电网运行效率和投资效益评价指标体系研究

邵 帅，李 铭，单政扬

(1．国网吉林省电力有限公司经济技术研究院，长春 130062;2．国网长春供电公司，长春 130021)

研究确定电网运行效率和投资效益(以下简称电网效率效益)评价指标体系，对各地区进行量化评价，形成投资约束，杜绝无效投资，严控低效投资，为电网项目投资的决策者、管理者提供科学合理的方法和策略，对提升电网效率效益有深远的意义。

在建立综合指标体系，对多个项目或网络以及同一项目不同年份运行状况进行对比评价时，如果希望评价结果侧重于电网运行的低碳环保性，可在综合指标体系中增加此方面的指标(如绿色施工指标、新能源电源接纳力度等)［1］;如果希望评价结果侧重于电网规划效果，可在相应指标体系中增加供电安全性、供电可靠性等方面的指标［2］。综合评价侧重的角度不同，针对其建立的指标体系各异，得出的评价结果就不同［3-4］。由于输电网和配电网在电力系统中承担的任务不同，对其性能要求有别，在进行综合评价时，指标的评价和指标的计算方法也会存在差异［5-7］。

以下采用多指标综合评价方法，对某省各地区电网整体运营效率和投资效益进行综合评价。运用层次分析法和德尔菲法建立电网效率效益评价指标体系，分析指标数据，从而诊断电网中存在的问题，最终得到各地区投资效率效益总得分，由此建立电网投资地区预警机制。

1 电网效率效益评价指标体系

1．1 多指标综合评价分析方法

通过对研究对象的多方面分析，确定主要影响因素，设计和筛选关键指标，搭建综合评价指标体系。收集处理数据，将数据进行标准化和归一化处理，并应用德尔菲法确定各级指标的权重。根据模型计算综合评价值，得出评价结论。针对此流程，对各地区电网整体效率效益开展评价分析，选取信息量大且能够反映电网效率效益本质的的指标，充分利用现有可靠的统计资料，应用数据分析(SPSS)软件筛选出有代表性的综合指标和重点指标，通过对多年实际电网运行数据分析，单一电网项目投产后，由于相关设备调试等因素，其设备负载率逐年提升至所在地区电网的平均水平，短期内的指标值无法体现其真实的效率效益。以下将对电网各地区5年的历史有效数据进行综合分析。

1．2 指标体系构建

设定指标体系评价分数满分为100分，采用德尔菲法对第一级指标运营效率和投资效益赋予相应的权重，权重和为1。对运行效率和投资效益的下一级指标依然采用相同的方法赋权重，主变年最大负载率、线路最大负载率等所有属于运营效率的指标权重和为1。经德尔菲法得出的各级指标体系结构见图1。

图1 指标体系结构图

1．3 基础数据的汇集与处理

各指标的原始计算数据来源于各地区逐年可靠统计数据。运行效率方面所有指标计算周期为1年，计算时间段为2012至2015年，共统计4次(受记录系统更换影响，2011年数据缺失)。在电网运行数据充分的条件下，该指标体系的应用不仅局限于220 kV电压等级，也可扩展至各地区全部电压等级。投资效益方面计算周期为5年，其中增供电量为2011至2015年逐年供电量分别与2010年供电量的差值之和。

2 电网效率效益单项指标评价

应用基础数据对各二级指标进行数值计算并开展结果分析。由于二级指标较多，仅对部分指标进行阐述。

2．1 220 kV主变效率指标

2．1．1 容载比

从2012年至2015年统计数据中筛选出220 kV变电站相关信息，求取各地区220 kV变电站变电容量总和与网供最大负荷，由此计算出各地区逐年220 kV容载比，计算结果见表1。

表1 各地区逐年220 kV电压等级容载比

Q-GDW 156—2006《城市电力网规划设计导则》规定:220 kV 容载比区间为1．6～1．9，各地区220 kV容载比整体较高，部分地区在个别年份有超过3的情况，220 kV变电容量利用效率偏低。从表1可知，地区一220 kV容载比每年均维持在各地区较低值水平，为1．99～2．18，变化幅度较小，可用变电容量略高于地区用电需求。地区二220 kV容载比大体上呈现逐年增大的情况，原因在于220 kV新增主变逐年投入较多而该地区网供最大负荷增长缓慢，其网供最大负荷在某一年份甚至出现负增长的情况导致变电容量与用电需求差距增大，该指标在2015年超过3。地区三变电容量增加速度低于网供最大负荷增速，出现容载比降低的情况。地区四在计算时间区间内没有220 kV新增主变投入系统，该指标随网供最大负荷变化而反比例变化，因网供最大负荷逐年降低而呈升高态势。地区五逐年网供最大负荷基本保持持平，该指标呈小幅增长态势。

2．1．2 主变年最大负载率

3）规范原则。结合高压输电线路检修工作要求及相关规范要求，依托现有检测技术和新型检测手段，及时诊断线路故障，并在检测过程中时刻注重积累和总结工作经验，定期实施状态评估。

从2012年到2015年统计数据中筛选出220 kV变电站相关信息，求取各地区220 kV变电站变电容量总和与年最大负荷总和，由此计算出各地区逐年220 kV主变年最大负载率，计算结果见表2。

表2 各地区逐年220 kV主变年最大负载率 %

由表2可知，地区一和地区三逐年220 kV主变年最大负载率保持在全省各地区较高水平，均维持在50%以上。地区二220 kV主变年最大负载率呈下降趋势。地区四该指标在连续三年下跌后，于2015年因最大负荷增长出现回升趋势。地区五主变年最大负荷逐年变化不大，近三年在变电容量不变的情况下，该指标仅出现细微波动。

2．1．3 主变年等效平均负载率

从2012年到2015年统计数据中筛选出220 kV变电站相关信息，求取各地区220 kV变电站变电容量总和与主变正反向电量绝对值的和，由此计算出各地区逐年220 kV主变年等效平均负载率，计算结果见表3。

表3 各地区逐年220 kV主变年等效平均负载率 %

由表3可知，地区一220 kV主变年等效平均负载率始终处于各地区较高水平，维持在30%以上。地区二在2013至2015年间220 kV变电站流经电量逐年降低，并有新主变接入系统，故出现主变年等效平均负载率逐年降低的情况。地区三220 kV主变年等效平均负载率出现小幅波动情况，维持在25%以上，该地区在新增主变的同时主变流经电量也出现相应增长。地区四在计算期间内没有新增主变，主变年等效平均负载率可以反映该地区220 kV主变流经电量的变化情况。地区五在2013年新增主变投入系统的情况下，存在电量增长，该指标保持稳定，呈小幅波动趋势变化。考核2015年各地区主变年等效平均负载率情况可知，各地区该指标大部分在20% ～30%，仅地区一指标超过30%，地区四该指标低于20%。全网220 kV主变运行效率有较大的提升空间。

综合上述3项指标，可以看出:地区一220 kV变电站整体运行效率较高，其容载比在1．99～2．18、主变年最大负载率在 56．1% ～73．7%、主变年等效平均负载率维持在30%上下，可随该地区经济增长情况，增加220 kV输变电工程的投入。地区二220 kV容载比保持较高数值、主变年最大负载率和主变年等效平均负载率出现下降的情况，不建议短期内投入220 kV主变。地区三220 kV容载比数值出现下降趋势，主变年最大负载率大体呈上升趋势，主变年等效平均负载率保持稳定，可适当投入220 kV主变。地区四在计算时间段内无新增主变投入，随网供最大负荷降低容载比逐年升高，该地区主变最大负载率和年等效平均负载率在连续下降后于2015年随供电量和网供负荷的增长出现小幅回升情况，不建议在该地区新增220 kV主变。地区五各项指标均保持在较稳定状态，可延期增加220 kV主变。

2．2 220 kV线路效率指标

2．2．1 线路最大负载率

以2012至2015年220 kV线路数据为基础，按线路两侧连接的变电站所属地区将其分配至各地市。对于线路两侧变电站所属地区不同的情况，将该线路分配至所连接的两个地区，即该两个地区均包含此条线路。本计算及后续220 kV线路相关数据计算中不考虑跨省连接线路。在此基础上，计算各地区220 kV线路的经济输送功率与全年运行的最大输送功率，由此计算各地区220 kV线路整体最大负载率，计算结果见表4。

表4 各地区逐年220 kV线路年最大负载率 %

由表4可知，某省各地区220 kV线路最大负载率均呈逐年降低的态势。地区一和地区五在线路增多、经济输送功率增加的情况下，最大输送功率逐年降低，该指标出现大幅度减小的情况。地区三在2015年因一条线路退出运行导致经济输送功率降低，最大输送功率先升后降，该指标总体呈下降趋势。地区四在计算时间段内无新增220 kV线路，经济输送功率保持不变，最大输送功率连续小幅下降，该指标呈小幅降低态势，但地区四该指标逐年均为各地区的最大值。

2．2．2 线路年等效平均负载率

以2012至2015年220 kV线路数据为基础数据，计算各地区220 kV线路的经济输送功率和与全年流经电量之和，由此计算各地区220 kV线路年等效平均负载率，计算结果见表5。

表5 各地区逐年220 kV线路年等效平均负载率 %

由表5可知，某省各地区220 kV线路年运行等效平均负载率处于逐年降低的情况。2014年和2015年2年该指标总体水平明显低于2012年和2013年。其中，地区一220 kV线路流经电量增速缓慢，在逐年投入新增线路的情况下，该指标逐年降低。地区三在线路条数增多的情况下，流经电量降低，该指标呈逐年降低趋势。地区二和地区四在2015年出现220 kV线路流经电量回升，该指标增大。其中地区四该指标数值每年均为各地区的最大值，220 kV线路利用效率相对较高。地区五每年均有220 kV线路投入系统，经济输送功率逐年增加，但流经电量近三年处于逐年降低趋势，该指标数值处于各地区的最低值。

综合220 kV线路效率部分五个指标可知，地区一2015年线路最大负载率为56．9%，等效平均负载率为23．8%，2012至2015年重载线路逐渐减少，轻载线路逐渐增多，线路利用效率有较大的提升空间，应利用好电网存量。地区三220 kV线路输送容量有较大幅度的增长，而负荷、电量增长缓慢甚至降低，2015年线路等效平均负载率17．4%，对220 kV线路投入应当慎重考虑。地区四220 kV线路运行指标表明，该地区220 kV线路利用效率较高，年等效平均负载率逐年均为各地区的最大值。地区五各项指标均保持在较稳定状态，指标数值波动不大，220 kV电网有充分的空间提升效率，建议暂缓220 kV线路项目的投资。

3 电网效率效益综合评价

由于各二级指标的量纲不同，正逆最佳方向各异，在计算出各地区二级指标的基础上，对同一指标采用去除量纲的极差变换归一化算法，得到各指标的得分比例，由权重结果计算出各地区最终得分(见表6)。

由表6可知，地区二和地区五的电网效率效益得分较低，地区二负荷需求逐年降低，地区五负荷需求保持稳定且设备利用效率并不高，在满足供电可靠性和单独负荷需求的情况下，应慎重考虑进一步投资建设。

表6 各地区电网效率效益得分排名

4 结论

用多指标综合分析方法，筛选出的评价指标，构建电网效率效益评价体系，评价各地区电网多年整体运行效率和投资效益，由最终得分设置投资预警区域。通过各地区分项指标的对比分析，表明该电网的运行效率的提升空间。建议进一步加强投资约束，以评价机制为基准，以电网运行效率和投资效益为目标导向，节约成本，提质增效，避免低效投资，提升电网整体运营水平。

电网效率效益评价指标体系是针对某电网实际运行和投资数据建立的，其研究方法同样适用于其他电网。该指标体系可运用于该电网此后每个五年计划效率效益的总结分析，做到对已投资建设情况的掌控和对各地区电网建设情况的监管。