基于直覺模糊集理論的柔直工程造價風險評價模型研究

梁敏欣 LIANG Min-xin；張琦 ZHANG Qi

（廣東電網有限責任公司廣州供電局，廣州 510000）

0 引言

隨著我國大規模開發風電、光伏等可再生能源，在要求外送通道中可再生能源電量占比50%以上要求下，常規的交流送出方式由于無法滿足遠距離輸送，規模小、造價高等問題，存在一定限制[1，2]。柔性技術能夠填補交流送出方式無法大規模外送需求等特點，在張北柔性直流電網等工程中得到了較好的應用[3，4]。因此，亟需結合柔性技術特點，多維度挖掘影響電網工程的風險因素，規避電網工程的造價風險。

近年來，許多學者針對考慮柔性技術的電網工程展開了研究。文獻[5]以±320kV 廈門柔性直流輸電科技示范工程為研究對象，揭示了換流變閥側單相接地故障時，網側交流斷路器無法快速切除故障和網側單相接地短路電流超標兩個問題。文獻[6]指出了柔直系統無法主動調節系統輸送的有功功率、風電機組調節過慢而導致的直流側過壓問題，而實際工程中通過采用耗能裝置進行輔助調節。文獻[7]針對柔直換流站連接弱交流電網外環控制器參數解析計算及其限制因素分析展開了研究。還有一些學者考慮柔直技術下的電網工程造價水平展開了研究。文獻[8]對電網工程全過程造價咨詢的概述進行分析，提出了電網工程各階段的工程造價管理對策。文獻[9]利用統計分析技術對電網生產技術改造工程造價風險展開了評估。文獻[10]指出了電網工程投資規模大、采購計劃復雜、施工周期較長等現實因素，揭示了電網工程造價管理存在的問題。文獻[11]給出了海上柔性直流送出系統典型方案的單位容量投資水平以及投資構成，提出了海上柔性直流送出系統造價水平控制的關鍵因素和要點。通過上述研究成果可知，從柔性技術參與電網工程展開研究的同時，指出了在電網全過程造價管理中將面臨諸多問題，需加以關注和深入研究。

基于此，現有研究成果著重探討了柔直工程下的技術、經濟層面帶來的相關問題，但是工程全過程造價也是一個關鍵問題。本文結合柔性技術下的電網工程特性，從前期決策風險、設計準備風險、建設施工風險、生產運行風險四個維度識別了工程造價風險指標，利用直覺模糊集理論對處理不確定指標展現的相關優勢，建立了電網工程造價風險評價模型，選取某示范工程進行算例分析，有效驗證了提出模型的有效性和可行性。

1 構建柔直工程的造價風險評價指標體系

1.1 柔直工程造價特點

相較于常規直流輸電而言，柔直工程建設時間較短、輸送功率較小（3-1000MW）、占地面積小，向無源網絡送電，但是柔直工程單位建造成本較高[12]。基于柔直工程全過程精準分析其造價水平，如圖1。

由圖1 可知，在柔直工程造價管理整個過程中，前期決策階段對整個工程起到了關鍵作用，能夠指導后續階段的健康發展；初步設計階段由設計單位提供柔直工程設計方案，避免出現偏差，增加柔直工程造價水平；竣工階段將是整個柔直工程的結尾步驟，對整體柔直工程進行成本結算、評價審查。

1.2 柔直工程造價風險評價指標體系

本文基于柔直工程全過程造價管理特點，從前期決策、設計準備、建設施工、竣工驗收四個維度考慮9 個風險評價指標，設計柔直工程造價風險評價指標體系[13]，具體見表1。

表1 柔直工程全過程造價風險評價指標體系

2 基于直覺模糊集理論建立柔直工程造價風險評價模型

2.1 直覺模糊集理論

20 世紀初，Atanassov 學者在模糊理論基礎上，考慮了“猶豫”狀態，能夠有效提高其評價精度，即直覺模糊集理論，如下所述[14]。

式中，A 為直覺模糊數。

定義2：X 中元素x 屬于A 的猶豫度或不確定度，即：

2.2 建立評估模型

2.2.1 構建直覺模糊判斷矩陣[15]

在柔直工程造價風險評價指標體系中，對從屬于上一層每個指標的同層指標進行兩兩比較，得到直覺模糊判斷矩陣，即：

其中，i 和j 表示直覺模糊判斷矩陣的行和列。

為量化描述柔直工程造價風險評價指標的重要性程度，定義相應的評分標度[12]，即直覺模糊數，見表2。

表2 評價標度及其含義

2.2.2 檢驗一致性及修正

對直覺模糊判斷矩陣進行一致性檢驗[14]，即：

2.2.3 計算指標權重

根據直覺模糊一致性判斷矩陣，計算各指標對上一層的權重[14]，即：

2.2.4 綜合風險評估，進行信息集結和加權處理，即：

得到柔直工程造價風險的綜合評價，即：

3 算例分析

為驗證提出模型的有效性和選取指標的合理性，選取了某典型柔直工程示范項目進行算例分析。

本文首先邀請6 位同行業專家依照表2 給出了評分標度，得到典型柔直示范工程初始數據，經算術平均得出典型柔直工程各層指標間的直覺偏好關系，具體如下：

①構建一級指標的直覺模糊判斷矩陣，即：

②構建二級指標的直覺模糊判斷矩陣，即：

同理，可得到其他指標的直覺模糊判斷矩陣。對上述直覺模糊矩陣進行變換后，得到直覺模糊一致性判斷矩陣，即：

同理，計算出各個指標的權重基礎上，每個指標的總權重，即：

得到柔直工程的總權重，見表3。

表3 總權重表

進一步對柔直工程示范項目進行信息集結，即：

得到，該柔直工程示范項目的綜合評價值，即：

在此基礎上，進一步判斷各指標對柔直工程示范項目產生的影響程度，具體見表4。

表4 一級指標對柔直工程產生的影響程度

由表4 可知，影響該柔直工程的指標順序，即A3?A4?A1?A2，也就是說建設施工風險對柔直工程的綜合效益產生較大影響，依次是竣工驗收風險指標、前期決策風險指標、設計準備風險指標等。因此，柔直工程項目的全面投資建設更加注重工程內部帶來的影響，應加以管控，盡可能降低柔直工程帶來的風險。

4 結論

全面評價柔直工程造價風險，為柔直工程的造價管控提供有益的探索。通過深入分析柔直工程全過程造價特性，得到了如下結論，如下所述：①從前期決策風險、設計準備風險、建設施工風險、竣工驗收風險四個維度考慮了9 個造價風險指標，設計了柔直工程造價風險評價指標體系。②基于直覺模糊集理論對處理不確定指標權重具有顯著優勢，本文建立了柔直工程造價風險評價模型，并選取典型柔直工程展開實例分析，指出影響柔直工程內部各個指標對其造價水平產生巨大的影響。