評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖2所示。

圖2 變電站可行性綜合能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

(1)由圖2分別得到因素集U和評(píng)語集V。其中，U={U1，U2，U3，U4，U5，U6，U7，U8}，據(jù)各因素包含指標(biāo)，分別得到二級(jí)指標(biāo)集:U1={u11，u12，u13}，U2={u21，u22，u23}，U3={u31，u32，u33}，U4={u41，u42}，U5={u51，u52}，U6={u61，u62}，U7={u71，u72}，U8={u81，u82}。假定評(píng)價(jià)等級(jí)分5個(gè)等級(jí)，分別為:很好，較好，一般，較差，很差，則評(píng)語集表示為:

(2)計(jì)算各層次指標(biāo)權(quán)重。

①聘請(qǐng)專家小組分別對(duì)一級(jí)指標(biāo)相對(duì)于評(píng)價(jià)目標(biāo)的重要性程度以及二級(jí)指標(biāo)相對(duì)于一級(jí)指標(biāo)的重要性程度進(jìn)行打分，給出評(píng)定意見，構(gòu)造出基于優(yōu)先關(guān)系的模糊判斷矩陣P-U、U1-u1、U2-u2、U3-u3、U4-u4、U5-u5、U6-u6、U7-u7、U8-u8，并根據(jù)公式(1)分別計(jì)算出，其數(shù)值如表1～9所示。

表1 矩陣P-U及a值

表2 矩陣U1-u1及a值

表3 U2-u2判斷矩陣及a值

表4 U3-u3判斷矩陣及a值

表5 U4-u4判斷矩陣及a值

表6 U5-u5判斷矩陣及a值

表7 U6-u6判斷矩陣及a值

表8 U7-u7判斷矩陣及a值

表9 U8-u8判斷矩陣及a值

②根據(jù)公式(2)，將上述基于優(yōu)先關(guān)系的判斷矩陣變換成模糊一致性矩陣，利用特征向量法計(jì)算其權(quán)重系數(shù)，結(jié)果分別見表10～18所示。

表10 模糊一致性矩陣P-U

表11 模糊一致性矩陣U1-u1

表12 模糊一致性矩陣U2-u2

表13 模糊一致性矩陣U3-u3

表14 模糊一致性矩陣U4-u4

表15 模糊一致性矩陣U5-u5

表16 模糊一致性矩陣U6-u6

表17 模糊一致性矩陣U7-u7

表18 模糊一致性矩陣U8-u8

(3)利用“專家咨詢法”，建立單因素評(píng)判矩陣。例如聘請(qǐng)10位專家組成專家小組，對(duì)指標(biāo)繼電保護(hù)裝置u11進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中評(píng)判結(jié)果為v1(很好)、v2(較好)、v3(一般)、v4(較差)、v1(很差)的專家人數(shù)分別為8、2、0、0、0。那么R11=［0.8 0.2 0 0 0 ］，同理可以得到其他二級(jí)指標(biāo)的評(píng)判向量，從而得到各因素評(píng)價(jià)矩陣:

(4)一級(jí)模糊綜合評(píng)判。模糊變換“?”采用加權(quán)平均“*”，利用公式(4)和(5)，得準(zhǔn)則層評(píng)判矩陣:

(5)二級(jí)模糊綜合評(píng)判。將表10中準(zhǔn)則層的相對(duì)權(quán)重向量w與由上述一級(jí)模糊綜合評(píng)判得到的準(zhǔn)則層評(píng)判矩陣R作模糊運(yùn)算，得到總目標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果為

(6)評(píng)判結(jié)果的處理。將評(píng)語集各模糊等級(jí)數(shù)量化，取 V={95，85，70，50，30}，綜合評(píng)判結(jié)果中bj(j=1，2，3，4，5)已歸一化，記C=B*RT=87.9084。

計(jì)算結(jié)果表明該變電站項(xiàng)目可行性綜合能力評(píng)價(jià)用數(shù)值表示為87.9084，級(jí)別介于“好”和“很好”之間。

4 結(jié)論

在構(gòu)建35kV變電站項(xiàng)目可行性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，采用模糊綜合評(píng)判法對(duì)其進(jìn)行可行性綜合能力評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)過程結(jié)合了定性分析與定量分析，結(jié)果可直接為決策者提供重要的參考價(jià)值。

在權(quán)重的處理上，本文采用模糊層次分析法，對(duì)傳統(tǒng)層次分析法進(jìn)行了改進(jìn)，避免了判斷矩陣的不一致問題，方便了權(quán)重系數(shù)的求解。

在對(duì)農(nóng)網(wǎng)變電站項(xiàng)目可行性評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取上，有必要進(jìn)一步的深入研究，建立一套合理、全面、通用的指標(biāo)體系。

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