電網(wǎng)運(yùn)行效率和投資效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究

邵 帥，李 銘，單政揚(yáng)

(1．國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，長(zhǎng)春 130062;2．國(guó)網(wǎng)長(zhǎng)春供電公司，長(zhǎng)春 130021)

研究確定電網(wǎng)運(yùn)行效率和投資效益(以下簡(jiǎn)稱電網(wǎng)效率效益)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)各地區(qū)進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，形成投資約束，杜絕無(wú)效投資，嚴(yán)控低效投資，為電網(wǎng)項(xiàng)目投資的決策者、管理者提供科學(xué)合理的方法和策略，對(duì)提升電網(wǎng)效率效益有深遠(yuǎn)的意義。

在建立綜合指標(biāo)體系，對(duì)多個(gè)項(xiàng)目或網(wǎng)絡(luò)以及同一項(xiàng)目不同年份運(yùn)行狀況進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)時(shí)，如果希望評(píng)價(jià)結(jié)果側(cè)重于電網(wǎng)運(yùn)行的低碳環(huán)保性，可在綜合指標(biāo)體系中增加此方面的指標(biāo)(如綠色施工指標(biāo)、新能源電源接納力度等)［1］;如果希望評(píng)價(jià)結(jié)果側(cè)重于電網(wǎng)規(guī)劃效果，可在相應(yīng)指標(biāo)體系中增加供電安全性、供電可靠性等方面的指標(biāo)［2］。綜合評(píng)價(jià)側(cè)重的角度不同，針對(duì)其建立的指標(biāo)體系各異，得出的評(píng)價(jià)結(jié)果就不同［3-4］。由于輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中承擔(dān)的任務(wù)不同，對(duì)其性能要求有別，在進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)，指標(biāo)的評(píng)價(jià)和指標(biāo)的計(jì)算方法也會(huì)存在差異［5-7］。

以下采用多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法，對(duì)某省各地區(qū)電網(wǎng)整體運(yùn)營(yíng)效率和投資效益進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。運(yùn)用層次分析法和德爾菲法建立電網(wǎng)效率效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，分析指標(biāo)數(shù)據(jù)，從而診斷電網(wǎng)中存在的問(wèn)題，最終得到各地區(qū)投資效率效益總得分，由此建立電網(wǎng)投資地區(qū)預(yù)警機(jī)制。

1 電網(wǎng)效率效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1．1 多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)分析方法

通過(guò)對(duì)研究對(duì)象的多方面分析，確定主要影響因素，設(shè)計(jì)和篩選關(guān)鍵指標(biāo)，搭建綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。收集處理數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和歸一化處理，并應(yīng)用德爾菲法確定各級(jí)指標(biāo)的權(quán)重。根據(jù)模型計(jì)算綜合評(píng)價(jià)值，得出評(píng)價(jià)結(jié)論。針對(duì)此流程，對(duì)各地區(qū)電網(wǎng)整體效率效益開展評(píng)價(jià)分析，選取信息量大且能夠反映電網(wǎng)效率效益本質(zhì)的的指標(biāo)，充分利用現(xiàn)有可靠的統(tǒng)計(jì)資料，應(yīng)用數(shù)據(jù)分析(SPSS)軟件篩選出有代表性的綜合指標(biāo)和重點(diǎn)指標(biāo)，通過(guò)對(duì)多年實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，單一電網(wǎng)項(xiàng)目投產(chǎn)后，由于相關(guān)設(shè)備調(diào)試等因素，其設(shè)備負(fù)載率逐年提升至所在地區(qū)電網(wǎng)的平均水平，短期內(nèi)的指標(biāo)值無(wú)法體現(xiàn)其真實(shí)的效率效益。以下將對(duì)電網(wǎng)各地區(qū)5年的歷史有效數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。

1．2 指標(biāo)體系構(gòu)建

設(shè)定指標(biāo)體系評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)滿分為100分，采用德爾菲法對(duì)第一級(jí)指標(biāo)運(yùn)營(yíng)效率和投資效益賦予相應(yīng)的權(quán)重，權(quán)重和為1。對(duì)運(yùn)行效率和投資效益的下一級(jí)指標(biāo)依然采用相同的方法賦權(quán)重，主變年最大負(fù)載率、線路最大負(fù)載率等所有屬于運(yùn)營(yíng)效率的指標(biāo)權(quán)重和為1。經(jīng)德爾菲法得出的各級(jí)指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)圖

1．3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的匯集與處理

各指標(biāo)的原始計(jì)算數(shù)據(jù)來(lái)源于各地區(qū)逐年可靠統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。運(yùn)行效率方面所有指標(biāo)計(jì)算周期為1年，計(jì)算時(shí)間段為2012至2015年，共統(tǒng)計(jì)4次(受記錄系統(tǒng)更換影響，2011年數(shù)據(jù)缺失)。在電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)充分的條件下，該指標(biāo)體系的應(yīng)用不僅局限于220 kV電壓等級(jí)，也可擴(kuò)展至各地區(qū)全部電壓等級(jí)。投資效益方面計(jì)算周期為5年，其中增供電量為2011至2015年逐年供電量分別與2010年供電量的差值之和。

2 電網(wǎng)效率效益單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)

應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)各二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算并開展結(jié)果分析。由于二級(jí)指標(biāo)較多，僅對(duì)部分指標(biāo)進(jìn)行闡述。

2．1 220 kV主變效率指標(biāo)

2．1．1 容載比

從2012年至2015年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中篩選出220 kV變電站相關(guān)信息，求取各地區(qū)220 kV變電站變電容量總和與網(wǎng)供最大負(fù)荷，由此計(jì)算出各地區(qū)逐年220 kV容載比，計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 各地區(qū)逐年220 kV電壓等級(jí)容載比

Q-GDW 156—2006《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》規(guī)定:220 kV 容載比區(qū)間為1．6～1．9，各地區(qū)220 kV容載比整體較高，部分地區(qū)在個(gè)別年份有超過(guò)3的情況，220 kV變電容量利用效率偏低。從表1可知，地區(qū)一220 kV容載比每年均維持在各地區(qū)較低值水平，為1．99～2．18，變化幅度較小，可用變電容量略高于地區(qū)用電需求。地區(qū)二220 kV容載比大體上呈現(xiàn)逐年增大的情況，原因在于220 kV新增主變逐年投入較多而該地區(qū)網(wǎng)供最大負(fù)荷增長(zhǎng)緩慢，其網(wǎng)供最大負(fù)荷在某一年份甚至出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)的情況導(dǎo)致變電容量與用電需求差距增大，該指標(biāo)在2015年超過(guò)3。地區(qū)三變電容量增加速度低于網(wǎng)供最大負(fù)荷增速，出現(xiàn)容載比降低的情況。地區(qū)四在計(jì)算時(shí)間區(qū)間內(nèi)沒(méi)有220 kV新增主變投入系統(tǒng)，該指標(biāo)隨網(wǎng)供最大負(fù)荷變化而反比例變化，因網(wǎng)供最大負(fù)荷逐年降低而呈升高態(tài)勢(shì)。地區(qū)五逐年網(wǎng)供最大負(fù)荷基本保持持平，該指標(biāo)呈小幅增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

2．1．2 主變年最大負(fù)載率

3）規(guī)范原則。結(jié)合高壓輸電線路檢修工作要求及相關(guān)規(guī)范要求，依托現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)和新型檢測(cè)手段，及時(shí)診斷線路故障，并在檢測(cè)過(guò)程中時(shí)刻注重積累和總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)，定期實(shí)施狀態(tài)評(píng)估。

從2012年到2015年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中篩選出220 kV變電站相關(guān)信息，求取各地區(qū)220 kV變電站變電容量總和與年最大負(fù)荷總和，由此計(jì)算出各地區(qū)逐年220 kV主變年最大負(fù)載率，計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 各地區(qū)逐年220 kV主變年最大負(fù)載率 %

由表2可知，地區(qū)一和地區(qū)三逐年220 kV主變年最大負(fù)載率保持在全省各地區(qū)較高水平，均維持在50%以上。地區(qū)二220 kV主變年最大負(fù)載率呈下降趨勢(shì)。地區(qū)四該指標(biāo)在連續(xù)三年下跌后，于2015年因最大負(fù)荷增長(zhǎng)出現(xiàn)回升趨勢(shì)。地區(qū)五主變年最大負(fù)荷逐年變化不大，近三年在變電容量不變的情況下，該指標(biāo)僅出現(xiàn)細(xì)微波動(dòng)。

2．1．3 主變年等效平均負(fù)載率

從2012年到2015年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中篩選出220 kV變電站相關(guān)信息，求取各地區(qū)220 kV變電站變電容量總和與主變正反向電量絕對(duì)值的和，由此計(jì)算出各地區(qū)逐年220 kV主變年等效平均負(fù)載率，計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 各地區(qū)逐年220 kV主變年等效平均負(fù)載率 %

由表3可知，地區(qū)一220 kV主變年等效平均負(fù)載率始終處于各地區(qū)較高水平，維持在30%以上。地區(qū)二在2013至2015年間220 kV變電站流經(jīng)電量逐年降低，并有新主變接入系統(tǒng)，故出現(xiàn)主變年等效平均負(fù)載率逐年降低的情況。地區(qū)三220 kV主變年等效平均負(fù)載率出現(xiàn)小幅波動(dòng)情況，維持在25%以上，該地區(qū)在新增主變的同時(shí)主變流經(jīng)電量也出現(xiàn)相應(yīng)增長(zhǎng)。地區(qū)四在計(jì)算期間內(nèi)沒(méi)有新增主變，主變年等效平均負(fù)載率可以反映該地區(qū)220 kV主變流經(jīng)電量的變化情況。地區(qū)五在2013年新增主變投入系統(tǒng)的情況下，存在電量增長(zhǎng)，該指標(biāo)保持穩(wěn)定，呈小幅波動(dòng)趨勢(shì)變化。考核2015年各地區(qū)主變年等效平均負(fù)載率情況可知，各地區(qū)該指標(biāo)大部分在20% ～30%，僅地區(qū)一指標(biāo)超過(guò)30%，地區(qū)四該指標(biāo)低于20%。全網(wǎng)220 kV主變運(yùn)行效率有較大的提升空間。

綜合上述3項(xiàng)指標(biāo)，可以看出:地區(qū)一220 kV變電站整體運(yùn)行效率較高，其容載比在1．99～2．18、主變年最大負(fù)載率在 56．1% ～73．7%、主變年等效平均負(fù)載率維持在30%上下，可隨該地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)情況，增加220 kV輸變電工程的投入。地區(qū)二220 kV容載比保持較高數(shù)值、主變年最大負(fù)載率和主變年等效平均負(fù)載率出現(xiàn)下降的情況，不建議短期內(nèi)投入220 kV主變。地區(qū)三220 kV容載比數(shù)值出現(xiàn)下降趨勢(shì)，主變年最大負(fù)載率大體呈上升趨勢(shì)，主變年等效平均負(fù)載率保持穩(wěn)定，可適當(dāng)投入220 kV主變。地區(qū)四在計(jì)算時(shí)間段內(nèi)無(wú)新增主變投入，隨網(wǎng)供最大負(fù)荷降低容載比逐年升高，該地區(qū)主變最大負(fù)載率和年等效平均負(fù)載率在連續(xù)下降后于2015年隨供電量和網(wǎng)供負(fù)荷的增長(zhǎng)出現(xiàn)小幅回升情況，不建議在該地區(qū)新增220 kV主變。地區(qū)五各項(xiàng)指標(biāo)均保持在較穩(wěn)定狀態(tài)，可延期增加220 kV主變。

2．2 220 kV線路效率指標(biāo)

2．2．1 線路最大負(fù)載率

以2012至2015年220 kV線路數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，按線路兩側(cè)連接的變電站所屬地區(qū)將其分配至各地市。對(duì)于線路兩側(cè)變電站所屬地區(qū)不同的情況，將該線路分配至所連接的兩個(gè)地區(qū)，即該兩個(gè)地區(qū)均包含此條線路。本計(jì)算及后續(xù)220 kV線路相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算中不考慮跨省連接線路。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算各地區(qū)220 kV線路的經(jīng)濟(jì)輸送功率與全年運(yùn)行的最大輸送功率，由此計(jì)算各地區(qū)220 kV線路整體最大負(fù)載率，計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 各地區(qū)逐年220 kV線路年最大負(fù)載率 %

由表4可知，某省各地區(qū)220 kV線路最大負(fù)載率均呈逐年降低的態(tài)勢(shì)。地區(qū)一和地區(qū)五在線路增多、經(jīng)濟(jì)輸送功率增加的情況下，最大輸送功率逐年降低，該指標(biāo)出現(xiàn)大幅度減小的情況。地區(qū)三在2015年因一條線路退出運(yùn)行導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)輸送功率降低，最大輸送功率先升后降，該指標(biāo)總體呈下降趨勢(shì)。地區(qū)四在計(jì)算時(shí)間段內(nèi)無(wú)新增220 kV線路，經(jīng)濟(jì)輸送功率保持不變，最大輸送功率連續(xù)小幅下降，該指標(biāo)呈小幅降低態(tài)勢(shì)，但地區(qū)四該指標(biāo)逐年均為各地區(qū)的最大值。

2．2．2 線路年等效平均負(fù)載率

以2012至2015年220 kV線路數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計(jì)算各地區(qū)220 kV線路的經(jīng)濟(jì)輸送功率和與全年流經(jīng)電量之和，由此計(jì)算各地區(qū)220 kV線路年等效平均負(fù)載率，計(jì)算結(jié)果見表5。

表5 各地區(qū)逐年220 kV線路年等效平均負(fù)載率 %

由表5可知，某省各地區(qū)220 kV線路年運(yùn)行等效平均負(fù)載率處于逐年降低的情況。2014年和2015年2年該指標(biāo)總體水平明顯低于2012年和2013年。其中，地區(qū)一220 kV線路流經(jīng)電量增速緩慢，在逐年投入新增線路的情況下，該指標(biāo)逐年降低。地區(qū)三在線路條數(shù)增多的情況下，流經(jīng)電量降低，該指標(biāo)呈逐年降低趨勢(shì)。地區(qū)二和地區(qū)四在2015年出現(xiàn)220 kV線路流經(jīng)電量回升，該指標(biāo)增大。其中地區(qū)四該指標(biāo)數(shù)值每年均為各地區(qū)的最大值，220 kV線路利用效率相對(duì)較高。地區(qū)五每年均有220 kV線路投入系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)輸送功率逐年增加，但流經(jīng)電量近三年處于逐年降低趨勢(shì)，該指標(biāo)數(shù)值處于各地區(qū)的最低值。

綜合220 kV線路效率部分五個(gè)指標(biāo)可知，地區(qū)一2015年線路最大負(fù)載率為56．9%，等效平均負(fù)載率為23．8%，2012至2015年重載線路逐漸減少，輕載線路逐漸增多，線路利用效率有較大的提升空間，應(yīng)利用好電網(wǎng)存量。地區(qū)三220 kV線路輸送容量有較大幅度的增長(zhǎng)，而負(fù)荷、電量增長(zhǎng)緩慢甚至降低，2015年線路等效平均負(fù)載率17．4%，對(duì)220 kV線路投入應(yīng)當(dāng)慎重考慮。地區(qū)四220 kV線路運(yùn)行指標(biāo)表明，該地區(qū)220 kV線路利用效率較高，年等效平均負(fù)載率逐年均為各地區(qū)的最大值。地區(qū)五各項(xiàng)指標(biāo)均保持在較穩(wěn)定狀態(tài)，指標(biāo)數(shù)值波動(dòng)不大，220 kV電網(wǎng)有充分的空間提升效率，建議暫緩220 kV線路項(xiàng)目的投資。

3 電網(wǎng)效率效益綜合評(píng)價(jià)

由于各二級(jí)指標(biāo)的量綱不同，正逆最佳方向各異，在計(jì)算出各地區(qū)二級(jí)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，對(duì)同一指標(biāo)采用去除量綱的極差變換歸一化算法，得到各指標(biāo)的得分比例，由權(quán)重結(jié)果計(jì)算出各地區(qū)最終得分(見表6)。

由表6可知，地區(qū)二和地區(qū)五的電網(wǎng)效率效益得分較低，地區(qū)二負(fù)荷需求逐年降低，地區(qū)五負(fù)荷需求保持穩(wěn)定且設(shè)備利用效率并不高，在滿足供電可靠性和單獨(dú)負(fù)荷需求的情況下，應(yīng)慎重考慮進(jìn)一步投資建設(shè)。

表6 各地區(qū)電網(wǎng)效率效益得分排名

4 結(jié)論

用多指標(biāo)綜合分析方法，篩選出的評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建電網(wǎng)效率效益評(píng)價(jià)體系，評(píng)價(jià)各地區(qū)電網(wǎng)多年整體運(yùn)行效率和投資效益，由最終得分設(shè)置投資預(yù)警區(qū)域。通過(guò)各地區(qū)分項(xiàng)指標(biāo)的對(duì)比分析，表明該電網(wǎng)的運(yùn)行效率的提升空間。建議進(jìn)一步加強(qiáng)投資約束，以評(píng)價(jià)機(jī)制為基準(zhǔn)，以電網(wǎng)運(yùn)行效率和投資效益為目標(biāo)導(dǎo)向，節(jié)約成本，提質(zhì)增效，避免低效投資，提升電網(wǎng)整體運(yùn)營(yíng)水平。

電網(wǎng)效率效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是針對(duì)某電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行和投資數(shù)據(jù)建立的，其研究方法同樣適用于其他電網(wǎng)。該指標(biāo)體系可運(yùn)用于該電網(wǎng)此后每個(gè)五年計(jì)劃效率效益的總結(jié)分析，做到對(duì)已投資建設(shè)情況的掌控和對(duì)各地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)情況的監(jiān)管。