鄉村能源合作社價值指標體系及評價方法研究

摘 要：在以新能源為主體的新型電力系統建設背景下，針對鄉村新能源接入后運營管理中存在的收益問題，提出了鄉村能源合作社的價值指標體系及價值評價方法。闡述了基于目標一致性的農村能源合作社組織模式，分析了參與者的資源、能力和目標。建立了包括6個一級指標和17個二級指標的鄉村能源合作社價值鏈指標體系，提出了一種主觀權重和客觀權重相結合的組合價值指標賦權方法；改進了TOPSIS評價方法，設置絕對理想解，采用鏡像投影求解貼近度，使綜合評價更加客觀。針對包含養殖場的鄉村能源合作社，采用該研究所提方法進行了評價，所得指標優于模糊層次分析法和主成分分析法，驗證了指標體系的合理性和評價方法的有效性。

關鍵詞：新型電力系統；農村能源合作社；價值指標；主客觀權重；綜合評價

中圖分類號：F323.2 文獻標志碼：A 文章編號：1674-7909（2025）1-35-7

DOI：10.19345/j.cnki.xckj.1674-7909.2025.01.006

0 引言

2021年3月15日，中央財經委員會第九次會議提出構建以新能源為主體的新型電力系統。構建新型電力系統是推動電力行業高質量發展、實現碳達峰、碳中和目標的必要之舉。我國農村面積占比較大，地跨北寒帶、北溫帶、亞熱帶、熱帶，各種清潔資源豐富，是開發利用清潔能源的主戰場。然而，我國地形地貌多樣、人口分散，供用能系統特征具有非常明顯的地域差距，其組織運行模式依據地域差別也體現出多樣性的特點。隨著經濟和社會發展，非法人組織不斷涌現，其中典型的一種是“能源合作社”。

“能源合作社”模式起源于歐洲。21世紀初，德國能源合作社已經有800多家，主要依托太陽能、風力發電、小型生物發電站建立。有學者研究了能源合作的框架、實施方案、應用效果等［1-2］。對于地理面積受限的歐洲各國來說，能源合作被視為一種有效的需求側管理策略［3］。關于中國能源合作社的研究數據很少。分布式光伏發電合作社需要政策支持［4］。該領域的主要研究方向是如何鼓勵用戶消費新能源，促進該地區新能源的消費［5-6］，以及合作社各參與主體的利益分配機制與商業運營模式［7］。

新能源的滲透率在農村地區越來越高，用戶所關注的是新能源系統運行的經濟性［8］，鄉村能源合作組織在新能源系統運行中的優勢有必要通過價值評價來體現。指標體系的構建是價值評價的第一步，張敏等［9］提出了經濟性、可靠性、低碳性等3個一級指標，在一級指標的基礎上篩選出9個二級指標對低碳電網進行評價。李亞利［10］從技術、經濟、安全等3個方面構建了新能源電力系統儲能技術評價指標體系，并進行了評價。關于價值評價的研究，柴玉鳳［11］將模糊綜合評價方法引入電力儲備服務的社會價值評價，建立了儲備服務社會價值評價指標體系。新能源成本周期的評價也是能源供應和消費系統運行評價的重要組成部分［12］。常用的評價方法包括層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）、優劣解距離法（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution，TOPSIS）、決策試驗和評價試驗法（Decision-making Trial and Evaluation Laboratory，DEMATEL）。這些評價方法往往會結合使用，如將AHP和TOPSIS組合來評價效率［13-14］。趙會茹等［15］構建了基于博弈論組合反熵權法和分層賦權法的指標賦權方法，以及基于差商灰色關聯改進TOPSIS的信用風險評價方法。

許多研究指出了能源合作社的優勢，并闡明了其存在的價值。然而，大多數價值評價只針對某一指標，沒有系統總結鄉村能源合作社的指標體系并提出評價方法。為了解決這一問題，筆者研究了鄉村能源合作社的組織結構與參與者的能力、目標等性質，系統總結了鄉村能源合作社的指標體系，優化了指標體系的價值評價方法，為引導鄉村能源合作社的進一步發展提供思路。

1 鄉村能源合作社組織結構

鄉村能源合作社是一種實體非法人組織，參與者可劃分為能源供應者、能源消費者和輔助機構3類，每一類都存在具體化的機構和團體，如配電網、用能需求的一般農戶、具有供能能力和用能需求的養殖場、政府機關等，每一類用戶的資源、能力和目標既有聯系又有不同。鄉村能源合作社組織結構如圖1所示。

鄉村能源合作社3類參與者在資源、能力和目標上都有各自的特點，從目標來看，主要集中在安全性、經濟性、穩定性、環保性、普適性等方面，具體分析如表1所示。

2 鄉村能源合作社價值鏈及指標體系

2.1 鄉村能源合作社參與者目標訴求

針對當前電力系統、用戶、投資建設運營商、農戶、養殖場等各方的需求，總結能源合作參與者目標如表2所示。

2.2 鄉村能源合作社價值指標體系構建

鄉村能源合作社的參與者有不同的資源和能力，可以產生不同的價值，所有參與者在鄉村能源合作社運行環節的價值形成一個價值鏈。挖掘各參與者的訴求與價值取向，構建鄉村能源合作社的價值指標體系如圖2所示。

根據收集的鄉村能源合作社運行數據，分析定量指標、量化定性指標，對價值鏈進行評價，用以優化組織運行模式，常用TOPSIS進行價值評價［16］。

2.3 價值指標量化

指標中大量的定性指標需進行量化處理才能進行評價計算，采用單因素模糊理論對定性指標進行量化。

2.3.1 建立判斷集，見式（1）

[V=V1，V2，V3，V4，V5]" " " " " " " " " " （1）

式（1）中，[V1]=“very bad”，[V2]=“bad”，[V3]=“middle”，[V4]=“good”，[V5]=“very good”。

2.3.2 對調查的結果進行統計并計算隸屬度

第k位專家（或用戶）的打分結果如表3所示。

其中，a[（k）i（1≤i≤5）]是第k位專家（或用戶）針對調查對象中第i個評語Vi的隸屬度值。

對于評價指標中的定量數據，取一定量的數據進行歸一化，得到指標值。

2.4 價值指標組合加權

在指標加權時，主觀加權易受專家經驗影響，客觀加權則需要增加指標數據規模以提高模型準確性，增加計算量。通常，進行價值指標賦權時，主觀權重基于層次分析法，并經決策試驗和評價試驗法修改［17］，目標權重采用反熵權重法，結合矩估計原理，對組合權值進行計算。

對于指標數n的多級指標體系，m位專家以1～9標度法比較得出m組判斷矩陣。一致性檢查通過時，主觀權重為與最大特征值相對應的特征向量。m組權重中最大評價相似性組被消除，剩余（m-1）組權重平均值為ρ'，對權重進行校正。判斷矩陣的標度定義如表4所示。

在1～4標度法下，得到直接影響矩陣。進行標準化得到了綜合影響矩陣T和中心性矩陣[ρ\"]，見式（5）和見式（6）。

式中，[aij]、[bij]分別為方案i中指標j的標準化指標值，[Sj]表示指標j的反熵值。

針對各指標主、客觀權重，計算各項指標的主、客觀權重耦合系數見式（11）。

3 綜合評價模型及其改進

基于理想相似性的綜合評價方法TOPSIS是價值評價常用的方法。過往文獻指出，傳統TOPSIS在理想解設置和貼近度計算方面存在不足，致使評價結果可信度降低。對上述缺陷進行完善，改進評價模型如下。

3.1 指標標準化

對于m個方案和n個指標評價，對原始指標矩陣Cm×n進行標準化得Am×n，見式（13）。

4 算例分析

假設某地區有3個養殖場和100戶農戶。養殖場和農戶的屋頂鋪設了光伏發電設備，養殖場配備了沼氣發電設備。當地的綜合能源服務提供商負責新能源的收集和分配。政府對新能源電價給予優惠政策。在供暖季節，供暖公司負責供暖。根據中國北方的平均水平估算冬季光伏發電量、沼氣發電量和農民冬季平均負荷。

根據實際調研結果，設計了3種能源合作社的組織方案。

模式1：政府主導和環保優先模式，政府在鄉村能源合作社中的訴求占主導，環保性指標優先。

模式2：新能源滿負荷模式，以新能源消納為主導的模式，綜合能源服務商優先，主要涉及經濟性和環保性。

模式3：新能源比例輸出模式，經濟性和環保性優先，同時兼顧電網安全性和穩定性。

3種模式的指標估計結果如表5所示。

4.1 權重計算

給出圖2所示6個一級指標、17個二級指標的一組經驗值。一級指標的專家主觀評價矩陣如式（17）所示。二級指標的專家主觀評價矩陣如式（18）所示。

在經驗值相同的情況下，分別進行主觀權重分配、客觀權重分配和組合權重分配。主觀權重是校正后的值。次要指標的權重如表6所示，3種賦權方法結果比較如圖4所示。

通過比較可以看出，組合權重考慮了決策者的意愿和指標數據信息，權重值介于主觀和客觀之間，比單一的加權方法更有說服力。通過分析圖4中的權重可以看出，鄉村能源合作社在經濟性C2、穩定性C3和降低成本C4指標中所占比例較大，綜合權重占74.46%，這一結論與成立鄉村能源合作社的初衷一致。

4.2 價值評價及分析

為了測試改進TOPSIS的性能，使用模糊層次分析法（Fuzzy Analytic Hierarchy Process，Fuzzy -AHP）［18］和主成分分析法（Principal Component Analysis，PCA）［19-20］進行計算。計算結果如表7所示。TOPSIS值越小，越接近參考度，證明了該方案的優越性，另外2種方法的結果相反。

從計算結果可以看出，模式二是最好的。因為其對新能源的滲透沒有限制，增加了綜合能源服務提供商的權利，這增加了其在能源傳輸和交易方面的自由度，主觀評價和客觀收益相對較高。然而，在評價結果的排序上，模糊層次分析法的結果與改進TOPSIS相同。為了說明該方法的優越性，引入了靈敏度參數[δ]進行進一步比較，見式（20）。

式（20）中，θmax為評價結果的最大值，θsec為評價結果第二大值。

通過計算，改進TOPSIS的靈敏度為15.9%，其他2種方法的靈敏度分別為7.7%和6.6%。證明了改進TOPSIS在綜合評價上的優越性。

5 結束語

能源合作社是農村新能源經營管理的非法人組織。能源合作參與者的共同目標是提高能源供應和消費系統的經濟性、穩定性和環保性。筆者研究了鄉村能源合作社組織運行中的目標、價值指標體系和價值評價，得出以下結論。

總結了鄉村能源合作社各類參與者資源、能力、目標等性質，在此基礎上提出了鄉村能源合作社價值鏈2級指標體系。從經濟性、穩定性、環保性、普適性等方面提出了6個一級指標和19個二級指標，并采用主客觀結合的賦權方法對定性指標進行了量化。

改進TOPSIS對鄉村能源合作社價值指標體系進行了綜合評價。以組合權重矩陣為基礎構建加權標準矩陣，固定絕對正負理想值，采用鏡像投影法求貼近度，增強了評價結果的可信度。

通過對養殖場能源合作社的分析和價值鏈評價結果可以看出：新能源的高效利用是提高能源合作社價值的主要來源；對經濟和穩定的需求占總需求的70%以上。

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Research on the Value Index System and Evaluation Methods of

Rural Energy Cooperatives

JIA Yuchen

Hebei Agricultural University， Baoding 071001， China

Abstract： In the context of the construction of a new power system dominated by renewable energy， a value index system and value evaluation method for rural energy cooperatives are proposed to address the revenue issues in the operation and management of rural new energy integration. This article elaborates on the organizational model of rural energy cooperatives based on goal consistency， analyzing the resources， capabilities， and goals of participants. A value chain index system for rural energy cooperatives has been established， which comprising 6 primary indicators and 17 secondary indicators. A combined value index weighting method that integrates subjective and objective weights has been proposed. In order to make the comprehensive evaluation more objective， the TOPSIS comprehensive evaluation method was improved by setting an absolute ideal solution and using mirror projection to calculate closeness， making the comprehensive evaluation more objective." For rural energy cooperatives that include breeding farms， the methods proposed in this article was used for evaluation， and the obtained indicators were superior to Fuzzy-AHP and PCA， validating the rationality of the indicator system and the effectiveness of the evaluation method.

Key words： new type power system; rural energy cooperatives; value indexes; subjective and objective weighting; comprehensive" evaluation

基金項目：河北省社科基金項目“‘雙碳’目標下農村能源合作社的運營與發展研究”（HB22GL026）。

作者簡介：賈宇琛（1979—），女，博士，副教授，研究方向：電力物聯網、能源電力經濟。