基于改進CRITIC-熵權法的電網發展經營綜合評價體系研究

摘 要：對于電網的發展經營進行科學、準確、差異化的綜合評價，有利于供電企業找到電網發展經營過程中的優勢與缺失，為供電企業未來的進一步發展或補錯提供重要的參考依據。鑒于此，根據目前國內某些縣級供電公司的發展經營現狀，提出了一種基于改進CRITIC-熵權法與聚類分析進行差異化評價的電網發展經營綜合評價體系。首先比較了CRITIC法、改進CRITIC法以及熵權法的原理和優劣，并闡述了選擇改進CRITIC-熵權法的原因；然后利用寧夏18家縣級供電企業電網發展經營相關數據確定了基礎指標權重，并對18家供電企業進行了評分和對比；最后利用聚類分析將18家供電企業所在地分為4類，并確定了差異化指標權重，在差異化指標權重的基礎上對供電企業重新打分并進行了分類診斷。

關鍵詞：CRITIC-熵權法；聚類分析；電網發展；指標體系；綜合評價

中圖分類號：TM715" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2023）18-0001-07

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.18.001

0" " 引言

在國家電網越來越重視電網業務和企業管理體制建設，大力推進公司發展方式和電網發展方式轉變的背景下，電網發展經營綜合評價體系作為能夠科學、準確、細致反映供電企業電網發展和生產經營情況的重要參考標準，可以幫助企業降低生產成本和管理成本，提高技術水平和經營效益[1-2]。縣級供電企業作為配電網運行、管理的直接負責單位，是供電企業數據管理和維護的源頭。然而，由于管理體制、人員結構、設備水平、經營理念、區域差異等種種原因，縣級供電企業電網的發展程度與經營效果一直與電力公司總體目標存在較大差距。與此同時，隨著電力體制改革的推進，市場化交易電量逐漸增加，縣級供電企業的精益管理和縣域電網精準投資已成為電力公司考核的重要環節。因此，考慮構建縣級供電企業配電網發展經營綜合評價體系是十分有必要的，也是解決現存問題的重要基礎[3-4]。

現在已有許多研究工作涉及電網發展經營評價體系的構建，如文獻[5]提出了一種基于數據挖掘的縣級供電企業經營與發展分析方法，應用相關性分析、聚類分析、數據包絡法等多種數據挖掘技術和診斷分析方法針對山東省范圍內縣級供電企業生產經營和電網發展成效進行分析，為精準開展配電網投資提供依據；文獻[6]構建了基于多算子層次分析模糊評價的電網安全與效益綜合評價指標體系，并利用該方法對電網的綜合屬性進行評價，從而為電網企業完善電網規劃布局、總結分析運行經驗提供對比分析及指導；文獻[7]研究了博弈論和灰色關聯度在區域電力市場運營效果評價指標體系中的應用，并對我國六大區域電力市場的運營效果進行了綜合評價；文獻[8]則概括了一種電網運營效率全視角綜合評價方法，并利用該方法對某省級電網的運營效率進行綜合評估計算。但以上研究往往聚焦于電網運營效率與安全運行的評價，而缺乏對于電網發展經營綜合水平落后原因的深究。

在評價體系的構建上，由于單一的主觀賦權法或客觀賦權法受主客觀因素影響較大，常采用組合賦權法的方式盡量避免誤差。因此，改進的CRITIC-熵權法可以一定程度上結合改進的CRITIC法與熵權法所衡量的評價指標的不同要素，提高評價指標賦權的準確性。同時，考慮到不同地區經濟發展等條件的不同，利用聚類分析的方法將供電公司所在地區進行分類，并利用分類標準將評價指標進一步差異化賦權，從而可以得到考慮各地區經濟發展等狀況的差異化的電網發展經營綜合評價體系。

本文基于以上方法總結了電網發展經營的具體評價步驟，并通過18個寧夏縣級供電企業的數據，結合當地電網發展經營現狀與目標，構建了相應的電網發展經營綜合評價體系。該綜合評價體系可以基于改進的CRITIC-熵權法與聚類分析后的差異化模型對縣級供電企業的各項指標分別做出基礎和差異化的評價，并通過具體評分對各供電企業的各項指標進行分析，找出電網發展經營的優點與不足，方便各企業進行未來的發展規劃，從而提高電網的綜合發展經營水平。

1" " 綜合評價體系構建

1.1" " 評價指標體系

電網發展經營綜合評價系統是一個非線性的復雜系統，需由多個具有內在聯系的指標按照一定的結構層次組合在一起構成指標體系。在建立評價指標體系時，應在充分考慮數據收集的可操作性的同時兼顧對整個系統各方面重要要素現象評估的全面性。在此基礎上，評價指標體系的構建還應考慮以下原則：一致性、可測性、可比性、相互獨立性以及整體完備性等[9-10]。

基于指標體系構建原則，結合各地縣級供電企業發展現狀及未來經營目標，本文采用的縣級供電企業電網發展經營綜合評價體系分為電網發展和生產經營2個一級指標，共9個二級指標，32個三級指標。其中，電網發展部分包含5個二級指標，即供電能力、電網結構、技術裝備、供電質量和智能化；生產經營部分包含4個二級指標，即經營業績、發展投入、安全生產和供電服務。

1.2" " 具體評價步驟

本文中電網發展經營綜合評價體系的構建流程主要分為以下6個步驟：

1）收集數據，并進行標準化處理。根據評價對象的選擇，收集各評價對象所有評價指標體系內的指標數據，數據寬度一般為兩年。對照指標標準化處理函數，將所有實際數據都轉化為標準化數據，標準化數據的范圍為0～100。

2）確定指標權重。以1.1介紹的評價指標體系作為賦權基礎，分層級分析，并結合專家組意見，計算出各評價指標的權重。

3）計算評價結果。根據已得各評價對象的標準化數據和各評價指標的權重，計算得到各評價對象的評價結果，得分結果范圍為0～100分。

4）聚類分析。選取經濟社會類指標作為聚類指標，統計各評價對象的聚類指標數據，并對所有評價對象進行聚類，聚類結果將評價對象分為4個類別。

5）制定評價標準。根據各類別評價對象的社會經濟指標特征，制定相應的評價標準，并要求經濟社會環境好的地區評價標準高于經濟社會環境較差的地區評價標準。

6）綜合分析。根據聚類結果中各評價對象所歸屬的類別以及該類別的評價標準，對評價結果進行綜合分析，針對未達到所屬類別評價標準的評價對象進行原因分析。

具體評價流程如圖1所示。

2" " 評價指標權重確定與聚類分析

2.1" " 改進的CRITIC法與熵權法

CRITIC法為客觀賦權法的一種，其基本原理是基于評價指標間的辨別力和沖突性來確定指標的客觀權數。評價指標針對不同樣本取值的變化大小反映該指標的辨別力，變化越大，則其辨別力越強；而各指標之間的相關性大小則反映評價指標的沖突性。因此，一般分別用標準差與相關系數來衡量指標辨別力和沖突性的大小及方向[11]。如公式（1），σj表示第j項指標的標準差，而rij為第i項指標與第j項指標之間的相關系數，Cj′表示第j項評價指標代表的綜合信息量，通過歸一化操作，由公式（2）即可得到第j項評價指標的客觀權重Wj′。

然而，帶量綱的標準差σj并不能直接比較不同指標的辨別力，且相關系數rij可正可負，并不能完全體現指標間的沖突性。為此，采用改進的CRITIC法，如式（3）（4）所示：

式中：xj為第j項指標的平均值。

可見，改進的CRITIC法利用標準差系數衡量指標的辨別力，用（1-|rij|）衡量指標間的沖突性，很好地解決了傳統CRITIC法面臨的問題。

熵權法同樣是一種客觀賦權法，其中，熵的概念來源于熱力學，后由信息論的創始人Shannon將其引入信息論。熵實質上是對系統狀態不穩定性的一種度量，在評價指標時，熵取值由0到1。當熵值為最大值1時，表明被評價對象在某一指標上的值完全相同，這意味著該指標沒有向決策者提供任何有用信息，因此熵權為0。反之，當熵值較小時，被評價對象在某一指標上的值相差較大，因此決策者應更加關心這項指標，此時熵權較大[12]。

利用熵權法確定指標權重的步驟如式（5）～（7）所示：

式（5）求出指標的出現概率Pij，接著式（6）通過概率算出第j個指標輸出的熵Ej，最后由式（7）得到第j個指標的熵權W2j。式（6）中K=1/ln m，由于0≤Pij≤1，因此0≤Ej≤1。

2.2" " 改進CRITIC-熵權法

考慮到2.1介紹的兩種方法的優勢，在通過式（3）～（7）分別計算出改進CRITIC法和熵權法下評價指標權重W1j、W2j后，利用改進CRITIC-熵權法，即式（8），構建組合權重計算模型。通過拉格朗日法求解模型后即可得到各評價指標的綜合權重為Tj[13]。

式中：Sij為經過無量綱化處理后的評價指標體系矩陣。

當需要計算某一評價對象的評價值時可用式（9）：

2.3" " 聚類分析

因各縣級供電公司所在地自然地理條件、用電量、經濟發展等因素存在差異，將所有縣級供電公司按同一套評價標準評分是不合理的。因此，需要通過聚類分析的方法先確定供電公司的分類，然后根據不同的分類情況在基礎評價指標矩陣上進一步差異化權重[14]。

將所有指標均作為聚類指標，供電企業作為聚類對象，通過聚類，使同一個分類中不同的聚類對象盡可能彼此“相似”，而不同分類間盡可能彼此“相異”。

通過對需要評價的指標進行比對發現，系統聚類法更適用于本文研究，因此選用系統聚類法中的組間連接法，用公式（10）確定不同分類的兩兩樣本間距離。

3" " 案例分析

本節案例分析使用寧夏地區18個縣級供電公司所提供的數據，根據1.2介紹的具體評價步驟，分步驟構建適合當地具體情況的電網發展經營綜合評價體系。

3.1" " 確定指標權重

通過2.1、2.2介紹的改進CRITIC-熵權法，結合具體評價指標可得到表1。

從表1可以得出電網發展和生產經營同等重要。對電網企業來說，最重要的是為客戶提供穩定、連續、安全的電力供應，所以在電網發展部分，供電能力、電網結構和供電質量指標的權重相對較高，智能化及技術裝備指標的重要性相對較低。從生產經營的角度來看，安全生產為重中之重，所占權重最高；供電服務作為反映用戶體驗的重要指標，所占權重排名第二；經營業績、發展投入等內部管理類指標次之。

3.2" " 計算評價結果與對比分析

通過3.1得到的各指標權重值以及18個縣級供電公司每項評價指標的具體數據，對所有供電公司進行0～100打分，并對比2015年與2019年各項分數情況，得到表2。

18個縣級供電企業2015年評價結果和2019年評價結果的變化趨勢圖如圖2所示。

從表2和圖2中可以看出，在相同指標體系及權重設計的前提下，相比2015年評價結果，2019年綜合評價得分為正向增長的供電企業有17家。其中，海興和海原縣供電公司綜合評價結果變化率達到了13%以上，表明這兩個地區2019年在電網發展和生產經營方面加強投入，并取得了較好的成果。此外，同心縣供電公司綜合評價結果相比上一年是下降的，表明其在生產經營方面的投入不夠，或者說，產生的效益不夠明顯。

3.3" " 聚類分析與確定差異化指標權重

利用2.3節介紹的方法對寧夏18個縣級供電企業的外部指標和內部指標分別進行聚類分析。以SPSS軟件作為聚類平臺，輸入實際數據，選擇分類處理，并選用系統聚類法中的組間連接法得到以下4種分類。

1）靈武市、惠農、平羅縣、青銅峽市。第一類地區的特征為GDP總量均超過150億元，相應的人均GDP也較高，且GDP增速處于中上水平，用電量都在10億kW·h以上，處于中上水平。

2）永寧縣、中寧縣、賀蘭縣、三營。第二類地區的特征是GDP總量較高，在100億～150億元區間內，用電量普遍較高，人均GDP處于中間水平，但是GDP增速較慢。

3）鹽池縣、西吉縣、同心縣、海原縣、彭陽縣、海興。第三類地區的特征是GDP總量一般，在50億～100億元區間內，除海興和海原縣（4%和0.34%）外，其他地區GDP增速較快，均在10%及以上。

4）隆德縣、涇源縣、紅果子、紅寺堡。第四類地區的特征是GDP總量較低，均不到30億元，除紅果子（5萬kW·h/人）外，其他地區人均用電量均較低，均低于1萬kW·h/人。

根據以上4種分類，對寧夏縣級供電企業電網發展經營綜合評價體系差異化權重進行計算，按照表3～5的步驟得到各類地區差異化指標權重結果。

根據差異化權重結果可以發現，以供電能力為例，在評分過程中，供電能力在第四類地區被認為是最重要的，在結果中第四類地區的供電能力權重為0.318，高于基準權重0.265和其他地區的差異化權重，這說明差異化權重設計模型是科學合理的，所得到的差異化權重在一定程度上可以反映出不同類別地區的差異性。同理可計算出生產經營類二級指標差異化權重以及相應的三級指標差異化權重。

3.4" " 差異化評估與分類診斷

在聚類分析基礎上，結合各類地區差異化權重結果，可以得到考慮差異化的評估結果。各縣級供電企業得分情況如表6所示。

從表6可以看出，在考慮了差異化權重后各縣級供電企業得分排名有所變化：三營縣和永寧縣排名各下降1，隆德縣和平羅縣排名各上升1，涇源縣排名上升2，海興排名下降2。

通過差異化評估的結果對4種地區進行分類診斷：

1）第一類地區包含4個縣公司，綜合評價的平均分為92.86分，其中，最高得分為惠農（95.08分），最低分為青銅峽市（88.37分），其各維度得分雷達圖如圖3所示。

根據圖3可知，在電網發展方面，4家公司大部分指標發展均比較良好，尤其是惠農供電公司的指標得分都在85分以上（除發展投入外），而且90分以上的維度惠農占了77.78%；在生產經營方面，4家公司除發展投入得分較低外，其余指標均表現良好。

總體來看，這一類地區經濟社會發展水平較高，電量負荷較大，有力推動了地區電網發展和生產經營水平提高，而且在綜合評價結果中占據靠前位置。但它們在電網發展中也存在一些問題，比較突出的是青銅峽市的主變N-1通過率偏低、停電時間較長以及平羅縣的供電可靠率低；生產經營整體較好，但也存在發展投入得分不夠理想的現象。

2）第二類地區包含4個縣公司，綜合評價的平均分為91.62分，其中，最高得分為賀蘭縣（96.5分），最低分為三營（85.48分）。這一類縣公司社會人口環境較好，電網發展環境一般，但經濟發展較為迅速，其各維度得分雷達圖如圖4所示。

由圖4可以看出，在電網發展方面，第二類地區整體表現良好，各指標幾乎均超過了79分，其中三營和中寧縣在供電質量上表現較差，主要原因在于供電可靠率低，停電時間長，這也是其電網發展方面面臨的主要問題；在生產經營方面，該地區整體表現較好，除三營的發展投入、經營業績以及永寧縣的發展投入指標相對較低外，其他指標評分均在85分以上。

3）第三類地區包含6個縣公司，綜合評價的平均分為87.06分，其中，最高得分為鹽池縣（90.64分），最低分為同心縣（83.14分），其各維度得分雷達圖如圖5所示。

從圖5可以看出，6家公司整體表現一般。在電網發展方面，它們的問題較為突出，尤其是在供電質量方面，各家公司表現均較差，例如海興和西吉縣在供電質量一項的得分均為65.52分。低分的主要原因是其供電可靠率低，停電時間長。在生產經營方面，各縣公司的經營業績維度和發展投入表現一般，主要原因在于綜合線損率偏高，導致該項指標得分明顯低于其他地區。

總體來看，這類地區的經濟總量不大，但增長速度較快，外部環境對電網發展和生產經營產生了一定的推動作用，電網投資帶來的電量增長效益表現較為明顯，但電網發展略落后于經濟增長，進而導致該類地區的電網發展指標整體弱于其他地區。

4）第四類地區主要包含4家供電企業，綜合評價的平均分為90.16分。最高得分為紅果子供電公司（94.06分），最低得分為隆德縣（86.29分）。這一類縣公司電網發展環境相對較差，經濟發展速度也一般，其各維度得分雷達圖如圖6所示。

對比第四類地區4家公司的雷達圖可以看出，其在電網發展方面整體表現較好，但隆德縣在供電質量維度得分偏低，僅為65.52分，主要原因在于其供電可靠率偏低。在生產經營方面，該地區的主要矛盾在于經營業績與發展投入。例如，隆德縣在經營業績維度得分僅70.02分，紅寺堡和紅果子在發展投入維度得分僅63.33分，主要原因在于地區經濟環境限制，導致其投資效益不明顯以及經營業績較差。

總體來看，這一類地區社會經濟發展較差，電網建設和生產經營都受到一定程度的影響。尤其是在電網發展方面，除個別地區外其他地區各項指標均表現一般，但在供電服務和安全生產方面表現較好，從而使其整體評分并不比第二類和第三類地區差。

4" " 結論

本文構建了可以對電網發展經營進行差異化評價的綜合體系，并在1.2給出了具體的評價步驟。在分析了CRITIC法、改進CRITIC法和熵權法的優劣后，提出了使用改進CRITIC-熵權法確定評價指標權重，并通過聚類分析將供電公司分類以進行進一步的差異化評價。根據以上工作，結合寧夏18家縣級供電企業的相關數據，本文得出了這18家供電企業在電網發展和生產經營方面的參考評價分數。通過將2015年與2019年的評分進行對比，分析了供電企業在這幾年內各方面發展的進步與不足。并通過聚類分析，將18家供電企業所在地區根據用電量、經濟發展等因素分為4類，從而在原有評價指標權重的基礎上得到差異化指標權重。利用差異化指標權重重新為18家供電企業打分，部分企業的得分與排名出現變化，且變化符合分類時的期望，體現了這種差異化權重的合理性。后續通過基于差異化權重的分數評價對4類地區進行了分類診斷，結合地區分類特點分析了形成各地得分情況的原因，并提出了相應的改善措施。然而，本文研究主要是針對縣級供電企業，研究方法能否推廣應用于所有供電單位是后續研究需要思考與解決的問題之一。

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收稿日期：2022-07-08

作者簡介：韓一鳴（1990—），男，河南鄭州人，碩士，工程師，主要從事電網規劃研究工作。

徐鵬飛（1992—），男，寧夏銀川人，碩士，助理工程師，主要從事配電網規劃研究工作。

宮建鋒（1986—），男，內蒙古赤峰人，工程師，主要從事電網規劃研究工作。