新能源大規模接入背景下的電網企業規劃能力綜合評價

吳洛菲

華北電力大學經濟與管理學院

0 引言

世界經濟飛速增長，全球氣候變暖、能源危機等多種環境問題的日益凸顯，新能源發電并網異軍突起，為解決這些世界性難題提供了方向。為了順應社會發展的需要，我國加快推動能源結構轉型，大力發展風電、光伏等新能源，新能源大規模接入將成為未來電網發展的重要趨勢，電網企業作為電力供應行業的重要支柱將在其中發揮重要作用。

新能源的快速發展為電網企業提供了新的利潤增長點，但新能源所具有的間歇性、波動性的特點也為企業運營規劃帶來了新的挑戰。安全穩定的電力是保證國民經濟穩定發展的重要基礎，電網企業作為電力供應行業的重要支柱，承擔著維護電力安全可靠的必然使命，這就要求電網企業做好電網規劃，提高新能源與電網的協調發展能力。因此，在新能源大規模接入背景下，電網企業如何加強提升自身規劃能力，保障電網穩定運行是不容忽視的重要問題。為應對新能源大規模并網的行業趨勢，急需對電網企業的規劃能力進行合理評估，以提升企業規劃管理水平，保障電網安全運行。

目前，已有許多學者針對電網自身的規劃管理進行了多種角度的評價研究，這些研究主要分為兩大類，一類是從運行經濟性、供電可靠性、環境友好性等單一角度對電網進行更細化的評價，另一類是考慮多種影響因素對電網規劃做出的綜合性評價。

在單一角度的電網規劃評價中，劉洋洋[1]等通過借鑒國外學者對電網規劃的研究經驗，在對國內電網規劃進行經濟評價時，將電網投資的風險情況納入考量范圍，使得電網規劃經濟評價更具有實際意義。金正軍[2]對電網規劃的環境影響評價進行了較為系統的研究，提出了環境影響識別的方法，建立了考慮環境影響的基于全生命周期管理的電網規劃模型，并在實例分析中取得了良好的效果。

在電網規劃的綜合性評價中，當前的研究已經采用了諸多評價方法開展了深入研究。王瑞蓮[3]引入熵權法確定電網規劃評價指標的權重，接著從模糊一致矩陣入手對經典模糊優選模型進行優化，克服了原有模型的缺陷，使計算更為簡便。趙萬里[4]將灰色關聯分析與模糊綜合評價相結合，克服了主觀確定隸屬度函數所產生的誤差，提高了評價的科學性與精確性。綜合評價理論的發展，也有眾多學者利用智能算法優化傳統評價模型以提高評價模型的應用范圍以及技術速度，拓寬了綜合評價領域的研究。王楓[5]等以特高壓電網為研究對象，采用遺傳算法改進支持向量機，提高了負荷預測的精度，為湖北省特高壓電網規劃提供參考依據。李曉彤[6]等應用區間理論識別電網規劃評價問題中的不確定因素，引入灰靶決策構建多指標評價模型，實現規劃方案有效比選。

在近年來電網技術日益發展的趨勢下，學者們也將電網規劃的研究對象從電網更細致地劃分到配電網、輸電網等環節進行更具針對性的評價。羌丁建[7]等建立了針對特高壓配電網規劃的指標體系，采用方案判斷矩陣進行評價。岳云力[8]等從技術和經濟兩個角度對輸電網規劃構建評價指標體系，并引入專家群體判斷法開展輸電網規劃評價。

從以上研究成果可知，當前對電網規劃的綜合評價多集中于電網本身，針對電網企業的規劃能力綜合評價極少。電網企業作為電網的運營主體，優秀的電網規劃能力是企業可持續發展的基礎，特別是現在企業正面臨新能源大規模接入的趨勢，企業應加速開展對自身規劃能力的綜合評價，以提高電網企業的規劃管理水平，為企業未來的長遠發展保駕護航。

本文以電網企業為研究對象，結合新能源大規模接入對電網企業規劃帶來的多方面影響，合理選取定量指標，構建電網企業規劃能力評價指標體系。同時，本文以組合賦權法克服以往評價指標賦權中主觀性過強的缺陷，并基于建立改進物元可拓的電網企業規劃能力評價模型，運用實際算例分析了模型的可行性。本文的研究擴大了電力行業中規劃問題的研究范圍，科學提升電網企業在新能源大規模接入條件下的規劃能力，為企業的合理規劃提供了參考依據，幫助企業貫徹低碳電力，提高核心競爭力，實現可持續發展。

1 電網企業規劃能力評價指標體系構建

電網企業規劃能力是電網企業安全穩定運行不可或缺的重要條件，規劃水平低下的電網將會影響社會生產和人民生活，威脅社會穩定。因此，電網企業需定期對自身規劃能力進行衡量、評估，對自身規劃水平有實時的認識，以便采取必要的措施防范潛在風險。建立電網企業規劃能力評價指標體系是進行系統、全面的規劃評價的有力手段。根據資料分析及調研，本文將從電網安全性、運行經濟性、新能源協調性、發展可持續性四項一級指標對電網企業規劃能力進行綜合評價，并下設21個三級指標進行更詳細的分析。

1）電網安全性

保證電力供應安全穩定是電網企業電力系統正常運行的基本條件。本文從供電可靠、輸電能力、運行效率三個角度對電網安全性進行充分反映，并設置三級指標n-1通過率、綜合電壓合格率、供電可靠率、跨省（區）輸電能力、跨省（區）交換電量、清潔能源送出、線損率、配網自動化覆蓋率、變電容載比共9個。

2）運行經濟性

電網企業作為電力市場的交易主體之一，必須保證企業運行的經濟性才能使企業有堅實的經濟基礎進行電網項目的規劃和建設。本文綜合考慮企業自身的盈利情況和對國民經濟的貢獻作用，選取產值效益和盈利能力兩方面作為二級評價指標，并下設三級指標為單位GDP 能耗、GDP 直接貢獻率、投資報酬率、銷售收入增長率。

3）新能源協調性

新能源所具有的波動性將會對電網的調度協調帶來不穩定因素，同時新能源的大規模出力還會帶來消納困難的問題，需電網企業予以重視。本文將新能源協調性對電網企業規劃能力的影響分為消納能力和規劃協調兩部分，三級指標分別為可再生能源消納量、可再生能源消納比重、變電容量與新能源的裝機比、電網與新能源電源規劃協調比。

4）發展可持續性

可持續發展是電網企業進行電網規劃的重要目標之一，電網企業可通過加大科技創新能力、重視環保意識來提升規劃管理的水平，實現自身可持續發展。本文從環境友好和創新能力兩方面衡量電網企業的規劃能力，三級指標分別為減排CO2、減排SO2、技術創新投入度、技術創新成果轉換率。

本文最終構建電網企業規劃能力的三級指標評價體系，如表1-1所示。

表1-1 電網企業規劃能力三級指標評價體系

2 基于組合賦權法和改進物元可拓的電網企業規劃能力評價模型

2.1 數據標準化處理

為減少由于指標在計量單位、經濟含義等方面存在的差異所產生的影響，需按以下公式對評價指標進行標準化處理。

對于正向指標，標準化處理公式為

對于逆向指標，標準化處理公式為

2.2 基于組合賦權法的指標權重確定

本文以序關系法確定主觀權重、熵權法確定客觀權重的組合賦權方法，對電網企業規劃能力的各項指標賦權，以減少偶然性，消除指標權重的主觀性，更利于體現數據信息的有序性。

2.2.1 確定主觀權重

序關系法是一種評價計算量較低的主觀賦權法。該方法通過征詢專家意見，實現對電網企業規劃能力評價指標進行定性排序和定量賦值。序關系法確定主觀權重的過程如下。

1）專家排序建立序關系。邀請電網企業規劃相關領域的專家，根據各評價指標重要度，對評價指標集中的指標進行主觀評價，并確定評價指標序關系：

3）評價指標重要程度的理性賦值。根據上述確定的序關系計算出相鄰評價指標間的重要度，并參考表2-1對進行理性賦值。

表2-1 理性重要度的賦值參考

表2-1 理性重要度的賦值參考

rj 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8評價指標重要度指標images/BZ_32_1858_1231_1940_1312.png與指標images/BZ_32_2034_1231_2087_1312.png相同重要指標images/BZ_32_1858_1318_1940_1399.png與指標images/BZ_32_2034_1318_2087_1399.png稍微重要指標images/BZ_32_1858_1404_1940_1486.png與指標images/BZ_32_2034_1404_2087_1486.png明顯重要指標images/BZ_32_1858_1491_1940_1573.png與指標images/BZ_32_2034_1491_2087_1573.png特別重要指標images/BZ_32_1858_1578_1940_1659.png與指標images/BZ_32_2034_1578_2087_1659.png極端重要

4）評價指標主觀賦權。當決策者給出滿足上述條件的理性重要度時，則確定指標的權重如下：

2.2.2 確定客觀權重

本文引入熵權法確定電網企業規劃能力評價指標的客觀權重，以減少主觀賦權產生的偏差。熵權法是一種利用指標變異性大小確定權重的方法。信息熵是對系統的無序性度量，熵值與指標變異程度呈負相關。在決策矩陣中，表示第個方案在第個指標屬性下的指標值。表示第個方案在第個指標屬性下發生的概率。

2.2.3 確定組合權重

將序關系法和熵值法分別確定的主觀及客觀權重，按如下公式計算得到組合權重，以提升各指標權重的辨識度。

2.3 基于改進物元可拓的電網企業規劃能力評價模型

物元可拓模型是物元理論與可拓理論的有機融合所形成的建模方法，對事物實現定性和定量的分析。該模型通過建立的維基本物元，確立各指標的經典域、值域和評價等級，計算各指標的關聯度和關聯函數，最終確定評價對象所處等級。經典物元模型在應用中易出現關聯函數無意義、距離函數受指標相對位置影響較大等缺陷，進而影響評價結果的精確性。本文通過量化經典域和待評物元，并計算新的距離函數和關聯度，建立改進物元組合賦權模型，以實現對電網企業規劃能力的精準評價。對組合賦權物元模型改進過程如下。

1）確定指標的經典域物元Rj

4）標準化處理每個經典域

5）標準化處理待評物元量值

8）確定電網企業規劃能力評價等級

得待評物元偏向相鄰等級的程度j*：

3 算例分析

本文選取A、B、C、D、E 五個省份的電網企業，收集規劃能力評價指標體系中的相關資料及數據，進行算例分析。

3.1 原始指標預處理

根據公式（2-1）-（2-3），對指標體系的原始數據進行標準化處理，結果如表3-1所示。

3.2 指標組合權重確定

序關系法和熵權法確定運營效益評價指標的主、客觀權重，由公式（2-3）-（2-8）計算得規劃能力評價指標組合權重結果如表3-2所示。

3.3 基于組合賦權法的改進物元可拓模型

3.3.1 經典域、節域和待評物元的確立及規格化處理

1）劃分評價等級

本文參考各省電網公司的指標規范以及文獻，將所提出的21個指標分為五個評價等級，分別為優秀、良好、中等、合格、差，見表3-3。

2）確定經典域

依據所列公式（2-9），確定電網企業規劃能力指標評價等級的經典域物元如下。 式中分別表示電網企業規劃能力的優、良、中、合格、差5個等級。

3）確定節域和待評物元

表3-1 評價指標預處理結果

表3-2 評價指標賦權結果

表3-3 規劃能力指標等級

4）標準化處理經典域

利用公式（2-12）對經典域進行標準化處理。標準化處理后的結果如下：

3.3.2 貼近度計算及評價等級的確定

1）關聯度的計算

表3-4 各待評物元對評價等級距離的計算結果

2）評價等級的確定

根據公式可確定五家電網企業的評價等級，如表3-5所示。

表3-5 改進物元可拓綜合評價模型關聯度結果

由上表可知，五家電網企業中僅有一家企業的電網規劃能力達到優秀水平，A、B兩家電網企業的評價等級為合格，但偏向相鄰等級的程度較大，因此偏向良好的程度更大。

4 結論

本文為了幫助電網企業提高新能源大規模接入條件下的企業規劃能力，從電網安全性、運行經濟性、新能源協調性、發展可持續性四個方面構建電網企業規劃能力評價指標體系，同時以組合賦權法實現指標賦權。本文還通過物元標準化和計算新的關聯度兩種途徑對經典物元模型進行優化，并利用所得到的改進物元可拓模型對電網企業規劃能力進行綜合評價，最后實際算例驗證了該方法在實際應用中的可行性。