智能电网综合建设工程价值贡献度模型研究

王宁宁

【摘 要】在城市发展进程中，电网是重要的能源传输载体，智能电网工程建设是社会各界感知和体验智能电网发展成果的有效途径之一。智能电网综合建设工程各子工程的价值贡献存在显著差异，文章从智能电网顶层设计入手，提出了智能电网综合建设工程典型系统组织结构，并对所包含的各子工程进行界定。建立了智能电网综合建设工程价值贡献度通用评价指标体系，基于子工程价值直接贡献值和区间数-相对优势矩阵算法建立了价值贡献度模型。最后以某省高新科技工业园区智能电网综合建设工程实际统计数据为例，验证了模型的准确性和科学性。智能电网综合建设工程价值贡献度模型的研究，对未来智能电网工程前期投资和运营决策具有指导意义。

【关键词】智能电网;综合建设工程;指标体系;贡献度模型

0 引言

智能电网作为当今能源产业发展变革背景下的一种发展方向，已成为各国能源战略规划的重要支撑。智能电网是建立在高度集成、高效运行、双向交互的网络通信系统的基础上，通过先进的传感、测量、设备技术，以及先进的控制手段、决策支持系统，实现电网安全可靠、经济高效、节能环保的运行目标，是电网未来发展的一种理想形式。

目前，人们对于智能电网未来的发展程度还没有形成统一的共识，国内外学者从不同角度对智能电网的理念、发展目标、政策措施、评价方法等方面开展了大量的研究和实践。马向威指出现阶段实现电网智能化是我国电网建设的主要趋势，只有对电网线路进行科学合理地规划与设计，才能够建设出符合智能化要求的电力网络。汪岩佳从电气工程及其自动化的角度，阐述了现代智能电网的概念、技术性、内涵及其建设的主要内容和要求。Pudaruth G R，Li F在美国能源部发布的智能电网发展评价指标体系基础上，建立了智能电网建设及项目的评估指标体系，用于智能电网整体建设工程和单个建设项目的评价。王逸超采用德尔菲法和灰色关联度分析法相结合的方式，对智能电网输变电工程进行指标的筛选和补充，并基于相关性分析法对指标间的相关性进行处理。

当前针对智能电网评价方面的研究工作较多集中于智能电网评价指标体系的前期设计层面，而对智能电网综合建设工程价值贡献度的研究较少，未有效分析智能电网各子工程的经济效益和社会价值贡献情况。本文根据智能电网工程建设和发展特征，对智能电网价值评价指标体系进行补充，建立一套更具层级性、通用性、系统性的智能电网综合建设工程价值评价通用指标体系。基于价值贡献度模型，对智能电网建设工程产生的价值进行定性和定量分析，增加工程建设前期可行性研究，有效规避建设风险，实现工程整体价值的最优化，有效推进我国智能电网建设的发展，促进电网建设与社会经济共同发展。

1 智能电网建设工程基本构架

1.1 智能电网建设工程系统组织结构

智能电网综合建设工程能够通过系统性规划及前期方案设计，为用户提供一种更加节能环保、经济高效、多元互补的用能方式，并在服务区域内快速形成涵盖清洁可再生能源发电、输配电自动一体化、用能信息系统集成、电动汽车充电桩、智能电器等智能电网技术系统。典型的智能电网综合建设工程主要包含的电网技术系统如图1所示。

智能电网综合建设工程以电网为骨干，以坚强网架为基础，以网络通信平台为支撑，以智能控制为手段，充分考虑了包含电力系统的发電、输电、配电、用电和调度等环节在内的技术应用发展需求，实现多行业领域能量流、信息流、业务流的集成。通过构建电力综合数据网统一云平台，实现对数据资源的实时收集、分析及处理，实现电网与用户的信息双向交互，满足智能电网的内在发展需求。

1.2 智能电网建设工程子工程界定

智能电网技术应用于整个电网的发电、输电、变电、配电、用电及调度的全过程，电网技术的快速发展为智能电网的建设提供了强大的技术支撑。基于现阶段我国智能电网的实际建设发展情况，智能电网综合建设工程主要包括清洁能源发电工程、智能输变电工程、网络通信工程、监测控制工程及智能用电工程5个子工程。

针对单项子工程的技术应用性而言，各自建设的目标和侧重点存在较大差异。清洁能源发电工程旨在加大对清洁可再生能源的消纳，促进可再生能源发电的发展，实现节能减排;智能输变电工程旨在提高输电系统的传输容量，降低输电过程能量损耗，提升电网系统的电能输送效率;网络通信工程旨在实现信息的双向交互，提升需求侧响应能力，改善线路负荷稳态;监测控制工程旨在建立广域测量保护系统，实现电网的动态实时监控，提高电压控制的可靠性;智能用电工程旨在实现电网与用户间信息的双向交互，促进用户侧需求侧响应能力，形成电网全新服务模式。

2 价值贡献度模型的构建

2.1 价值贡献度指标体系

智能电网的建设是一个多目标、全周期、多层级的系统性工程，本文根据智能电网综合建设工程特征及工程建设后期对社会经济、生态环境等方面的影响，基于系统性、可比性、科学性、客观性原则，构建了涉及节能环保、民生服务、开放互动、商业模式、安全可靠、运作效率的价值贡献度通用评价指标体系，参照系统分析法和层次分析法的基本理论，体系总体框架设计由目标层、一级指标层及二级指标层3个层级构成，其中包含一级指标6个，二级指标31个。智能电网综合建设工程价值贡献度评价指标体系见表1。

2.2 价值贡献度模型

2.2.1 模型构建

根据评价指标体系层级框架设计，提出智能电网综合建设工程价值贡献度模型如图2所示。

2.2.2 计算方法与步骤

在完成智能电网综合建设工程价值贡献度模型的基础上，各个子工程对各指标效益贡献如何计量、区分，成为研究智能电网综合建设工程价值贡献度问题的关键。本文利用区间数-相对优势矩阵算法处理多指标价值评估问题，该方法将指标间相对重要程度用区间数表示，不需依赖历史数据，增强了实际运用的可信度，针对多子工程xi（i=1，2，…，m），通过评价uj指标进行计算，进而得到Mi关于uj的评价指标值xij，改数值为区间数表示为xij=（xijL，xijU），从而构成决策矩阵X=（xij）m×n。

2.2.2.1 决策矩阵规范化处理

2.2.2.2 相对优势度矩阵计算

将转化矩阵Y的每个评价指标uj根据相对优势度公式计算出相对优势度判断矩阵，再根据区间数映射公式得到评价指标下区间数到精确值的映射矩阵D=（Di）m×n，实现归一化处理。

2.2.2.3 计算第j个评价指标的熵值、差异系数和权重

智能电网综合建设工程各子工程对不同指标的直接贡献值表征含义差异较大，计量单位不同，本文把各子工程对单项指标直接贡献值占全部子工程对该单项指标直接贡献值的比例定义为各子工程对单项评价指标的贡献度，贡献度为比例数，无单位，且各子工程对同一指标的贡献度和为1。

2.2.2.4 子工程k对综合工程的贡献度

3 实证分析

本文选取某省高新技术工业园区智能电网综合建设工程原始统计数据为例，如果以1代表子工程对智能电网工程最佳贡献满意度，结合专家对5个子工程的综合评估意见，则子工程在每个一级指标下的评估值以区间数给出，进而构成决策矩阵X。

同理，由区间数-相对优势矩阵算法计算出二级指标权重，最终得到智能电网综合建设工程价值贡献度各层级评价指标权重。基于工业园区统计数据、专家评估数据、调查问卷结果，分别计算出智能电网綜合建设工程各子工程对二级指标的价值贡献度，并将二级指标贡献度与单项指标做矩阵乘积，计算得到智能电网综合建设工程各子工程对各一级指标贡献度（见表2）。

将表2中各子工程对一级指标贡献度与各一级指标做矩阵乘积，最终得到各子工程对智能电网综合建设工程的价值贡献度（见表3）。

从表3可得出智能输变电工程、网络通信工程和监测控制工程对智能电网综合建设工程价值贡献度较大，其中监测控制工程的价值贡献度最大，智能输变电工程的价值贡献度次之，两者价值贡献度较为相近，这进一步反映出智能电表及监测设备工程和智能输变电工程在智能电网建设中的核心地位，一方面说明智能电表及监测设备工程和智能输变电工程的建设发展能够产生较高的社会经济价值，另一方面也说明电网企业应高度重视智能输变电系统的布局和发展，不断加大科技研发的资金投入，更好地实现智能电网综合建设工程综合效益最大化及效率最优化。清洁能源发电工程和智能用电工程对智能电网综合建设工程价值贡献度较小，以智能用电工程最为薄弱，电网企业应重视智能用电的发展，在其发展的不同阶段制定有针对性的发展策略和规划。

4 结语

本文基于节能减排、开放互动、民生服务、商业模式、安全可靠及运作效率6个角度，构建了智能电网综合建设工程价值贡献度评价指标体系，定义了各子工程对价值贡献评价体系中各指标的贡献度，构建了各子工程对智能电网综合建设工程的价值贡献度模型。通过选取某省高新技术工业园区智能电网综合建设工程真实数据，验证了模型的合理性和科学性。通过计算对比分析，总结出智能电表及监测设备工程和智能输变电工程在智能电网综合建设工程中的核心地位，需要引起电网企业高度重视。同时，随着电力事业的不断发展，电网企业应持续关注智能用电工程的发展，当智能用电市场步入快速发展阶段，应加大对智能用电工程的资源投入，实现智能电网综合建设工程综合效益最大化，有效推动电网建设和社会经济的并行发展。

参 考 文 献

[1]马向威，李香远.智能电网线路规划与设计研究[J].通信电源技术，2019（10）：57-58.

[2]王宇坤，林其友.智能电网规划指标体系构建的量化分析[J].电气应用，2019（5）：73-80.

[3]徐磊.智能电网的网络通信架构及关键技术[J].电气技术，2010（8）：16-20.

[4]闫庆友，李舟洋.基于TOPSIS与灰色关联度的智能电网经济性评价研究[J].智能电网，2016（2）：179-184.