基于熵权法的输变电重大工程综合效益后评价

刁海璨　李智康　朱壮明

[摘要]我国电力行业社会实践步伐加快，但与之对应的社会评价理论研究相较于经济评价研究而言略显单薄，缺少深入剖析。在对输变电重大工程进行项目评价时，只利用经济指标来定量分析经济效益远远不够，主观评价往往不能正确反映项目的真实情况，因此文章以包含经济效益和社会效益的综合效益最大化为目标，利用熵权法这种客观赋权的方法建立协同优化模型，充分发挥其能够客观赋权的特点。这样不但能够提高项目决策的准确性，使得在此基础上构建的输变电重大工程协同优化模型更加的准确和科学，为工程综合效益的提高提供有效的规划方向。

[关键词]熵权法；输变电工程；综合效益评价

[DOI]1013939/jcnkizgsc201736049

通常评价一项输变电工程的做法是从阶段性工作着手，从输变电工程的生命周期入手，通过对各个分项工作的评价，可以从不同角度了解工程的实施效果。但由于各个分项内容一般具有一定的独立性和较强的专业性，为了得到完整的结论性意见，需要在各个分项工作评价的基础上进行综合评价。将社会效益评价方法引入电力行业也是近几年来的尝试。

针对经济效益与社会效益协同优化问题，有些研究者将重点放在数据分析预估方面：对于泰国的核电厂建设，从公用事业和客户的角度，對经济价值、性能和环境方面进行了讨论，并从火电厂发电的经济损失、性能危机、供电损失和环境等方面对泰国核电的最坏情况进行了评价；有些研究者拓展了社会效益的考量范围：除了利用效率指标：损失、利用系数、功率因数、负荷系数、能源供应量和人力资源生产率以反映资源的利用效率外，还研究了治理、社会行为和城市规划等外部因素如何直接影响系统的运行效率；有些研究者使用数据包络分析和层次分析法来建立模型研究各个行业经济、社会、环境协调发展问题，还有一些学者使用多目标规划的方法，通过分析发电效益与生态效益之间的制约竞争关系，以发电量最大和生态缺水量最小为目标建立梯级电站多目标生态优化调度模型，对三峡梯级枢纽多目标生态优化调度进行研究，或是使用同样的方法建立多目标线性规划模型并求解出未来预估情况：以经济、社会、生态效益多目标协同为导向，引入相对权益系数和生态价值服务当量构建出目标函数，并通过约束条件体现社会效益目标，最后运用多目标线性规划方法求解出榆林市2020年土地利用的优化结构；更有研究人员将这些方法分别应用于石油、市政服务、公共交通等行业。

1熵权法及其原理

输变电工程综合评价通常采用的方法包括层次分析法、模糊综合评价法以及这两种方法的组合，然而这些方法在考虑输变电工程各阶段的协调发展方面略显不足。多目标规划是解决输变电工程综合效益协同优化的有效方法之一，但目前这种方法的应用较少，因此，有待在输变电工程领域进一步地完善和实践。

对于经济效益和社会效益的权重设定，张蔓（2009）在电能质量评估的赋权方法中，提出了应用广泛的层次分析法，但其判断矩阵需要进行一致性检验，计算量较大。李国栋（2010）提出了实用功能比较强的序关系分析法，可以不用构造判断矩阵，无须进行一致性检验，计算简便，但要求评价指标间满足强一致性的条件。杨惠敏（2005）指出熵权法突出局部差异的特性，即在各评估对象之间的水平差异越大，该指标得到的权重就越大，对评估结果的影响也越大。

一般来说，若某个指标的信息熵Ej越小，表明指标值得变异程度越大，提供的信息量越多，在综合评价中所能起到的作用也越大，其权重也就越大。

（1）首先请专家对各指标进行打分。

（2）对回收的数据进行数据预处理，假设给定了k个指标，x1，x2，…，xk其中Xi={x1，x2，…，xn}。假设对各指标数据标准化后的值为Y1，Y2，…，Yk，那么Yij=[SX（]xij-min（xi）[]max（xi）-min（xi）[SX）]。

（3）将已得到的样本数据求信息熵，根据信息论中信息熵的定义，一组数据的信息熵Ej=-ln（n）-1[DD（]n[]i=1[DD）]pijlnpij。其中pij=Yij[DD（]n[]i=1[DD）]Yij，如果pij=0，则定义lim[DD（X]pij→0[DD）]pijlnpij=0。

（4）根据信息熵确定指标权重。

通过信息熵计算各指标的权重：Wj=[SX（]1-Ei[]k-Ei[SX）]（i=1，2，…，k）

2熵权法在输变电工程综合效益评价中的应用

21输变电工程概况

宁东直流工程是世界上第一个±660千伏电压等级直流输电工程，电网工程的建设和运维阶段，除直接经济效益外，会产生大量的社会效益，主要包括：狭义社会效益、环境效益、间接经济效益。其中，环境负效益的减少可以带来更大的狭义社会效益，同时间接经济效益的增加一定程度上会增加环境负效益，三者相互依存，相互影响。因此需要合理地解决各个目标之间的关系，平衡好各方权益，使得优化方案的综合效益达到较满意状态。

22建立综合评价指标体系

根据所构建的评价指标体系整理评价指标数据。对于社会发展指标，是通过梳理近些年社会效益评价领域的研究成果，并结合电网工程自身特点得到的，并进行了模糊社会网络分析方法和神经网络方法的综合筛选。

输变电重大工程指标体系

输变电重大工程指标体系

社会发展指标[]就业影响x1

城镇化x2

户均电器拥有量增长贡献x3

居民配电容量增长贡献x4

居民限电时长减少量x5

新能源交通增长贡献x6

标杆电价上涨减少量x7

可再生能源配置优化贡献x8

系统安全充裕效益x9

电能质量改善效益x10

电能利用效率增长贡献x11

工程投运增长贡献x12

经济发展指标工程经济净现值（ENPV）x13

税收效益x14

售电增长效益x15

人均地区生产增长值x16

能源运输成本x17

资源发展指标[]水资源成本x18

大气资源成本x19

土地资源成本x20

环境治理费用x21

环保投入成本x22

耗材成本x23

治理电磁干扰噪声所消耗的费用x24

治理无线电干扰噪声所消耗的费用x25

化石能源消耗变化量x26

23数据处理

请30位电力相关专业的专家根据输变电工程的性质和特点对工程的评价指标进行打分；回收30位专家打分的原始评分表，从专家打分表中获取有用数据对数据進行标准化。

24熵权计算

根据信息熵的计算公式以及指标权重的计算公式求得社会效益和经济效益各指标的权重如下：

Wi=[00012 00026 00001 01079 01140 00002 00495 00937 00001 01027 00244 00575 01361 00006 01882 00000 01830 01105 00012 00020 00017 00081 00002 00050 00862 00768]

25模型计算

根据构建的以经济效益和社会效益综合效益最大化为目标的协同优化模型，将熵权法得到的权重代入得：

Max=-3814667×10-11×Q2+402544627060275192641×Q+16020048072488

根据实际情况约束确定最优输电量为最大输电量2429624kWh，工程综合效益为1699707790万元。

26结果分析

通过利用熵权法实际测算输变电工程的经济效益和社会效益，发现得到的评价指标权重中资源发展指标的权重较高，这与工程实际情况比较吻合。因此，根据熵权法得到的宁东直流工程的评价指标权重具有准确性和科学性。作为客观确定评价指标权重的重要方法，熵权法在进行定量化评价研究中具有可行性。同时，也为输变电工程综合效益评价提供了新的评价手段和科学准确的分析方法。在相关领域也有一定的推广意义。

3结论

本文通过对相关输变电工程进行研究，构建了输变电工程经济效益和社会效益综合评价指标体系，并利用熵权法完成了对评价指标同时进行定性和定量分析的结合。综合看来，输变电重大工程经济效益与社会效益协同优化模型是一项综合性的富有实际意义的评价工作。伴随着经济的迅速发展，我国对于电的需要也在逐步加大，因此电网面临着十分严峻的形势。为了适应经济发展新形态、电网发展的新要求，保障高压输变电的经济效益与社会效益具有着重要的社会意义。

参考文献：

[1]李国栋，李庚银，杨晓东，等基于雷达图法的电能质量综合评估模型[J].电力系统自动化，2010，34（14）：70-74

[2]张蔓，林涛，曹健，等理想区间法在电能质量综合评估中的应用[J].电网技术，2009，33（3）：33-38

[3]曾正，杨欢，赵荣祥基于突变决策的分布式发电系统电能质量综合评估[J].电力系统自动化，2011，35（21）：52-57

[4]杨惠敏，付萍基于熵权的多级模糊综合评价的应用[J].华北电力大学学报，2005，32（5）：104-107

[5]邱蔻华管理决策与应用熵学[M].北京：机械工业出版社，2002

[6]Yu Z，Chang C，Wang W，et alEnergy Consumption Assessment by AIA Based Time Series Scatter Degree Method[C].International Conference on Logistics Systems and Intelligent ManagementIEEE，2010：520-