沈陽市中高檔住宅供電配套設(shè)施容量影響因素的模糊聚類分析

張沈生,任姍姍,潘東旭(沈陽建筑大學(xué)管理學(xué)院，遼寧 沈陽 110168)

隨著人們的物質(zhì)生活水平和精神文化水平的提高，居民對住宅小區(qū)的質(zhì)量、美觀、舒適程度等也提出了更高的要求。供電配套設(shè)施作為住宅基礎(chǔ)配套設(shè)施的重要組成部分，其容量確定是否合理，直接關(guān)系到住宅小區(qū)供電配套設(shè)施的規(guī)劃設(shè)計及配置。如果容量確定過大，相應(yīng)的供電配套設(shè)施投入就高，造成資源的不必要浪費；而容量確定過小，就會嚴重影響居民的生活質(zhì)量和安全，也會增加供電企業(yè)的維修管理費用。因此，確定中高檔住宅供電配套設(shè)施容量的主要影響因素，為其合理設(shè)置提供理論依據(jù)，可以促進社會資源的合理配置，為居民生活質(zhì)量的提高提供保障。

1　中高檔住宅小區(qū)界定

中高檔住宅小區(qū)是由較高級住宅構(gòu)成，主要戶型面積適中，園區(qū)環(huán)境、配套設(shè)施與高檔住宅小區(qū)相比較差一些，比如高層、多層普通住宅等，而本研究認為別墅不在討論范圍。

中高檔住宅小區(qū)的特點是：① 主要戶型面積為 90 m2～120 m2；② 用電量較大，通常家用電器品種多，業(yè)主對電力消費的費用的敏感程度一般；③ 社區(qū)容積率適中；④社區(qū)內(nèi)配套設(shè)施種類多，除物業(yè)管理外還有銀行、店鋪、超市、餐館等；⑤ 社區(qū)對供電可靠性要求高；⑥ 社區(qū)對環(huán)境要求較高，供電配套設(shè)施不向外裸露，且景致較優(yōu)美。

中高檔住宅小區(qū)的主要消費對象是中等收入階層，主要包括：政府公務(wù)員、各類研究機構(gòu)人員、金融證券行業(yè)職員、教師、醫(yī)生、企事業(yè)單位的干部、企業(yè)初中級管理人員和個體從業(yè)者，年齡大多在 30～50 歲之間，有穩(wěn)定的收入，還貸能力和信用等級比較好，邊際消費傾向居中，消費類型正在從小康型向富裕型轉(zhuǎn)變。

2　中高檔住宅供電配套設(shè)施容量影響因素分析

(1) 居民影響因素。居民是住宅小區(qū)電力的主要使用者。隨著科技水平的進步和居民對生活品質(zhì)需求的提高，家用電器的種類日益增加，在住宅供電配套設(shè)施容量滿足城市居民用電量需求的同時，城市居民也應(yīng)擁有良好的節(jié)能意識和節(jié)能行為。

中高檔住宅供電配套設(shè)施容量的居民影響因素包括居民收入水平、供電可靠性、電器產(chǎn)品發(fā)展水平以及居民用電習慣 4 個方面的內(nèi)容。

(2) 開發(fā)企業(yè)影響因素。開發(fā)企業(yè)主要負責沈陽市住宅區(qū)供電配套設(shè)施的建設(shè)過程，而供電配套設(shè)施容量越大，其材料、設(shè)備的購置等費用就會越高，開發(fā)企業(yè)的利潤就會因此降低。中高檔住宅供電配套設(shè)施容量的開發(fā)企業(yè)影響因素包括供電配套設(shè)施投資、供電設(shè)施施工進度以及供電設(shè)施規(guī)劃布局 3 個方面的內(nèi)容。

(3) 供電企業(yè)影響因素。沈陽市住宅供電配套設(shè)施容量規(guī)劃設(shè)計主要由供電企業(yè)負責，住宅供電配套設(shè)施的日常維修更是離不開供電企業(yè)的服務(wù)。在供電配套設(shè)施容量設(shè)置過程中，如果過大，所產(chǎn)生的無功功率就會偏大，供電企業(yè)所承擔的成本也會增多，其經(jīng)濟效益就會降低。中高檔住宅供電配套設(shè)施容量的供電企業(yè)影響因素包括供電設(shè)施故障率、供電服務(wù)水平、供電規(guī)劃設(shè)計以及供電經(jīng)濟效益 4 個方面的內(nèi)容。

(4) 政府影響因素。住宅供電配套設(shè)施容量涉及多方面內(nèi)容，對城市居民生活影響巨大，它的合理確定離不開政府層面的支持。通過制定完善的政策以及供電規(guī)劃可以為住宅供電配套設(shè)施容量的合理確定創(chuàng)造良好的外部環(huán)境。反之，對其合理確定會產(chǎn)生阻礙，給居民生活帶來隱患。中高檔住宅供電配套設(shè)施容量的政府影響因素包括環(huán)境保護力度、資源節(jié)約重視程度、電力科技發(fā)展促進程度以及政府供電規(guī)劃4個方面的內(nèi)容。

3　供電配套設(shè)施容量影響因素指標體系構(gòu)建

為了便于沈陽市住宅供電配套設(shè)施容量主要影響因素的確定，將沈陽市住宅小區(qū)供電配套設(shè)施容量確定過程中受到的居民、開發(fā)企業(yè)、供電企業(yè)及政府方面的影響因素進行歸納綜合。以沈陽市住宅小區(qū)供電配套設(shè)施容量的合理確定作為目標層 A，將以上 4 個方面作為準則層 B，將居民收入水平、供電可靠性、電器產(chǎn)品發(fā)展水平、居民用電習慣、供電配套設(shè)施投資、供電設(shè)施施工進度、供電設(shè)施規(guī)劃布局、供電設(shè)施故障率、供電服務(wù)水平、供電規(guī)劃設(shè)計、供電經(jīng)濟效益、環(huán)境保護力度、資源節(jié)約重視程度、電力科技發(fā)展促進程度、政府供電規(guī)劃、相關(guān)政策等 16 個影響因素作為因素層 C，從而構(gòu)建出具有層次性的沈陽市住宅小區(qū)供電配套設(shè)施容量合理確定的指標體系，見圖1。

圖1　沈陽市住宅小區(qū)供電配套設(shè)施容量影響因素指標體系

4　供電配套設(shè)施容量影響因素模糊聚類構(gòu)建

4.1　模糊聚類方法概述

傳統(tǒng)的聚類分析一般是采取硬性劃分的辦法，但由于現(xiàn)實生活中很多對象之間并沒有非常嚴格的屬性，因此本研究將模糊理論與聚類分析相結(jié)合，形成了模糊聚類分析方法。模糊聚類分析方法的基本步驟如下：

(1) 數(shù)據(jù)標準化。選取指標或者因素作為論域 U={u1,u2,u3,…,un}，其中 ui通過一組數(shù)據(jù)來表示，即 ui=(xi1,xi2,…,xim)(i=1,2,…,n) ，從而形成論域的評分矩陣 X=(xij)n×m。

由于在實際問題中，指標或者因素由于量綱的不同存在著較大程度的數(shù)量差異，導(dǎo)致不同指標或者因素無法在量上進行直接比較。因此，需要對原始評分矩陣進行標準化處理。數(shù)據(jù)標準化需經(jīng)過標準差轉(zhuǎn)換和極差轉(zhuǎn)換兩個步驟，具體計算過程不做詳細敘述。

(2) 模糊相似關(guān)系矩陣建立。論域 U={u1,u2,u3,…,un}，其中每個指標或者因素為一個樣本，建立 U 上的模糊相似關(guān)系矩陣 R=(rij)n×m的計算可采用絕對值倒數(shù)法，其計算方法如式(1)所示。

通常情況下，可令式中 C 取值為 0.1。

(3) 模糊聚類。為了進行模糊聚類，需要將模糊相似關(guān)系矩陣 R 轉(zhuǎn)化為模糊等價矩陣 R＊=(rij＊)n×n，即將 R 進行布爾傳遞包計算，依次求平方：R→R2→R4→…。當?shù)谝淮纬霈F(xiàn) R2k=Rk時，表明 Rk已經(jīng)具有傳遞性，Rk就是所求的模糊等價關(guān)系矩陣 R＊=(rij＊)n×n。

將 R＊ 中的數(shù)值從大到小排列，λ 按該排列依次取值，可得不同閾值 λ 下的布爾矩陣，見式(2)。

Zλ=(zij)n×n，

在λ水平下，當布爾矩陣 Zλ中出現(xiàn)兩列及兩列以上的列值完全一致時，可認為這些列所代表的指標或者因素具有良好的相似性，可將其并為一類。一般情況下，λ越大，分類越細；反之，分類越粗，進而可形成動態(tài)聚類圖。通過對動態(tài)聚類圖的分析可以把離群指標或者因素分離出來，結(jié)合具體問題的實際情況，選擇劃分最為合適的分類作為模糊聚類分析的最終結(jié)果。

4.2　數(shù)據(jù)獲取

本研究通過設(shè)計調(diào)查問卷，采用向供電配套設(shè)施相關(guān)專業(yè)人士發(fā)放調(diào)查問卷的方法來獲取有關(guān)數(shù)據(jù)。問卷發(fā)放對象主要包括政府主管部門、高校科研機構(gòu)、相關(guān)企業(yè)的管理人員、技術(shù)人員等。所設(shè)計的調(diào)查問卷采用 1～5 語義差異量表，將各因素對沈陽市住宅小區(qū)供電配套設(shè)施容量的影響程度分為 5 個級別，分別為“很大”、“較大”、“一般”、“較小”、“很小”。量表中要求被調(diào)查者基于沈陽市供電配套設(shè)施現(xiàn)狀以及個人的專業(yè)知識，依據(jù)各因素對沈陽市住宅小區(qū)供電配套設(shè)施容量的影響程度進行打分。本研究通過采取電子郵件、現(xiàn)場調(diào)研等方式共發(fā)放調(diào)查問卷 390份，收回試卷 306 份，問卷回收率為 78.5%，經(jīng)過整理，得到有效問卷 282 份，有效問卷率達到 72.3%，符合統(tǒng)計上最低問卷有效率不低于 50% 的要求。

4.3　數(shù)據(jù)標準化

將沈陽市中高檔住宅小區(qū)供電配套設(shè)施容量確定過程中所受到的居民、開發(fā)企業(yè)、供電企業(yè)、政府 4 個方面的影響因素作為討論范圍，以沈陽市中高檔住宅小區(qū)供電配套設(shè)施容量影響因素調(diào)查問卷為依據(jù)，將有效調(diào)查問卷中選擇 5 個級別影響程度的人數(shù)作為該影響因素重要性程度的評分，從而得到影響因素的評價得分矩陣 X=(xij)25×5。根據(jù)式 (1)、式 (2)、式 (3) 對數(shù)據(jù)進行標準化處理，從而得到沈陽市中高檔住宅小區(qū)供電配套設(shè)施容量影響因素標準化矩陣X"=(x"ij)25×5，見表1。

表1　沈陽市中高檔住宅小區(qū)供電配套設(shè)施容量影響因素標準化矩陣

4.4　模糊相似關(guān)系矩陣建立

以沈陽市中高檔住宅小區(qū)供電配套設(shè)施容量影響因素標準化矩陣為基礎(chǔ)，采用式 (3) 對標準化矩陣進行處理，按照居民影響因素、開發(fā)企業(yè)影響因素、供電企業(yè)影響因素、政府影響因素 4 個類別分別建立相應(yīng)的模糊相似關(guān)系矩陣。

4.5　λ值的確定

(1) 居民影響因素模糊聚類：利用 MATLAB 7.0 軟件求解居民影響因素模糊等價矩陣。

由于各因素對沈陽市中高檔住宅小區(qū)供電配套設(shè)施容量的影響程度為“很大”、“較大”、“一般”、“較小”以及“很小”的得分分別是 5 分、4 分、3 分、2 分和 1 分，因此利用標準化矩陣可得居民影響因素的綜合得分。結(jié)合綜合得分及動態(tài)聚類圖，將居民影響因素在 λ=0.332 水平下分為 3 類，模糊聚類結(jié)果見表2。

表2　居民影響因素模糊聚類結(jié)果

(2)開發(fā)企業(yè)影響因素模糊聚類，同樣采用采用MATLAB 7.0 軟件得開發(fā)企業(yè)影響因素的模糊等價矩陣。利用標準化矩陣計算開發(fā)企業(yè)影響因素的綜合得分。結(jié)合綜合得分及動態(tài)聚類圖，將開發(fā)企業(yè)影響因素在 λ=1 水平下分為 3 類，模糊聚類分析結(jié)果見表3。

表3　開發(fā)企業(yè)影響因素模糊聚類結(jié)果

(3) 供電企業(yè)影響因素模糊聚類：利用標準化矩陣計算供電企業(yè)影響因素的綜合得分。結(jié)合綜合得分及動態(tài)聚類圖，將供電企業(yè)影響因素在 λ=0.169 水平下分為 3 類，模糊聚類分析結(jié)果見表4。

表4　供電企業(yè)影響因素模糊聚類結(jié)果

(4) 政府影響因素模糊聚類：利用標準化矩陣計算政府影響因素的綜合得分。結(jié)合綜合得分及動態(tài)聚類圖，將政府影響因素在 λ=0.234 水平下分為 4 類，模糊聚類分析結(jié)果見表5。

表5　政府影響因素模糊聚類結(jié)果

5　計算結(jié)果分析

5.1　計算結(jié)果匯總

將以上對沈陽市中高檔住宅小區(qū)供電配套設(shè)施容量 4個方面影響因素的聚類分析計算結(jié)果進行歸納整理，將模糊聚類結(jié)果的第一類別因素作為主要影響因素，將模糊聚類結(jié)果的第二類別因素作為次主要影響因素，其余為次要影響因素供電設(shè)施施工進度。

5.2　主要影響因素分析

(1) 供電可靠性。中高檔住宅小區(qū)主要戶型面積相對也較大，小區(qū)戶數(shù)相對較多，居民收入相對較高，家用電器種類也較多，用電需求較大，且對電力消費相對不敏感。因此，對于中高檔住宅小區(qū)居民，保障其供電可靠性，是供電配套設(shè)施容量確定的第一首要前提。

(2) 供電配套設(shè)施投資。沈陽市住宅小區(qū)供電配套設(shè)施投資，通常情況下是由開發(fā)企業(yè)進行投資建設(shè)。根據(jù)遼寧省政府頒布的《關(guān)于新建住宅供電工程建設(shè)收費標準的通知》，開發(fā)企業(yè)對供電配套設(shè)施的投資包括所有供配電設(shè)施的設(shè)計、材料和設(shè)備的購置、安裝、調(diào)試、運行等費用。供電配套設(shè)施容量越大，材料、設(shè)備的購置等費用就會越高，開發(fā)企業(yè)的利潤就會從而降低。開發(fā)企業(yè)遵循企業(yè)利益最大化的原則，在滿足居民用戶正常供電配套設(shè)施容量需求的基礎(chǔ)上，會盡量降低供電配套設(shè)施容量，從而減少材料、設(shè)備購置等費用，以獲得更大的利潤。因此，開發(fā)企業(yè)的供電配套設(shè)施投資對于沈陽市中高檔住宅小區(qū)供電配套設(shè)施容量有較大影響。

(3) 供電設(shè)施故障率。中高檔住宅小區(qū)在住宅小區(qū)中的比例所占最大，因此整體的用電需求最多。對于供電企業(yè)，要充分保證中高檔住宅供電設(shè)施故障率低，可以減少維修管理費用。根據(jù)已建成的中高檔住宅小區(qū)出現(xiàn)的供電配套設(shè)施的故障率，為多大的供電配套設(shè)施容量能夠滿足中高檔住宅消費對象的需求提供依據(jù)。

(4) 電器產(chǎn)品發(fā)展水平。隨著科技水平的進步和居民對生活品質(zhì)需求的提高，中高檔住宅小區(qū)家用電器的種類和數(shù)量日益增加，其增長勢必會受到供電配套設(shè)施容量的制約。若供電配套設(shè)施容量不能滿足居民家用電器對電量的需求，易導(dǎo)致居民用戶跳閘等狀況，甚至會導(dǎo)致住宅小區(qū)整體供電系統(tǒng)的損壞，極大地影響居民正常的生活。因此，家用電器發(fā)展水平在一定程度上影響著供電配套設(shè)施的容量確定。

(5) 資源節(jié)約重視程度。政府對資源節(jié)約的重視程度極大地影響著電力資源的合理配置。在住宅小區(qū)供電配套設(shè)施建設(shè)過程中，若住宅小區(qū)供電配套設(shè)施容量確定的過大，則相應(yīng)的供電配套設(shè)施投入就過大，從而造成了資源的不必要浪費。中高檔住宅小區(qū)在住宅小區(qū)中所占比例較大，如果能加強對中高檔住宅小區(qū)的電力資源節(jié)約，可以在很大程度上提高整體資源的節(jié)約。因此，政府對資源節(jié)約重視程度是影響住宅小區(qū)供電配套設(shè)施容量的一項重要因素。

(6) 供電經(jīng)濟效益。如果供電配套設(shè)施容量設(shè)置的過大，所產(chǎn)生的無功功率就會偏大，供電企業(yè)所承擔的成本相應(yīng)增多，經(jīng)濟效益就會降低。反之，供電企業(yè)所承擔的成本就會降低，供電經(jīng)濟效益就會提高。因此，在住宅小區(qū)供電配套設(shè)施容量的確定過程中，供電企業(yè)的供電經(jīng)濟效益也是一項重要因素。

6　結(jié) 語

運用模糊聚類方法，分析沈陽市中高檔住宅供電配套設(shè)施容量的主要、次主要以及次要影響因素，提出在中高檔住宅供電配套設(shè)施容量設(shè)計時，應(yīng)該重視供電可靠性、供電配套設(shè)施投資、供電設(shè)施故障率、電器產(chǎn)品發(fā)展水平、資源節(jié)約、供電經(jīng)濟效益，為滿足中高檔住宅消費者的生活需要，提供合理的供電配套設(shè)施容量。

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