电网企业主网基建项目投资效益评价模型

梁俭　潘志达　孔慧超　王慧芬　李林军

摘要：模型设计项目投资效益评价指标体系，研究投资效益评价方法，以参评项目样本数据进行量化评分，形成投资效益评价模型，作为主网基建项目规划立项、前期投资决策、年度投资决策的项目优选辅助工具。

关键词：主网基建 效益评价 层次分析法 实时计算

在电网大规模建设时期，每年的投资项目支出金额十分庞大，其中主网基建类项目投资占比达30%以上，而且单个项目投资额高，决策影响甚广。从众多的项目群中甄选出既符合电网发展需求、又契合企业自身发展规划的电网建设项目已经成为企业决策的重点。

当前电网企业的普遍采用项目投资效益评价来决策项目的投资安排，但在评价指标及方法的应用中仍然存在较多问题，体现在以下几点：一是评价指标中涉及较多的主观易变因素。二是评价指标的评分方法多为模糊判断打分，需要相关评分人员对照评价标准进行人为判断，繁琐易出错。三是评价指标多大部分是反映供电区域的需求类指标，与项目自身投资效益有密切关系的价值量指标过少。四是评价方法得出的项目评分区分度低，导致作为最终的评分结果无法体现项目个体间的差异。

本文在常规的层次分析法基础上，引入评价输入指标化、评价对象聚类细分等创新解决方案，并在权重求解方法上进行优化，方便实际评价工作的开展。

一、研究现状

针对效益分析理论和项目投资评价方法，国内外都有深入的研究与应用，在不确定性和风险理论方面，Tversky和Fox在1995年发表的《风险和不确定因素的权重》以及Fox和Tversky在1998年发表的《一种观点——基于不确定因素下的决策》提出了一个两阶段模型来解释决策权重的确定过程：首先，决策者分析判断事件发生的概率，然后运用适合风险分析的概率权重函数将此概率转换获得最终的决策权重。Dale Cooper和Chris Chapman在1987年发表《大型项目的风险分析——模型、方法与案例》一书，通过模型及案例研究探讨了风险和不确定的概念，表明没有适用于所有情况的通用模型。风险分析可以分为定性风险分析和定量风险分析，定性风险分析方法一般不需要对风险进行量化，定量风险分析方法主要是通过数学方法或建立分析模型来实现对风险大小的测量和估计 [1]。

具体评价方法上，不少专家学者对电网投资效益评价的数学方法进行了深入探析，并通过指标的归一化处理和权重计算，得出了一般电网投资效益评价的综合数学模型；同时，将层次分析法、德尔菲法、有无对比法、优选组合预测、模糊综合评价法等有机融合，以建立由多方法组成的评价体系和综合评价模型的研究亦成为当前和今后的主要方向。

其中层次分析法（AHP）因具有系统、易用的特点，已经得到广泛应用，该方法由匹兹堡大学Saaty教授于70年代中期提出，于80年代初由Saaty的学生介绍到我国。

目前该方法已经有成熟的商业软件可以使用，但不论是软件还是直接应用，通常只是借助层次分析法对特定的问题进行分解，最终方案层仍然需要借助判断矩阵进行重要性排序，若一次性需要定性判断的因素太多则偏离了层次分析法的问题分解初衷。

因此，在针对方案数量较多的问题决策时，仅仅使用层次分析法便不能胜任了，需要进一步研究如何有效地解决多方案决策时的定量排序，而这方面的研究仍然较少。

二、技术方法

为克服上述现有技术存在的不足，我们构建了微观项目评价与宏观战略调整相结合的模型框架，设计了符合专家实际决策关注点的评价指标，使用业务事实数据作映射及统计归一化量化评分，并基于Excel软件实现评分表单电子化。

（一）技术方案

1、基于层次分析法构建的主网基建项目投资效益评价指标体系，并依据统计数学改进主网基建项目投资效益量化测算评分方法。

2、依据项目投资综合效益最优的总目标，使用层次分析法从电网安全、供电能力、经济效益、社会效益四个维度进行层次分解，选取各维度与项目投资相关的关注指标。其中，电网安全维度反映电网企业主网基建项目投资的安全防控要求，供电能力维度预测现状电网供电需求和电网建设投资效果，经济效益体现项目投资的财务收益，社会效益兼顾电网企业社会责任。

3、模型指标体系的选定采用德尔菲法组织业务专家进行提名投票，指标体系应既能反映电网建设需求的强弱、投资贡献效果的优差，也能预测管理要求执行情况的好坏、财务收益的高低，能普遍体现电网企业主网基建项目投资决策的关注点。

4、模型根据业务特点进行聚类细分，设置输变电工程和线路工程两类子模型，子模型的指标依据项目群的业务特点设置不同的加权权重；其中线路工程子模型不考虑容载比及平均负载率指标。

5、基于上述构建的主网基建投资效益量化评价指标体系，将投资效益综合最优目标、评价维度和评价指标项称作递阶层次因素，采用成对比较法构建各因素对上层因素的判断矩阵，通过德尔菲法将同上层因素的因素间的相对重要程度标定为1/9、1/8、…1/2、1、2、…、8、9的17个等级。（如表1）

（1）记A=（αij）nxn，其中αij为因素Si与Sj的相对重要程度，n为一次比较的指标个数，矩阵A的最大特征根对应的特征权向量ωi=（ω1，ω2，…，ωn）T即为因素对上层因素的单层排序向量，运用“方根法”求近似解：

其中，γ为加权系数，优先保障类γ取1.1，严格控制类γ取0.8。

（二）求解实现

模型使用电子表单进行模型测算，并为整个评价过程设计开发了自动化测算表单，可在模型说明指导下自行完成量化评价模型的更新及修正，有效解决了同类评价优选模型应用困难、修改复杂的问题。

1、判断矩阵的近似求解优化

传统的层次分析法应用中，成对比较法构建的判断矩阵的排序向量求解需要使用MATLAB、SPSS等专业软件进行数学编程计算，当一致性判断指标不符要求或模型递阶层次指标比较数据有变化时，还需重新进行计算，费时费力且操作要求高。

理论研究提供了近似求解计算方法[2，3]，对于指标权重测算，实际验证发现，使用和法或根法计算3阶矩阵的最大特征根向量时，偏差在2‰左右，符合权重测算应用要求[4]。

其中，求解几何平均值使用GEOMEAN函数，并使用IFERROR函数消除表格为空时的除0错误；矩阵运算使用MMULT函数，具体用法可参见软件帮助。G2∶G5、H2∶H5、I1单元格使用数组公式，在选择区域后使用Ctrl+Shift+Enter来完成确认，EXCEL会根据区域进行对应计算。

2、判断矩阵权向量自动汇总

在单独的Sheet页中按维度与二级指标的层级结构准备好权向量汇总表格，并设置公式引用各个判断矩阵的权向量测算结果，如图 3所示。依次设置将各个判断矩阵的权向量汇总到同一表格中，维度权重与二级指标权重的乘积即指标的最终权重。

这里使用常用的 EXCEL软件自带的VBA编程，设计并编写5个处理模块，实现了层次分析法使用过程的自动化辅助支撑，相关功能点如表2所示。

三、案例分析

下面结合某电网企业地市供电局的实际项目评价工作，阐述主网基建投资效益化量化评价模型的具体实施方式。

该地市供电局需要决策的主网基建类项目主要包括220kV、110kV电压等级的输变电工程及线路工程的新建项目和续建项目，主网基建项目金额大、数量少、工程影响范围大，项目对电网的安全性要求较为突出，在安全风险和电网运行方面的评价机制较为复杂。

因此不宜划分过多细分类别，以免增加评价优选复杂度，因此，将主网基建细分为输变电工程和线路工程两个子类。

该模型针对该地市局的主网基建业务特点与项目建设性质，根据项目管理需求和项目的投资目的，在借鉴行业先进企业成熟的研究成果，参考上级单位历年各专业投资计划准入指标的基础上，再结合业务专家的意见，设计评价维度：电网安全、供电能力、经济效益及社会效益。

针对各维度，通过调研访谈、数据分析等方法确定其主要影响因素，根据影响因素对投资效益的贡献大小，选取与投资效益强相关的业务指标，具体指标信息如表3表4所示。

其中，电网安全支撑指标反映电网企业主网基建项目投资的安全防控要求；供电能力支撑指标预测现状电网供电需求和电网建设投资效果；经济效益支撑指标体现项目投资的财务收益；社会效益支撑指标兼顾电网企业社会责任。具体指标的设计原由如表4所示。

以投资效益最优总目标的四个子维度为例，构建判断矩阵，并对每两个元素对上层目标的相对重要程度进行比较，某专家评判结果如表5所示。

根据模型设计的矩阵近似求解方法，计算出该专家的给出的维度间相对重要度即权向量为Wi= {0.1089，0.1887，0.3512，0.3512}T，其一致性检验指标为0.0039，符合近似性要求。类似的，将多个专家的评判结果取平均值作为各维度最终的权重。

依次测算出各维度二级指标对上层维度的相对重要权重，两者相乘，即为二级指标对投资效益最优总目标的相对重要权重，结果如表6所示。

针对具体的二级指标，根据主网基建V项目的业务特点，引入双曲线函数变换对负载率和容载比进行处理，使指标输入分值在规定范围内时评分值变化减弱、在规定范围外时评分值变化增强，以“上年供电区域平均负载率”为例，根据公式（3），其标准区间最大值Smax为50，区间半径R为40，经过定点值的拟合测算，得出具体变换函数为：

公式9：

以该供电局2015年投资计划实际申报主网基建项目数据为例，分别输入输变电工程与线路工程基础数据，这些数据经过公式（4）至公式（7）的归一化计算，模型得出的项目客观量化评价结果如附图2所示。

根据对项目设置的宏观分层策略，根据2014年度颁布的投资策略，制定2015年度投资项目优选决策宏观分层标准如下：

1、必须解决（充分条件）。承接公司西电东送配套工程；解决一级以上电力事故风险相关工程；解决主网结构性限电或窝电相关工程；解决大用户等重大基础设施的配套送电工程。

2、优先保障。上级公司策略性倾向的工程；保障电网安全运行相关工程，例如解决一级电力事件风险相关工程；省级重点产业园区配套供电工程；能提高应对自然灾害能力相关工程；新建变电站配套出线以满足周边负荷发展需求的工程。

3、合理安排。解决完善网架结构相关工程；提升电能质量相关工程；解决特殊保供电需要相关工程。

4、严格控制。市政建设配套迁改电网工程；其它供电局重点审查项目。

最后，使用公式（8）对模型的客观量化评价结果进行调整，模型评价结果如表7、表 8所示：

根据上述项目方案相关的指标数据模型测算结果，输变电工程项目方案建议排序为“A输变电工程”、“B输变电工程”、“C输变电工程”、“D输变电工程”和“E输变电工程”；输出的线路工程项目方案建议排序为“H线路工程”、“I线路工程”和“J线路工程”。

线路工程中，“H线路工程”项目为政府重点推进项目，其优先级应较高，评分结果符合预期。

输变电工程中，“E输变电工程”项目为临时紧急立项，其评分较低也在意料之中；其它项目的模型评分排序经比对，与专家组的实际评审决策排序相符，说明该模型的排序结果基本符合专家决策预期，即模型量化评价结果通过验证。

四、结论

主网基建量化评价模型从电网项目建设需求出发，综合考虑电网安全、供电能力、经济评价、社会效益等多个维度，使用层次分析法构建评价指标体系，运用数学统计理论实现量化测算，使用业务指标数据作为测算基础。

使用投资项目供电区域及项目本身的风险解决情况、负载率和容载比等客观业务指标，契合业务决策要求。

直接使用业务数据作统计归一化，项目评分客观且区分度高，有效减少了评价者主观判断的干扰。

引入宏观调整机制，隔离年度投资策略等外界因素，模型客观且稳定，避免了同类评价优选模型需要频繁测算权重的问题。

使用EXCEL设计应用表单，固化测算过程，进一步减少人为干预。

该主网基建量化评价模型的投资效益评价结果科学、客观，可显著提高决策效率，并缩减研究成果应用及维护的持续性投资。

参考文献：

[1]吴雷平.电力工程项目可研方案比选方法研究[D].华北电力大学（北京），2011

[2]洪志国，李焱，范植华等.层次分析法中高阶平均随机一致性指标（RI）的计算[J].计算机工程与应用，2002，38（12）

[3]高尚.三种计算层次分析法中权值的方法[J].科学技术与工程，2007，7（20）

[4]曹茂林.层次分析法确定评价指标权重及Excel计算[J].江苏科技信息，2012，（2）

[5]姜启源，谢金星，叶俊等.数据模型（第3版）[M].北京：高等教育出版社，2003

（梁俭，1971年生，广东清远人，广东电网有限责任公司东莞供电局高级工程师。研究方向：电网规划及投资管理）