世界一流城市电网评价指标体系

徐科，刘明志，张军，刘聪，殷强，罗凤章，魏炜

(1.国网天津市电力公司，天津市300010；2.天津大学智能电网教育部重点实验室，天津市300072)

世界一流城市电网评价指标体系

徐科1，刘明志1，张军1，刘聪1，殷强1，罗凤章2，魏炜2

(1.国网天津市电力公司，天津市300010；2.天津大学智能电网教育部重点实验室，天津市300072)

近年来，随着国内城市电网建设的快速发展，亟需建立科学、客观的指标体系来评价电网的运行建设水平与世界一流水平的差距。该文通过借鉴国际电力行业常用指标体系，从安全可靠、经济高效、服务优质、绿色低碳、友好互动等5个方面，筛选了能够表征世界一流电网特质的核心指标，并通过核心指标专业驱动因素的分析，层层分解形成二级指标。实例表明，本文提出的指标体系，能够全面客观地反映电网的发展水平与薄弱之处，引领电网发展的重点与方向。

世界一流；城市电网；指标体系；安全可靠；供电可靠率

0 引 言

传统的电网评价，通常从电网的某个单一特征出发，如供电可靠性[1]、经济性[2]、安全性[3]、供电质量[4]等，对电网的技术经济水平进行评价。多指标的综合评价主要集中于从电力企业的利益角度出发，对系统供电质量、运行水平，以及供电企业运营的经济性等方面进行评价，目标是在最大限度地满足供电区域内用户的用电需求的基础上，追求供电企业的效益最大化[5-6]。

近年来，随着城市电网规模的不断扩大，复杂程度不断增加，城市电网的特性越来越丰富，功能逐步增多，先进发展理念和现代化技术不断引入电网发展建设中。对于电网的综合评价，在考虑供电可靠性和经济性的同时，更要考虑电网对环境的影响以及与用户的关系[7]，提出的指标体系需要涵盖电网的规划、设计、基建、施工、设备维护、生产运行等各个领域[8]。

2012年，国网公司提出创建世界一流电网的概念:建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网，把国家电网建设成为网架坚强、安全可靠、绿色低碳、经济高效，具有强大资源配置能力、服务保障能力和抵御风险能力的现代化大电网[9]。

国际一些发达国家和地区在表征电网运行特征指标的研究方面已取得一定的研究成果。代表城市电网“世界一流水平”的英国、德国、法国、北美等国际上的一些发达国家和地区立足于本地区实际，选择了与供电可靠、经济效率和客户满意相关的指标作为衡量其建设运营水平的核心指标[10-11]。

本文通过对世界一流电网核心特质的总结，筛选出了能够表征一流城市电网特质的核心指标，并结合鱼骨图分析法[12]提炼出影响核心指标的关键二级指标。选取国际上与目标城市在经济发展、供电规模等方面相类似的先进城市电网作为对标对象，应用指标体系，分析目标电网与世界一流水平之间的差距以及产生差距的原因。对目标电网的评价分析表明，该指标体系能够全面客观地反映电网发展水平与薄弱之处，引领电网发展的重点与方向。

1 评价理论基础

1.1 综合评价分析法

系统科学理论指出，任何客观事物都是系统与要素的统一体，因此需要将评价对象作为一个整体系统进行分析，多方面、多角度地认识评价对象并进行评价。“综合评价分析法”[13-14]，就是在单项指标评价的基础上进行的，是从整体上对评价对象进行的全面、系统、科学的评价，其内容主要包括评价目标、评价对象、评价指标、评价标准和评价结果等方面。

应用于目标电网的评估，其分析步骤包括:确定研究目标，即从整体上反映目标电网的发展水平；调查研究收集先进城市电网资料，提出一流电网特征；提出评价指标和评价标准；对主要指标进行差距分析；分析存在差距的原因，并提出电网改造和建设方案等。

1.2 鱼骨图分析法

“鱼骨图分析法”通过对研究对象的影响因素的分析挖掘，按相互关联性，对各影响要素进行归类、整理，明确其从属关系，形成层次分明、条理清楚的图形，并列举出要改善某一现状或达到某一目标可能需要的若干对策[12]。由于其层次性强，对影响因素的剖析透彻等特点，该方法适用于多层指标的梳理，可表征各层指标之间支撑与被支撑，影响与被影响的关系。

应用于目标电网的评估，其分析步骤包括:选择构成电网核心特征的各方面特征目标，分别找出所有可能的要素；将找出的各要素进行归类、整理，明确其从属关系，分析选取重要因素；将各层级目标(核心指标)置于鱼骨的头部；分析影响核心指标的可能原因，尽可能多地找出影响要素；把相同的影响要素分组，在鱼骨上标出；对于各个要素，分析其影响要素产生的原因，并深入研究，提出解决方法。

2 评价指标的筛选及分层结构的建立

2.1 总体构建思路

以综合评价分析法为指导，按照“重可比，少而精；重定量，辅定性；多角度，多体系”的原则，对评价指标进行筛选。指标体系总体上分为2层，上层的核心指标根据“世界一流”电网的核心特征选择确定，具备多维度和国际可比性的特征；优先选取国际通用、常用，与国际一流水平具备可比性的指标，便于从对比中分析差距；此外，由于国际电力企业部分数据保密，获取难度较大，选取用于对标的核心指标时还需兼顾国际电力企业指标数据的可获取性。

通过对核心指标的专业驱动因素分析，将其层层分解为树状指标，组合成二级指标，选取的二级指标力求清晰明确、提纲挈领，用较少的指标全面、整体地反映一流电网的发展水平。指标体系的总体框架如图1所示。

2.2 世界一流城市电网核心特征分析

综合世界发达国家和地区的电网咨询报告[10-11]，世界一流城市电网应具备以下5个方面的核心特征:

(1)安全可靠。安全可靠供电，是一流城市电网的第一要务和最基本要求。坚强的网架、优良的技术装备和高效的运维管理，是电能生产和传输的最重要保证。

(2)服务优质。提供优质服务，是一流城市电网的最主要功能。一流的供电企业提供的服务必须是高质量、多层次、多样化的，并积极履行社会责任，以满足用户用电服务需求，塑造优秀的企业形象。

(3)经济高效。高效的经济效益，是一流城市电网可持续发展的基本保障。对于争创世界一流的供电企业，既要立足当前，又要着眼长远，在为地区经济社会发展提供坚强电力供应保障的同时，确保国有资本的保值增值，拥有长久生命力。

(4)绿色低碳。创造良好的环境效益、建设绿色环保的电网是一流城市电网的发展趋势。“环境友好、资源节约”已成为经济社会发展的未来方向。充分有效消纳清洁能源，为全社会提供高效低碳的绿色电能，是智能电网的核心特征之一。

(5)友好互动。实现与用户的友好互动，是一流城市电网未来的重要发展方向。未来城市电网不应仅仅专注于保证安全可靠供电的基本要求，还需要注重提升用户互动水平和增值服务能力，实现电网、电源和用户之间电力流、信息流、业务流的多向互动，提高电网整体运行效率。

上述5个方面的特征表明，世界一流电网是具备安全可靠、服务优质、经济高效、绿色低碳、友好互动特征，以及强大的风险抵御、资源配置、服务保障、可持续发展、用户互动能力的电网。为此设定的指标体系必须能够反映电网的供电可靠性和安全性、经济效益和环境效益以及客户服务质量，全方位、客观地评价电网的建设水平。

2.3 评价世界一流城市电网的核心指标

(1)供电可靠率。定义为不计及因系统电源不足而限电的情况下，实际供电时间与统计期内全部用电时间的百分数。该指标从停电时间、停电次数和停电范围等方面出发，以概率的形式集中反映了城市电网的供电能力和供电质量，是与“世界一流”水平对话的国际语言，能够表征城市电网在向电力用户持续供电能力方面是否达到世界一流水平。

(2)客户满意度。指标定义为客户期望值与客户体验的匹配程度，国家电网公司在同业对标体系中给出的计算公式为:客户满意度＝∑各选项满意度指数(百分制)×各选项所占比重。该指标反映了不同用户群体对电网公司提供服务的满意程度，通过满意度调查，了解客户的需求和企业存在的问题，以提供与客户需求相匹配的差异化服务。

(3)总资产收益率。指标定义为企业单位资产创造的净利润。该指标从企业收益、成本等角度反映企业的总体经营效率和企业各项经济资源的综合利用效率，是电网经济高效特征的集中体现。

(4)清洁能源消纳率。指标定义为系统可以消纳的清洁能源的比重。该指标通过反映清洁能源的接入和消纳能力，可以对清洁能源的优化配置能力进行量化，用来衡量电网可持续发展能力。

(5)互动用户比例。指标定义为通过短信、微信、手机app、互动网站、微博、拨打95598的用户比例。该指标通过反映用户参与电网互动的程度，将智能化互动水平和需求侧响应程度量化，是电网智能化水平和用户能效水平的综合体现。

2.4 评价世界一流城市电网的二级指标

应用鱼骨图分析方法，按照核心指标的特性与受影响因素的相互关联性，选取支撑各核心指标的若干二级指标。

2.4.1 安全可靠方面

电网的安全运行和可靠供电，是涵盖规划、设计、基建、施工、设备维护、生产运行等方面质量和管理水平的综合体现，其影响因素如图2所示。

网架结构水平，能够综合反映正常运行状态下的系统可靠性水平，体现供电系统对外部风险因素的抵御能力。具体表现在两个方面:一是系统联络水平，指标有“链式接线回数”、“双环网率”、“单线单变的变电站数”、“线路联络率”和“供电半径”等，考察了系统结构调整的灵活性和方便性；二是系统安全水平，“电力不足概率LOLP”、“主要断面N-2校验通过率”、“电网N-1通过率”等，是体现系统安全的最直接指标。

先进的运维技术，包括状态检修、故障抢修和带电作业等，对故障的抵御能力，是用户正常供电的重要保障。其中，“状态检修覆盖率”、“故障平均抢修时间”、“不停电作业指数”等指标，反映了运行维护工作的效率水平，检修覆盖率越高，故障抢修时间越短，带电作业能力越强，计划施工和配电设施故障引起的停电时间就越短。

高效的自动化支撑能力，是数字化和信息化时代城市电网安全可靠供电的重要技术手段。其中，配电自动化的应用和建设水平是主要影响因素，可以由“配电自动化装置的合格率、使用率、正确动作率”等指标进行表征；“线路、台区与用户信息的一一对应”是故障后用户能够恢复供电的重要保障。而“信息系统事件数”表征了各信息系统的应用处理数据的能力，其能力越强，系统对故障的分析处理能力越强，安全性越高。

持续供电能力，体现的是电网对停电发生的防范能力，电网用户频繁失电的电网，不论失电持续长短，均不能满足可靠供电的要求。供电可靠率指标通常由停电时间和停电次数计算得到，因此，故障停电时间和停电次数的相关指标所代表的持续供电水平也是可靠性的重要影响因素。其中，“故障平均停电时间”和“用户平均停电次数”是持续供电能力最直接的指标体现。除10 kV中压电网故障外，故障停电还包括低压设施故障，影响因素可由“低压故障停电时间”来表征。2.4.2 服务优质方面

客户满意度，即客户期望值与客户体验的匹配程度，在评价服务效果时，可从服务效率和服务质量两个角度考虑。在服务的效率方面，抢修和报装时限是关键因素，“供电抢修到达现场及时率”体现了抢修服务能力，“业扩报装服务时限达标率”体现了用户接电的服务效率。在服务的质量方面，合格的电能质量水平是客户满意的基本要求，“电压合格率”是表征电能质量的重要指标；基于第三方评价的“回访满意度”是评价客户满意程度的重要标准。

2.4.3 经济高效方面

企业的投资获利能力、资产利用效率、成本控制水平是企业实现经济效益的关键因素。其中，在投资获利能力方面，“净资产收益率”、“资产负债率”分别反映了企业经营的收益程度和风险程度；“单位投资增供电量、增供负荷”以及“单位固定资产售电量”反映了企业电网投资增值和盈利能力。“容载比”和“主变、线路负载率”反映了电网设备的使用效率，是企业资产利用效率的具体体现。电网的成本控制水平主要体现在全寿命周期成本、可控成本、运维成本、电能传输成本、折旧成本等方面。

2.4.4 绿色低碳方面

清洁能源利用效果可以分为清洁能源利用效率和电网对清洁能源发展支撑能力。其中，由于分布式能源在清洁能源中占较大比例，对于清洁能源利用效率的分析，可以主要考虑分布式能源的消纳能力。清洁能源发展的支撑能力，可由“清洁能源装机容量”进行表征，分布式电源装机容量和电动汽车充电设施数量是清洁能源发展支撑能力的具体体现。

2.4.5 友好互动方面

电网与用户的友好互动主要包括2个方面，一是用电信息的互动，是指采用现代通信与信息技术，实现用电及电网信息在供电企业与用户之间即时交换；二是电能的互动，是指用户根据各种激励措施，主动调整用电方式，参与电力市场交易。在用电信息互动方面，智能电表的安装是实现用户互动的重要支撑条件，是用户互动的基础，其“覆盖率”指标量化了智能电表的安装规模；“实现能效管理的用户比例”能够反映用户的用能效率情况，是互动建设水平的间接体现；而建立与用户沟通交互的平台，可以支持电网运行和电力互动交易的有效开展，衡量“远程服务”效率的相关指标可以作为这方面的二级指标。在电能的互动方面，通过需求侧管理，用户主动参与电网调节实现电网增值服务。“参与需求侧响应的用户规模”和“参与电网互动的智能家居比例”从电网的激励措施的响应情况角度，反映了用户参与电网互动的程度和积极性。

3 核心指标评价标准

基于国内外城市电网资料积累，收集整理国际城市电网相关指标并分析，并邀请多位电力专家，采用德尔菲法，将核心指标按照较差、一般、较好、一流分为4个区间，形成世界城市电网主要指标评价标准，划分结果如表1所示。

表1 世界城市电网的核心指标评价标准Table 1 Evaluation standard of core indexes for urban power network%

4 应用实例分析

4.1 评价的目标城市及对标城市概况

本文选取我国北方某典型国际港口城市作为评价的目标城市，该城市的特点是经济增速较快、负荷密度大；高端用户聚集，用电需求呈多元化，对电力服务质量要求较为苛刻。筛选国际上与目标电网在地域面积、经济发展、供电规模相类似的先进城市的电网，作为对标城市，如表2所示。

从表2可知，伦敦、新加坡、纽约等国际先进城市电网与目标电网的面积、人口、用电量等基本情况相近，可作为目标电网的对标对象。

4.2 主要指标对比及差距分析

依据表1的主要指标评价区间，目标电网与国内外先进城市电网主要指标对比如表3所示。

表2 目标城市与国内外先进城市基本情况比较Table 2 Comparison of basic information between target city and foreign advanced cities

表3 目标电网与国内外先进城市电网主要指标对比表Table 3 Comparison of core index between target power network and foreign advanced network%

将待评价的目标电网与国内外先进城市电网的主要指标进行对比，分析与世界一流电网的差距以及存在差距的原因。

4.2.1 供电可靠率

国外先进城市电网供电可靠率一般在99.98%以上，一流水平接近“4个9”水平，新加坡更达到了“6个9”水平。目标城市的供电可靠率为99.984 0%，处于“一般水平”，距世界一流水平存在一定的提升空间。造成差距的主要原因在于网架结构、自动化通信系统建设、运维体系建设等方面。

(1)从各城市的发展历程来看，上述发达国家和地区的城市建设已进入稳定期，已具备相对成熟、稳定的电网网架，而目标城市尚处在发展上升阶段，工程量大，负荷增长快。现有电网网架随着城市的规划建设还在调整变化，网架结构距离目标网架尚有较大差距，负荷转移能力不强，且带电作业率相对较低，计划停电类事件较多，是导致目标电网在供电可靠性方面与世界发达城市电网存在一定差距的主要原因。

(2)目标电网主要采用光纤通信方式，网络的建设仍然跟不上需求的增长，造成资源既有浪费又有匮乏的矛盾现象存在，所以仍需要提升配电通信网通道利用率，在安全分区和物理隔离的基础上，在10 kV通信接入网上承载用电信息采集和营销管理等多种业务。

(3)对照国际先进电网企业，其调度自动化系统整体性能和效率较高，而目标电网的调度主站系统建设管理相对滞后，大部分供电单位没有独立的配电自动化调度主站系统。今后应加快研究建设涵盖配网调度控制、生产指挥管理的电网管理系统，以提供对电网生产管理的全面技术支持。

总之，建设坚强的网架结构、完善的自动装置、发达的通信网络，实现安全可靠、运行灵活的供电方式，是今后目标电网的主要发展方向。

4.2.2 客户满意度

世界主要发达城市和地区的客户满意度大致为86～93分(百分制)。而目标电网的客户满意度指标在80分左右，较世界一流水平仍有差距。存在差距的主要原因在于故障处理机制的不合理，用户大多对停电处理的过程不够了解。为此，建立完善的预警机制，实现事前预警、事中管控、事后监督的闭环管理，确保客户能清楚每次停电处理的全过程，以加快客户满意度提升步伐。

4.2.3 总资产收益率

国际先进城市及地区电网公司的总资产收益率指标大多在3以上，目标电网公司指标为1.8，在投资经营、成本控制方面与世界一流水平存在一定的差距，整体经济效益处于“一般水平”。提高投资效率，加强专项成本管控，拓宽收入来源是今后改善经济效益的重要途径。

4.2.4 清洁能源消纳率

目标电网的清洁能源消纳率指标与世界发达国家及地区的差距不大，但并不表明在反映电网可持续发展能力的清洁能源消纳方面，目标电网已经接近“世界一流水平”。这是由于目前目标电网的清洁能源总量很低，新能源装机比重还不到10%，消纳率较易满足。当比重持续增加，弃风弃光将会成为正常的运行策略，届时该指标将有所下降。随着智能电网的发展，该指标是否能够维持在高水平上，才是衡量世界一流电网的标准之所在。为此，目标电网需要继续加强清洁能源并网的管理工作，以实现电网的可持续发展。

4.2.5 用户互动比例

目标电网的用户互动比例指标已提升至90%，相比于其他发达国家地区电网50～70%左右，目标电网的用户互动服务能力已经提升至世界一流水平。目标城市电网公司一方面通过搭建智能互动服务平台，为各类渠道提供了统一的信息共享、管理、推送等服务；另一方面，通过积极展开对智能用电和电力通信系统的研究，其技术水平日趋成熟。但互动服务的内容和模式还有待进一步完善和深化。

综合分析，与国外先进城市电网相比，目标电网建设处于“一般水平”，差距主要在供电的安全可靠率、客户满意度、经济效益等方面。今后电网的规划建设应在保持环境友好和用户互动的基础上，加强供电可靠性和公司经济效益的提升。

5 结 论

从建设世界一流电网的目标出发，本文从安全可靠、经济高效、服务优质、绿色低碳、友好互动等5个方面，筛选出了能够表征世界一流电网特质的核心指标，并基于对核心指标的专业驱动因素分析，层层分解形成各专业部门负责的二级指标。实例表明，本文提出的指标体系能够从电网运行的安全可靠性、经济和环境效益，以及满足客户需求的服务质量等角度，全方位地、客观地评价目标电网的建设水平，衡量其与世界一流水平的差距，对未来电网的规划建设具有指导作用。

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(编辑：刘文莹)

Index System for World-Class Urban Power Network

XU Ke1，LIU Mingzhi1，ZHANG Jun1，LIU Cong1，YIN Qiang1，LUO Fengzhang2，WEI Wei2
(1.State Grid Tianjin Electric Power Corporation，Tianjin 300010，China；2.Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education，Tianjin University，Tianjin 300072，China)

In recent years，with the rapid development of urban power network in China，it，s urgent to establish a scientific and objective index system to assess the gap between target network and world-class level.Learning from the commonly used index systems of international power companies，this paper selected core indexes to represent the characteristics of world-class grid form five aspects:safe and reliable，economic and efficient，quality service，green and low-carbon，and friendly interaction.Then，through the analysis on the professional driving factors of the core indexes，the second class indexes were suggested to support the first class ones.The application shows that the proposed index system can comprehensively and objectively reflect the development level and weaknesses of power grid，and lead the focus and direction of power grid development.

world-class；urban power network；index system；security and reliability；power supply reliability

TM 727

A

1000-7229(2015)11-0051-07

10.3969/j.issn.1000-7229.2015.11.008

2015-06-01

2015-10-14

徐科(1979)，男，博士，高级工程师，主要从事电网规划研究和管理方面的工作；

刘明志(1973)，男，高级工程师，主要从事电网规划方面的管理工作；

张军(1968)，男，高级工程师，主要从事电网规划方面的管理工作；

刘聪(1976)，男，高级工程师，主要从事电网规划方面的管理工作；

殷强(1990)，男，硕士，主要从事电网规划、智能电网方面的工作；

罗凤章(1980)，男，博士，讲师，通信作者，主要从事电网规划、智能电网等方面的研究工作；

魏炜(1976)，男，博士，副教授，主要从事大电网安全分析、智能电网等方面的研究工作。

国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2014AA051901)；国家自然科学基金项目(51207101，51377116)；中国博士后科学基金资助项目(2013M530113)；国家电网公司科技项目(XM2014040042804)。

Project supportedbytheNationalHighTechnologyResearch＆Development program of China(863 Program)(2014AA051901)；National Natural Science Foundation of China(51207101，51377116).