基于時空差異的電網發展路徑研究機制

毛勤鈞 何玲雁 牟高揚 賴清平

摘 要：電網是地區經濟發展重要的基礎設施，準確研判電網發展階段、科學預測電網的發展形態和方向對優化投資意義重大。本文通過建立電網發展路徑的量化評價指標體系，利用飽和發展理將對電網發展階段進行劃分為初始期、增長期和成熟期，借助分層聚類的方法從時間、空間、經濟、電網等多維度提出了電網發展路徑的量化方法，并將其分為階躍式、漸進式和平穩式三種，實現了地區電網發展路徑時空匹配，并根據時、空、經濟等特點選取典型省份G省、N省、H省、Z省、S省、B省、T省等七省從2005年到2017年的指標數據進行實證分析，結果表明該時間段湖南實現了跨越式發展，Z省、G省、N省沿著實現了平穩增長，而S省、B省、T省實現了漸進式增長。

關鍵詞：電網發展路徑;時空差異;層次聚類分析;電網發展階段

0? 引言

電網在一個國家國民經濟社會發展中具有舉足輕重的地位，不僅事關國計民生等基礎產業的運行發展，更關系到國家經濟安全等重大的戰略問題，因此，在世界各國經濟發展中成為優先發展對象。電網發展路徑與發展形態在一定的時空范圍具有許多共性，也存在一些天然的差異，因而，建立電網發展路徑的量化評價指標體系、指導地區電網企業開展發展路徑時空匹配，科學預測電網的發展形態和方向，具有重要的理論與現實意義。

1? 相關研究綜述與概念界定

1.1電網發展路徑的定義

本研究基于路徑的定義，定義了電網發展路徑。路徑指的是從起點到終點的全程路由，本研究對電網發展路徑的定義是：基于地區各自不同的發展基礎，以不同的發展速度達到各自電網形態或相同電網形態的不同階段，其演變過程構建成地區電網的發展路徑。

1.2電網發展路徑評價指標體系

由于電網發展路徑受到電網發展基礎、發展目標、發展速度等因素的影響，其中電網基礎和電網目標之間形成的速度構成了了電網路徑的完整體系，所以，建立電網發展路徑指標體系需要保持三者的一致性。為確定我國典型省份電網發展所處階段，本文在綜合分析區域經濟與電網發展水平之間的耦合關系的基礎上，考慮電網基礎和電網目標，建立表征電網發展路徑的指標體系，如下表。

本指標體系分為兩大部分分別是社會經濟類指標和電網指標，前者可細分為GDP（億元）、人均用電量（千瓦時）、常住人口（萬人）、城鎮化率（%）。后者也可細分為：容載比、人均變電容量、新能源裝機占比（千伏安/人）。

2? 研究方法與模型

本文采用分層聚類方法對樣本在不同時點進行分類，并根據指標變動速率差異分類結果闡述變化過程。為此，需要先建立樣本聚類模型。

聚類分析是根據事物本身的特征研究個體分類的定量分析方法，聚類分析方法的原則是同一類中的個體有較大的相似性，不同類的個體有較大的差異性。

分層聚類法是聚類分析中較為常用的方法，根據聚類過程可分為分解法和凝聚法。分解法是聚類開始時把所有個體（變量或觀測量）都視為屬于一大類，根據距離和相似性逐層分解，直到參與聚類的每個個體自成一類為止。凝聚法是聚類開始時把參與聚類的每個個體（變量或觀測量）視為一類，根據兩類之間的距離或相似性逐步合并，直到合并為一個大類為止。以上兩種方法是方向相反的兩種聚類過程。

實現分層聚類的方法有多種，各種方法的區別在于如何定義和計算兩項（樣本、個體、類）之間的距離或相似性。

3? 實證分析

本節先對電網發展階段進行劃分，然后根據不同省份電網發展特點進行發展路徑分析。

電網發展路徑指的是電網特征指標集從某一時點的起，多維指標同步按時間順序變化，直到研究階段結束時的終點所形成的多維空間中的路徑。

按照電網發展路徑多維指標變化的速度空間差異，本文將電網發展路徑按形態可分為三大類，即平穩型、漸進型和階躍型。平穩型指電網的主要指標在一段時間內逐年按照較低的速度增長。漸進型指電網的主要指標在一段時間內逐年按照中等速度增長。階躍型指電網的主要指標在短期內增速發生突變，顯著高于階躍發生前和階躍發生后的一段時間內的增速，其主要特征可以表示為圖4。

將增速聚類結果與電網發展路徑定義比對，并綜合前述電網發展階段理論，可以得到典型省份發展路徑圖，見圖6。

從圖6中可以看到，跨越型增長（紅色線連接）的省份為：N。漸進型增長（藍色線）的省份為：Z、G、H。平穩型增長（綠色線）的省份：B、S、T。

圖6中平穩型增長路徑省份（為電網發展水平良好、各電力負荷分布結構合理的省級電網，近似對應電網形態的成熟期。上述省份經濟發展水平相近，發展起點相近，發展結果相同，其中S、T處于我國東部地區，B作為特殊的行政區域，擁有其它地區無與比擬的基礎和政策優勢，表現出與中西部地區不同的發展態勢。

4? 結論與展望

本文使用分層聚類分析，在時間與空間雙維度上對電網發展路徑分類取得了較好的分類效果，與研究的預期基本相符。因此，根據地區經濟和電網基礎，用本文得到的電網發展路徑匹配其未來發展路徑，為其電網發展規劃和投資提供有益指導。

未來的研究中，可以在更長的時間跨度與更廣泛的地理區域及指標角度探究電網發展路徑分類與選擇，形成電網從起步到成熟區的全階段發展路徑，從更遠視角指導各地區電網發展。

參考文獻：

[1]曾鳴， 馬軍杰， 許文秀 等. 智能電網背景下我國電網側低碳化發展路徑研究[J]. 華東電力， 2011，39（01）：32-35.

[2]胡列翔， 徐謙， 張全明， 等. 電網發展的階段論[J]. 浙江電力， 2011， 30（12）：9-11+73.

[3]高海翔， 王小宇， 劉鋒， 等. 未來電網運行形態研究[J]. 電工電能新技術， 2014， 33（01）：58-65.

（1.湖北大學 商學院;2.華北電力大學 經濟管理系;河北 保定;3.國家電網北京經濟技術研究院 北京）