35kV雅瑶变电站项目可行性评价研究

凌盛，刘儒

(1.广西电网融安供电公司，广西 柳州 545400;2.柳州电力勘察设计有限公司，广西 柳州545000)

1 引言

项目的可行性评价研究工作能够为项目的投资决策者提供科学合理的建议，有助于工作人员更好地认识和分析项目建设过程中受到的诸如自然、技术、环境等不确定因素的影，从而为项目的投资决策提供强有力的证据［1］。

为了改革农电管理体制，提高农村电网供电能力，实现城乡用电同网同价，伴随着农村电网改造升级战略部署的敲定，新一轮农网改造升级工程将会全面提速。变电站项目是农网输变电建设的核心工程之一，为了使变电站建成后获得良好的经济、社会效益，应切实做好项目前期可行性研究报告，以供决策者参考。

农网变电站项目和主干电网变电站项目类似，可行性评价研究一般涉及技术设备条件、经济财务状况、社会环境影响等众多因素，而各因素下又包含有多个二级指标。为了综合考虑各因素及二级指标的影响，保证评价结果的全面性，可以采用模糊综合评判方法。该方法是综合决策的一种常用数学工具，广泛应用于项目的可行性评价研究工作中。以35kV雅瑶变电站项目为实例，借鉴国内学者对于变电站项目可行性评价的相关研究内容［2－5］，构建一套关于农网变电站项目可行性评价指标体系，并采用模糊综合评判法对该项目进行综合能力评价，得出具体的评价结果可直接为项目决策者提供参考依据。

2 模糊综合评判法的基本原理

运用模糊综合评判法进行项目可行性评价时，首先应构建合理的递阶层次评价指标体系，一般来说包含三层，即总的评价目标、准则层、指标层;其次计算每一层次各元素的权重系数;再次利用综合评判对指标层实施单因素评价;最后从指标层开始，选取一种模糊运算形式，依次完成因素层和目标层的评价结果。

2.1 模糊层次分析法

本文采用层次分析法(analytic hierarchy process，AHP)确定指标体系中各层次的因素权重。层次分析法是一种定性与定量相结合的多属性决策分析方法。AHP法在诸如方案选定、项目评估、工程设计、军事管理等复杂决策问题上具有广泛的实用性［6］。一般来说，由于客观事物本身的复杂性和人们主观判断的多样性，使得人们在同一准则下对不同因素的相对重要性判断不是十分准确，导致应用AHP法时，构造的正互反判断矩阵难以满足一致性条件，需要不断修正判断矩阵，直到通过一致性检验，这给AHP法应用带来了不便［7］。

为了克服传统层次分析法判断矩阵不满足一致性条件的缺点，本文采用模糊层次分析法(fuzzy-AHP，FAHP)，构造模糊一致性矩阵，无需进行一致性检验，即可完成同一准则下不同因素的权重系数计算。在传统的AHP法基础上，FAHP法做如下改进:

(1)利用所谓的“三标度法”代替“1～9标度法”构造基于优先关系的模糊判断矩阵F=(fij)n×n。其中F中的元素fij定义如下:在同一准则下，若因素i优于因素j，则fij=1;若因素j优于因素i，则fij=0;若因素j的地位等同于因素i，则fij=0.5。

(2)在F基础上，形成模糊一致性判断矩阵。计算矩阵F中每一行和ai:

然后进行如下数学变换:

记模糊一致性判断矩阵A=(aij)n×n，它是满足一致性条件的。

构造基于优先关系的模糊判断矩阵采用“三标度法”简单方便，而且自动满足一致性条件，无需进行一致性检验。

(3)通过特征向量法计算A的最大特征值λmax，对应的特征向量 w=［w1，w2，…，wn］，将特征向量 w归一化，得到权重向量

2.2 模糊综合评判法

2.2.1 评价指标体系的构建

多层次的评价指标体系一般可分为目标层、准则层和指标层，如图1所示。目标层是评价的最终目的，也称最高层;准则层直接影响目标的实现，有时候也称一级指标层或因素层;指标层是实现目标采取的具体措施，也称二级指标层或措施层。同层各指标对上层指标有影响，同时也受到下层指标的作用。

图1 递阶层次评价指标体系

2.2.2 因素集和评语集的构建

图1为典型的二级模糊综合评判模型，若准则层含有m个元素，因素集表示成U={U1，U2，…，Um}，每个因素集Ui含有mi个指标，二级指标集表示为Ui={ui1，ui2，…，uimi}。评语集是评判者对评价对象做出的各种可能评价等级隶属度组成的集合。若评语等级集合元素的个数为p个，则评语集可以表示为V={v1，v2，…，vp}。

2.2.3 相对权重系数的计算

利用上述的模糊层次分析法，分别计算不同层次各指标相对权重。图1中，准则层各因素相对于总目标的权重向量为 w=［w1，w2，…，wm］。对于一级指标Ui，各二级指标的相对权重向量为 w(i)=［wi1，wi2，…，wimi］(i=1，2，…，m)。

2.2.4 单因素模糊评判矩阵的建立

以因素Ui为例，从最底层起，对所包含的每一个指标uij(j=1，2，…，mi)，分别确定其在评语集V中各等级vk(k=1，2，…，p)的隶属度大小，得到一个评判向量Rij=(rij1，rij2，…，rijp)，从而得到模糊判断矩阵Ri(i=1，2，…，m)，它可以看成是因素集Ui到评语集V的一个模糊关系矩阵。

Rij可以利用“专家咨询法”得到:设聘请的专家组总人数为s，对于指标uij，评定等级为v1，v2，…，vp的专家人数分别为s1，s2，…，sp，那么评判向量各元素值表示为Rij=(s1/s，s2/s，…，sp/s)。

2.2.5 多层次模糊综合评判

从最底层起，对包含的所有指标进行单因素综合评判，所得评判结果作为相邻上一层评判矩阵的一个行向量;根据本层的相对权重向量和下一层评判行向量组成的评判矩阵，得到本层评判结果，将此结果作为上一层模糊评判矩阵的行向量;依次类推，最终得到目标层的综合评判结果。

以图1所示的二级模糊综合评判模型为例，评判过程描述如下:

(1)一级模糊综合评判。对于因素Ui={ui1，ui2，…，uimi}，w(i)=［wi1，wi2，…，wimi］为对应指标的权重集，Ri为单因素评价矩阵，可以做如下模糊变换来完成综合评判。

其中，“◦”代表某种模糊变换;Bi是对因素Ui的模糊综合评判集;bik(k=1，2，…，p)表示综合考虑Ui下的所有二级指标时，评判对象Ui对评语集第k个等级的隶属度。显然，Bi是评语集V上的一个模糊集合。

(2)二级模糊综合评判。由一级模糊综合评判结果，得到准则层的评判矩阵R:

将准则层相对权重向量 w=［w1，w2，…，wm］与模糊评判矩阵R做模糊变换，得总目标的综合评判结果为

3 实例分析

以35kV雅瑶变电站为实例，根据《35kV雅瑶送变电工程可行性分析报告》，参考文献［8］，分别从技术、经济、社会环境等方面对该变电站实施可行性分析，构建的递阶层次评价指标体系如图2所示。

图2 变电站可行性综合能力评价指标体系

(1)由图2分别得到因素集U和评语集V。其中，U={U1，U2，U3，U4，U5，U6，U7，U8}，据各因素包含指标，分别得到二级指标集:U1={u11，u12，u13}，U2={u21，u22，u23}，U3={u31，u32，u33}，U4={u41，u42}，U5={u51，u52}，U6={u61，u62}，U7={u71，u72}，U8={u81，u82}。假定评价等级分5个等级，分别为:很好，较好，一般，较差，很差，则评语集表示为:

(2)计算各层次指标权重。

①聘请专家小组分别对一级指标相对于评价目标的重要性程度以及二级指标相对于一级指标的重要性程度进行打分，给出评定意见，构造出基于优先关系的模糊判断矩阵P-U、U1-u1、U2-u2、U3-u3、U4-u4、U5-u5、U6-u6、U7-u7、U8-u8，并根据公式(1)分别计算出，其数值如表1～9所示。

表1 矩阵P-U及a值

表2 矩阵U1-u1及a值

表3 U2-u2判断矩阵及a值

表4 U3-u3判断矩阵及a值

表5 U4-u4判断矩阵及a值

表6 U5-u5判断矩阵及a值

表7 U6-u6判断矩阵及a值

表8 U7-u7判断矩阵及a值

表9 U8-u8判断矩阵及a值

②根据公式(2)，将上述基于优先关系的判断矩阵变换成模糊一致性矩阵，利用特征向量法计算其权重系数，结果分别见表10～18所示。

表10 模糊一致性矩阵P-U

表11 模糊一致性矩阵U1-u1

表12 模糊一致性矩阵U2-u2

表13 模糊一致性矩阵U3-u3

表14 模糊一致性矩阵U4-u4

表15 模糊一致性矩阵U5-u5

表16 模糊一致性矩阵U6-u6

表17 模糊一致性矩阵U7-u7

表18 模糊一致性矩阵U8-u8

(3)利用“专家咨询法”，建立单因素评判矩阵。例如聘请10位专家组成专家小组，对指标继电保护装置u11进行评价，其中评判结果为v1(很好)、v2(较好)、v3(一般)、v4(较差)、v1(很差)的专家人数分别为8、2、0、0、0。那么R11=［0.8 0.2 0 0 0 ］，同理可以得到其他二级指标的评判向量，从而得到各因素评价矩阵:

(4)一级模糊综合评判。模糊变换“◦”采用加权平均“*”，利用公式(4)和(5)，得准则层评判矩阵:

(5)二级模糊综合评判。将表10中准则层的相对权重向量w与由上述一级模糊综合评判得到的准则层评判矩阵R作模糊运算，得到总目标的评价结果为

(6)评判结果的处理。将评语集各模糊等级数量化，取 V={95，85，70，50，30}，综合评判结果中bj(j=1，2，3，4，5)已归一化，记C=B*RT=87.9084。

计算结果表明该变电站项目可行性综合能力评价用数值表示为87.9084，级别介于“好”和“很好”之间。

4 结论

在构建35kV变电站项目可行性评价指标体系的基础上，采用模糊综合评判法对其进行可行性综合能力评价，评价过程结合了定性分析与定量分析，结果可直接为决策者提供重要的参考价值。

在权重的处理上，本文采用模糊层次分析法，对传统层次分析法进行了改进，避免了判断矩阵的不一致问题，方便了权重系数的求解。

在对农网变电站项目可行性评价指标的选取上，有必要进一步的深入研究，建立一套合理、全面、通用的指标体系。

［1］ 张文泉.电力技术经济评价理论、方法与应用［M］.中国电力出版社，2004:39－130.

［2］ 还一兵.大丰110kV草庙变电所扩建项目可行性研究［D］.华北电力大学，2009.

［3］ 厉剑.前房子220kV变电站项目综合效益评价［D］.华北电力大学，2009.

［4］ 任懿静.输变电项目经济效益评价方法研究－以曹妃甸工程为例［D］.华北电力大学，2010.

［5］ 赵亮.变电站优质工程评价体系的构建及应用研究［D］.华北电力大学，2010.

［6］ 陶长琪.决策理论与方法［M］.北京:中国人民大学出版社，2010.

［7］ 基于Fuzzy-AHP农村变电站选址新的方法［J］.电气技术，2009，1:65－68.

［8］ 姚军芬.衡水500kV变电站项目技术经济可行性评价研究［D］.华北电力大学，2009.