智能用电互动化业务的运营风险评估分析

王军，李逸驰，武文广，赵奇，刘涛，张琪（．国网电力科学研究院南瑞集团公司，江苏南京　206；2．国网苏州供电公司，江苏苏州　200；3．河海大学能源与电气学院，江苏南京　20098；．国网石家庄供电公司，河北石家庄　0006；.北京科东电力控制系统有限责任公司，北京　0092）

智能用电互动化业务的运营风险评估分析

王军1，李逸驰2，3，武文广1，赵奇4，刘涛5，张琪5
（1．国网电力科学研究院南瑞集团公司，江苏南京211106；2．国网苏州供电公司，江苏苏州215004；3．河海大学能源与电气学院，江苏南京210098；4．国网石家庄供电公司，河北石家庄050061；5.北京科东电力控制系统有限责任公司，北京100192）

互动化是未来智能电网发展的主要方向。提出基于多层次模糊评价法的双向互动服务商业化运营模式风险评估模型。给出双向互动服务商业化运营模式风险评估的一般原则，并据此提出基于多层次模糊综合评价法的商业化运营模式风险评估方法。针对新型双向互动服务，给出其风险评估的基本技术路线。最后，以电动汽车充换电的合作和独立运营模式为例进行风险评估。结果表明，电动汽车充换电的合作运营模式优于独立运营模式。

互动化；商业模式；多层次模糊评价法；运营风险评估；电动汽车

当前，在国民经济快速增长的拉动下，电力需求旺盛。同时，随着经济体制包括电力体制改革的不断深化，政府、消费者对电力企业和电力行业的要求也变得更高。随着分布式发电、电动汽车充换电、需求响应等新型业务的逐步发展，电力用户逐步由被动的用电者成为电网运营规则的参与者，对供电服务、电力信息服务以及个性化的定制服务等都提出了更高的要求［1-8］。因而，电网公司需要据此开展关于新型互动业务的商业化运营模式研究，也需要针对运营过程中的风险进行评估。

风险评估是指在风险事件发生之前，对识别出的风险因素作进一步分析，通过量化工作衡量每一种风险因素的发生概率和损失程度，再对各风险事件的可能后果做出客观评价。风险评估技术起源于20世纪30年代的美国保险界，美国保险协会通过风险评价方法来衡量业务的风险程度，并将此推广到企业界。我国的风险评估方法研究起源于20世纪70年代末期，80年代在相关专业领域有过一些应用，但当时从总体上看，我国尚未建立起风险评估的应用系统。通过多年的研究和发展，风险评估技术在我国应用范围已经相当宽泛，在投资、医疗、房地产、食品生产与加工、地质灾害评价、航空航天等行业或领域均有所应用［9-11］。

开展双向互动服务运营模式风险评估工作，需要考虑双向互动服务的各个层面，包括智能用电的技术层面、智能用电及网络通信的安全层面、电网公司的市场运营与管理层面、国家政策环境以及各类用户的需求差异和响应特点等。目前，已有部分学者针对双向互动服务运营模式的风险评估进行研究并取得一定成果，文献［12］采用多维度风险评估矩阵法对智能电网进行风险性评估，但其未针对具体业务进行风险评估，因而结论存在一定局限性。文献［13］针对微电网进行建模，采用卷积法对微电网进行风险评估，量化其风险水平，但其结论仅适用于微电网，不具有普适性。

本文首先给出双向互动服务商业化运营模式风险评估的一般原则，并据此提出基于多层次模糊综合评价法的商业化运营模式风险评估方法。其次，针对新型双向互动服务，给出其风险评估的基本技术路线。最后，以电动汽车充换电的合作和独立运营模式为例进行风险评估，并将所得结果进行对比，得出相应结论。

1　风险评估原则

双向互动服务商业化运营模式风险评估主要包括风险估计和风险评价2个环节。风险估计是对风险发生的概率和损失严重程度的衡量，风险评价是对风险事件后果进行的评价，并确定其严重程度的顺序。

在风险估计的过程中，为使风险估计的结果正确反映风险的实际程度，需坚持以下原则：

1）全面性原则。对风险的估计应该是全面的，以反映该风险所有的可能性和可能造成的所有影响。不仅需要考虑被评估对象的本身情况，还应研究周边的环境，如宏观经济、电力市场、用户需求特性等，同时还应按程度不同区别对待影响因素。

2）科学性原则。科学性体现在2个方面。一方面是资料来源的科学性（风险估计所依据的数据不是凭空想象的，而是依据相关统计数据和调查报告分析得来的）；另一方面是估计手段的科学性（进行风险估计所采用的方法和模型都是利用概率和统计学的基本知识发展而来的，均为有源之水）。

3）动态性原则。在进行风险估计时，不仅应考虑目前的情况如何，还应考虑环境发展变化的趋势以及环境发展变化对风险及风险对象的影响。

4）可操作性原则。风险估计中所用的估计方法必须与现有的风险估计资料相配套。

在风险评价的过程中，为使风险评价的工作顺利进行，风险评价者还需遵循以下原则：

1）风险评价的客观性原则。风险评价的目的是为了决策，而评价的质量直接影响着决策的正确性，因此要保证评价的客观性。客观性是科学研究的基础，必须尽量排除主观思想，按照客观事实和规律进行评价。

2）风险评价指标的系统性原则。风险评价指标的选取对评价结果的正确与否至关重要，不同的运营模式侧重点不同，其主体目标不同。评估指标是风险因素的反映，指标的系统、全面、正确、科学是评价的基础。

3）权重确定方法的合理性原则。权重是风险评价指标的量化及影响程度的体现，只有科学合理地确定权重才能使评价工作顺利进行。

4）风险评价方法的科学性原则。根据互动运营模式自身的特点，选择适合的风险评价方法，对风险评价者的专业知识和分析能力提出了较高的要求。

5）风险评价过程的规范化原则。过程的规范化是确保评价的客观性及科学性的重要前提。风险评价者需具有强烈的职业责任心，必须做到公正客观。

2　风险评估方法

由于双向互动服务商业化运营模式风险评估有较强的主观性，因而本文采用多层次模糊综合评价法。多层次模糊综合评价法［14-15］是一种定性与定量相结合的方法，在全面考虑各种相关影响因素的情况下，对评价对象进行全面的评价，该方法广泛应用于工程、分析等领域。该方法的具体步骤如下。

2.1建立评价指标体系

记被评估对象的因素集为：

式中：U为因素集；Ui为因素集中的第i个子因素集，并且满足将U称为第一级因素集，其中，称为第二级因素集。

2.2构造判断矩阵

采用层次分析（analytic hierarchy process，AHP）法［16-18］来确定各项指标的权重。这种多准则决策方法是将决策者的经验判断给予量化，该方法对于目标结构复杂且缺乏必要的数据情况较为适用。

判断矩阵A表示本层有关元素相对于上一层某元素的重要性。通常用标度1，2，…，9以及他们的倒数来表示元素之间的相对重要性。运用专家打分法来对各层指标两两比较的重要程度在标度范围内给出判断信息，从而形成判断矩阵。

2.3一致性检验以及权重确定

在对各因素进行比较时，由于人们对复杂事物存在估计误差，不可能做到完全一致。为避免误差过大，应对判断矩阵进行一致性检验。一般认为当判断矩阵具有满意一致性时，基于AHP法得出的结论是合理的。一致性检验公式为：

式中：n为判断矩阵的阶数；λmax为判断矩阵的最大特征值；CI为判断矩阵的一致性指标；RI为随机一致性指标值；CR为修正后的一致性比率。

当CR＜0.1时，一般认为判断矩阵具有满意的一致性；否则就需要调整判断矩阵并使之具有满意一致性。

当判断矩阵满足一致性检验后，根据判断矩阵求出其最大特征值λmax对应的特征向量，该特征向量即为各评价指标重要性排序，也是各指标的权重，得到权重集

2.4建立评价集

对每一个指标进行等级评定，假设可以分为p个等级。记评价集为

2.5二级模糊综合评价

从各子因素出发进行评价，确定评价对象对应的各评价等级Vk的隶属关系根据专家投票结果，可得到Ui的单因素模式评价矩阵为：

式中：rjk为评价对象对应的各评价等级Vk的隶属关系。进行二级模糊综合评价：式中：°为模糊合成算子。

根据上述方法，构造出总模糊评价矩阵：

2.6一级模糊综合评价

式中：bk（k=1，2，…，p）为综合考虑所有因素的影响时，评判对象对评价集中第k个元素的隶属程度。

3　风险评估技术路线

为了建立双向互动业务商业运营模式风险评估模型，首先要解决3个问题：

1）模型输入量的选取。主要包括外部风险、运营风险、技术风险、管理风险、市场风险和其他风险因素。

2）模型输出量的设定。如某种商业运营模式对应的风险值。

3）风险评估方法的选择。目前常用的有模糊综合评价法、概率分析法、敏感性分析法、AHP法、蒙特卡罗模拟法、多元线性回归法、人工神经网络法等。

通过风险评估模型的建立，可以实现投资风险最小化，得出最合理的风险规避机制，最终实现电网投资的优化配置、资源的合理利用、利益的最大化，促进智能用户互动体系的形成。如图1所示为双向互动业务商业运营模式的风险评估模型。

图1　双向互动业务商业运营模式风险评估模型Fig.1　Risk assessment model of the interactive service business mode

4　案例分析

以电动汽车充换电的合作和独立运营模式为例［19-20］，应用本文方法对其进行商业化运营模式的风险评估。

首先，根据电动汽车示范城市试点运营、充换电技术发展及充换电设施建设现状，依据风险评估指标体系建立的原则，将电动汽车充换电合作运营模式存在的风险类型分为5类：外部风险、运营风险、技术风险、管理风险和市场风险，如图2所示。

图2　电动汽车充换电合作运营模式的风险指标体系Fig.2　Risk index system of electric vehicle charging operated in the cooperation mode

其次，根据AHP法，确定各一级因素及二级因素

所对应的权重，如下：

由式（9）—式（14）可以看出，首先市场风险和运营风险对电动汽车充换电合作运营模式的风险影响最大，其次分别是外部风险、技术风险和管理风险。同时，在市场风险中，最大风险影响指标是市场开发风险；在运营风险中，最大风险影响指标是盈利模式风险。

首先，针对电动汽车充换电合作运营模式进行风险程度划分，分为5个等级，分别为很高（0.9），较高（0.7）、一般（0.5）、较低（0.3）和很低（0.1），即评价集V=｛很高，较高，一般，较低，很低｝。评价集的标准隶属度如下：

其次，对每个因素进行评价，由多位专家组成评价小组，用投票的方法，得到相应的单因素评价矩阵。对5个风险因素进行二级模糊评价，所得结果如下：

进行一级模糊评价，所得结果如下：

最后，计算电动汽车充换电合作运营模式风险的综合隶属度：

由所得结果可知，提出的电动汽车充换电合作运营模式风险介于一般风险与较高风险之间，略高于一般风险水平，但尚可接受。

电动汽车充换电合作运营模式的主要风险要素是市场风险，在目前电动汽车发展初期阶段，电动汽车的推广和应用确实遇到了很多问题和困难，市场开发风险是对合作运营模式有重要影响的风险指标之一。而盈利模式的创新对打开电动汽车市场、深入开展电动汽车充换电业务是十分有利的，相关合作企业之间如何实现资源能力共享、完善业务内容和盈利模式，对合作运营模式也有着更长远的影响。

同理，电动汽车充换电独立运营模式风险评估可以按照图1流程展开。其风险指标体系如图3所示。

图3　电动汽车充换电独立运营模式的风险指标体系Fig.3　Risk index system of electric vehicle charging operated in the interdependent mode

通过计算得到电动汽车充换电合作运营模式与独立运营模式的风险评估比较，如图4和表1所示。

图4　电动汽车充换电运营模式风险评估比较图Fig.4　Risk assessment comparison of operation modes of charging electric vehicle

表1　电动汽车充换电运营模式风险评估比较表Tab.1　Risk assessment comparison of operation modes of charging electric vehicle　pu

由图4和表1可知：

1）合作运营模式在外部风险、技术风险和管理风险水平上明显低于独立运营模式，运营风险和市场风险水平接近于独立运营模式。

2）合作运营模式的外部风险、技术风险低于一般风险水平，运营风险、管理风险和市场风险介于一般风险与较高风险之间；独立运营模式只有外部风险低于一般风险水平，其他风险要素都介于一般风险与较高风险之间。

3）市场风险是合作运营模式和独立运营模式的主要风险要素，对独立运营模式的影响程度要略高于合作运营模式。

4）合作运营模式的风险值为0.546 0，低于独立运营模式的0.570 2，从风险评估目标看，合作运营模式优于独立运营模式。

5　结语

本文提出了一种基于多层次模糊综合分析方法双向互动运营模式风险评估方法，并将双向互动业务所存在的风险划分为外部风险、运营风险、技术风险、管理风险和市场风险等5类。针对电动汽车充换电业务进行风险评估，验证了本文所提风险评估方法的有效性。该方法能够定量计算互动业务运营模式的风险值，对商业化运营模式的选择具有重要的指导意义。

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（编辑董小兵）

Risk Assessment on Interactive Intelligent Power Utilization Business Mode

WANG Jun1，LI Yichi2，3，WU Wenguang1，ZHAO Qi4，LIU Tao5，ZHANG Qi5

（1．NARI Group Corporation，State Grid Electric Power Research Institute，Nanjing 211106，Jiangsu，China；2．State Grid Suzhou

Power Supply Company，Suzhou 215004，Jiangsu，China；3．College of Energy and Electrical Engineering，Hohai University，Nanjing 210098，Jiangsu，China；4.State Grid Shijiazhuang Power Supply Company，Shijiazhuang 050061，Heibei，China；5.Beijing Kedong Electric Power Control System Corporation Limited，Beijing 100192，China）

Interaction represents the future development trend of smart grids.Based on multi-layer fuzzy method，this paper proposes a risk assessment model of the commercial operation mode offering interactive service.The general principle of the risk assessment model is given，and the risk assessment method of the commercial operation mode based on multi-layer fuzzy method is proposed.The basic technical routes are obtained in the light of new interactive services.The proposed risk evaluation method has been verified on the assessment of the cooperation charging and independent operation modes of electric vehicles respectively.The results show that the cooperation charging mode is superior to the independent operation mode.

interactive；commercial operation mode；multilayer fuzzy assessment method；risk assessment；electric vehicles

1674-3814（2016）06-0001-06

TM71

A

2016-03-02。

王军（1969—），男，本科，高级工程师，主要研究方向为电网调度自动化、电能计量、用电自动化等；

李逸驰（1990—），男，硕士，主要研究方向为新能源并网与智能用电。

国家自然科学基金（51107032）；国家高技术研究发展计划（863计划）课题（2013AA050601）；国家电网公司科技项目“支撑互动用电服务的用电信息采集系统技术研究及应用”（524608150061）。

Project Supported by National Natural Science Foundation of China（No.51107032）；National High Technology Research and Development Program of China（863 Program）（No.2013AA050601）；Science and Technology Project of SGCC（No.524608150061）.