基于灰色關聯的電纜改造工程費用因子重要度評價

易 濤， 張一凡

(華北電力大學 經濟與管理學院， 北京 102206)

0 引言

根據國家電網公司“三集五大”體系建設方案中“大檢修”體系建設的要求，為實現“集團化運作、集約化發展、精益化管理、標準化建設”，應該以安全穩定生產為基礎，以降低電網設備運維檢修成本為核心，從而提高投資效率。為了提高電力設備的技術水平，保障電網運行可靠性，電網公司對技改項目的重視程度日益提高，改造工程的數量和投資額日益增加。與一般的工程項目不同，電力技術改造項目技術較為復雜，項目涉及專業多，各專業之間銜接緊密[1]。根據國家電網規定，技術改造工程包括交流變電工程、變電站全站綜自改造工程、交流繼電保護工程、交流輸電工程、直流變電工程、換流站直流控制保護系統工程、直流繼電保護工程、直流輸電工程、通信工程、通信線路工程和調度自動化系統，其中輸電工程投資一般占比較大[2]。目前我國廣泛適用的輸電工程包括架空線路和電纜線路。隨著城市化水平逐漸提高，在滿足安全可靠性的基礎上，對城市美觀的要求也越來越高。電力電纜采用地下敷設，不僅有利于維護和保養，而且能夠節約用地、鋼材和木材，從而使得地下電纜敷設成為輸電線路架設的主要方式之一。隨著應用比例不斷增加，投資額也在日益增長，需要對電纜工程造價進行重點管控。

國內外對電纜工程造價方面做了一定的研究。肖慧霞[3]基于工程造價，從理論層面分析電纜工程造價中存在的問題，探究可行的優化策略；廖家文等[4]結合工程實際，研究電纜隧道各種施工方法的原理、特性、工程量及造價指標，分析造價指標的構成，找出影響造價的關鍵因素；李東格[5]基于隨機權重權衡粒子群和支持向量回歸的組合算法，建立電纜線路工程造價評估模型；劉琰等[6]在兩種定額體系下，分別計算電纜工程各分項費用單位造價指標，并將造價指標進行數據處理，根據不同費用標準的原始數據，深入分析不同費用標準之間的費用差異形成的原因；關前鋒等[7]以某電網公司電纜隧道工程的投資情況為基礎數據，按照不同施工工法分析造價水平，探究影響電纜隧道工程造價的主要因素；Kristen R等[8]提出概率預測模型對海底電力電纜成本進行預測，提高成本預測的精度和可靠性。

通過以上分析可知，現有研究成果較多關注造價水平的測算以及造價影響因素的探究，對費用因子重要度方面的關注較少，而掌握各項費用的重要度是做好造價控制工作的重要前提。本文提出一種基于灰色關聯度分析的電纜改造工程費用因子重要度分析方法，首先構建費用因子重要度評價模型，然后通過運用灰色關聯度分析模型，利用DPS數據處理系統，分電壓等級對電纜改造工程各項費用進行數據分析，并以某電網公司2016年竣工的電纜改造工程為案例進行分析，得到各電壓等級下對工程費用影響較大的造價因素，深入挖掘影響工程造價的深層因素，提出相對應的造價管控措施。最后對該模型提出改進建議，以進一步提高精度。

1 電纜改造工程費用因子重要度評價指標體系構建

電纜線路工程的投資總費用由本體費用和其他費用組成，其中本體費用包括建安工程費和設備購置費。由于其他費用中的建設場地征用及清理費受地理位置、地區發展情況、國家政策等宏觀因素的影響，其費用是不可控的且變動較大，所以本文主要對本體費用進行探討。由于電纜工程造價高，技術改造時應在不影響工程的正常使用的前提下，遵循節約能源的原則，采用先進的安裝技術和工藝進行改造，所以本體費用中的安裝工程費用占比較大，這也體現了電纜改造工程自身的特點。為了便于比較和分析，在保證指標體系準確性的基礎上，遵循其簡單適用性的原則，本文對電纜改造工程的安裝工程費用因子重要程度進行分析。安裝工程包括電纜參數測定費、電纜主絕緣試驗費、OWTS試驗費、外護套故障點定位、電力電纜、電纜接頭等，不同電壓等級由于工程內容不同，其單位工程發生的費用略有差異[9]。根據電纜輸電工程費用性質的劃分，綜合考慮各電壓等級的發生費用，構建安裝工程費的指標體系。安裝工程費為一級指標，主材費和安裝費為二級指標，具體三級指標如表1所示。

2 基于灰色關聯度分析的電纜改造工程費用因子重要度評價

2.1 灰色關聯度分析法

灰色關聯度分析法(Grey Relational Analysis，GRA)是一種多因素統計分析方法，通過計算母子因素之間的關聯度來描述母子因素間關系強弱、大小和次序，對因素之間的聯系進行量化處理[10]。灰色關聯度是指存在于兩個不同樣本數據之間的關聯性的大小，其隨著時間或對象的差異而呈現出不同的變化趨勢。

表1 電纜安裝工程費用指標體系

關聯度的幾何含義為比較序列與參考序列曲線的相似性與距離遠近程度，如果兩序列曲線形狀相似，距離接近，則兩者關聯度大，反之，兩者關聯度就小。灰色關聯度分析法通過對動態過程發展態勢的量化分析，完成對系統內時間序列有關統計數據幾何關系的比較，求出參考數列與各比較數列之間的灰色關聯度[11]。一般情況下，與參考數列關聯度越大的比較數列，其發展方向和速率與參考數列越接近，與參考數列的關系越緊密。

相較于傳統的數理統計方法，灰色關聯分析方法對數據要求較低，不需要原始數據遵循特定的規律，適用于評價數據分布缺少規律且統計數據有限的分析對象[12]。電纜工程由于其改造內容復雜多樣，其工程造價分布難以統計，利用該方法可以對影響造價的因素進行分析，描述各因素間關系的強弱、大小和次序，從而得到對工程費用影響較大的因素，增強造價管控的力度，提高技經工作效率。

2.2 計算關聯系數

2.2.1 分析數列的確定

分析數列由參考數列和比較數列組成。其中，參考數列是反映系統行為特征的數據序列，比較數列是影響系統行為的因素組成的數據序列[13]。設參考數列(又稱母序列)為Y={Y(k)|k=1,2，…,n}；比較數列(又稱子序列)X={Xi(k)|k=1,2，…,n},i=1,2,…,m。

在電纜改造工程的安裝工程費中，將安裝費和主材費依次設為參考數列Y，相應的各分項費用設為比較數列X，由此組成分析數列矩陣，如公式(1)所示。

(1)

其中，xij(1≤i≤m，1≤j≤n，n表示工程樣本數)表示構成第j個工程安裝費(或主材費)的第i個分項費用，yi表示二級指標中的安裝費(或主材費)的單位投資。

2.2.2 變量的無量綱化

系統中各因素數列中的數據可能由于量綱不同，不便于比較或在比較時難以得到正確的結論。因此在進行灰色關聯度分析時，一般都要對數據進行無量綱化處理。常用的變換方法有最大最小標準化、均值化方法、小數定標規范化等。為了綜合考慮每個數據特征，本文采用均值化方法，按式(2)和式(3)計算：

i=0,1,2,…,m

(2)

(3)

其中，Xi(k),Y(k)分別表示第i項電纜改造工程中安裝工程費下三級費用指標和二級費用指標；Xi(l),Y(l)分別表示相應的三級費用指標和二級費用指標的平均值。

2.2.3 關聯系數的計算

灰色關聯系數表示兩個被比較序列在某一時刻的緊密程度[14]。對于電纜改造工程，引用ξi(k)表示關聯系數，其含義為第k個工程的第i項分項費用與第k個工程的安裝費(或主材費)之間的相對差值。原始數據經過無量綱變換之后，x0(k)與xi(k)的關聯系數可以按照公式(4)計算：

ξi(k)=

(4)

其中，ρ為分辨系數，其值越小，關聯系數之間的差異越大，分辨力越大，一般的取值范圍為(0,1)，具體取值可視情況而定。當ρ≤0.543 6時，分辨力最好，通常取ρ=0.5。

2.2.4 計算灰色關聯度

因為關聯系數是比較數列與參考數列在各個時刻的關聯程度值，每個時刻的數值各有不同，其信息過于分散不便于進行整體性比較[15]。因此有必要將各個時刻的信息整合，即求其平均值，用來表示比較數列與參考數列間的關聯程度，其關聯度ri按公式(5)計算：

(5)

2.2.5 關聯度排序

比較序列Xi(k)對同一參考序列Y(k)的關聯度按照大小順序排列起來，便組成了關聯序，它反映了各比較序列之間的優劣關系[16]。在電纜改造工程中，通過將不同電壓等級下各安裝工程三級指標(分項費用)對二級指標(安裝費或主材費)的關聯度進行排序，得出不同費用因子的重要程度，進而為造價的合理管控提供依據。

3 算例分析

3.1 數據來源

本文選取2016年期間某電網公司竣工投產的220 kV、110 kV和35 kV技改交流輸電工程中的電纜改造工程結算數據進行費用因子重要度分析。電纜工程50項，靜態投資4 356.45萬元，各電壓等級樣本工程分項費用占比如圖1所示。由圖1可知，安裝工程費用占比均超過95%，拆除及其他費用占比較小，對總費用的影響程度較弱，由此驗證了前文構建指標體系的合理性。線路長度的不同會對工程費用造成誤差，為了便于分析和比較，本文采用單位造價數據對電纜改造工程下的安裝工程費用因子重要程度進行分析。

圖1 各電壓等級樣本工程分項費用占比圖

在收集整理工程造價數據的基礎上，根據各電壓等級實際發生的費用選取相應的指標構建費用因子評價指標，并運用灰色關聯分析理論，借助DPS數據處理系統對各自的費用因子關聯度進行排序，找出影響單位費用的關鍵分項費用，幫助電網企業明確交流輸電電纜改造工程造價控制的重點，為公司的造價管理提供科學化的處理手段。

3.2 220 kV電纜改造工程費用因子重要度分析

220 kV電纜改造工程10項，靜態投資 1 022.65萬元，改造線路長度800 m，其中安裝工程費用1 008.10萬元，占靜態投資98.58%。通過灰色關聯分析模型，得到上述電纜改造安裝工程費用因子關聯度，如表2所示。

表2 220 kV電纜安裝工程費用因子關聯度

關聯度是表示變量之間關系緊密程度的直觀尺度，其值越大，說明比較數列與參考數列變化趨勢越一致，即三級費用指標對二級費用指標影響越明顯。通過對關聯度的排序可以得出220 kV工程下各分項費用因子對電纜安裝工程總費用影響程度的大小關系，如表3所示。

表3 220 kV電纜安裝工程費用因子重要度排序

由于安裝費中三級費用指標較多，因此僅對影響安裝費用最重要的前10項費用因子進行排序。根據表3排序結果，220 kV電纜改造工程中，電纜更換費用對安裝費影響最大，電力電纜費用對主材費影響最大。

在開展以220 kV電纜改造工程為對象的工程造價水平管控實際工作時，對于安裝費的控制，電網企業應以控制電纜更換為主，以影響程度排序在前三到四位的汽車運輸、電纜護層保護器檢修、電纜主絕緣試驗和電纜接頭局放監測、電纜穿倉為輔，推廣使用新技術、新工藝，降低安裝難度，提高投資效益；對于主材費的控制，應以電力電纜費用控制為主，深入市場調研，及時更新設備材料價格，合理控制造價。

3.3 110 kV電纜改造工程費用因子重要度分析

110 kV電纜改造工程20項，靜態投資 2 284.85萬元，改造線路長度7 550 m，其中安裝工程費用2 149.60萬元，占靜態投資94.08%，通過灰色關聯分析模型，得到上述電纜改造安裝工程費用因子關聯度如表4所示。通過對關聯度的排序可以得出110 kV工程下各分項費用因子對電纜安裝工程總費用影響程度的大小關系，如表5所示。

根據表5排序結果，110 kV電纜改造工程中，電纜主絕緣試驗費用對安裝費影響最大，電纜終端費用對主材費影響最大。

在開展以110 kV電纜改造工程為對象的工程造價水平管控實際工作時，對于安裝費的控制，電網企業應以控制電纜主絕緣試驗費為主，以影響程度排序在前三到四位的電纜參數測定、交聯聚乙烯絕緣電纜制作安裝、有限空間作業技術服務和電纜穿倉為輔；對于主材費的控制，應以電纜終端費用控制為主，抓住重點，規范前期管理，提高造價管理準確性，加強設備和材料的采購管理，控制各項費用支出，從根本上管控電纜改造工程造價水平。

表4 110 kV電纜安裝工程費用因子關聯度

表5 110 kV電纜安裝工程費用因子重要度排序

3.4 35 kV電纜改造工程費用因子重要度分析

35 kV電纜改造工程20項，靜態投資 1 048.95萬元，改造線路長度7 200 m，其中安裝工程費用 1 022.20萬元，占靜態投資97.45%。通過灰色關聯分析模型，得到上述電纜改造安裝工程費用因子關聯度，如表6所示，通過對關聯度的排序可以得出35 kV工程下各分項費用因子對電纜安裝工程總費用影響程度的大小關系，如表7所示。

表6 35 kV電纜安裝工程費用因子關聯度

表7 35 kV電纜安裝工程費用因子重要度排序

根據表7排序結果，35 kV電纜改造工程中，OWTS 試驗費用對安裝費影響最大，電纜接頭費用對主材費影響最大。

在開展以35 kV電纜改造工程為對象的工程造價水平管控實際工作時，對于安裝費的控制，電網企業應以控制OWTS 試驗費為主，以影響程度排序在前三到四位的破路面、電纜主絕緣試驗、隧道抽水、有限空間作業技術服務為輔；對于主材費的控制，應以電纜接頭費用控制為主，抓住重點，加強設備和材料的采購管理，控制各項費用支出，從根本上管控好電纜改造工程造價水平。

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