基于改进ISM和MICMAC的增量配电网项目投资风险影响因素研究

余云川，王 虎，周豪奇，王丽娜

(1.江苏科能电力工程咨询有限公司，江苏 南京 211100；2.国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司，江苏 宿迁 223800)

0 引言

2015年3月，中共中央、国务院发布《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(中发[2015]9号，以下简称“9号文”)[1]，正式拉开新一轮电力体制改革大幕。随着改革的不断推进，从2016年11月发布《关于规范开展增量配电业务改革试点的通知》(发改经体[2016]2480号)[2]，确定了首批增量配电业务改革试点项目，直到2020年8月发布《关于开展第五批增量配电业务改革试点的通知》(发改运行[2020]1310号)[3]，国家发改委、能源局历经4年分五批次明确了459个试点(不含已取消的24个试点)。截至2020年12月统计，前4批试点项目中已有250个试点确定业主。在政府部门、电力企业、试点单位以及社会各界的共同努力下，改革初见成效，但是困难和阻力仍存。由于增量配电业务改革试点各类政策尚未完善，投资主体面临诸多不确定因素，如何有效规避投资风险、提高投资效益仍是未来关注的重点方向[4]。而现阶段各大数据库中对于增量配电网投资风险的研究甚少，如何精准把控增量配电网项目投资风险影响因素，增强投资风险规避能力，提高对未来增量配电网市场的竞争优势，成为目前亟待解决的问题。

1 影响因素的识别

1.1 影响因素初步识别

与一般配电网不同，增量配电网项目具有面向社会资本开放，供区范围明确，可在试点区域内考虑综合能源服务等增值服务等特征。为有效识别增量配电网项目投资影响因素，通过各大数据库，以“增量配电网”和“投资”为检索关键词，选取近5年发表的相关文献共计11篇，其中：岳云力[5]等指出新的电改环境使得增量配电网区域竞争更加复杂化，增量配电业务将面临更大的投资风险，并从政策、市场、用户、技术和运营5个方面深入分析。吴俊宏[6]提出增量配电业务发展过程中电价机制影响投资热情，现阶段各省份文件鲜有具体能反映增量配电投资合理收入的可操作办法。刘景呈[7]提出放开增量配电业务对传统的配电网带来了冲击，着重对区域划分风险、配电价格风险、特许经营结束退出风险、用户与保底供电服务风险、电源接入和调度风险、电能供给安全风险展开分析。王星[8]探究了增量配电业务放开下的投资风险不确定因素主要包括电量、供电成本、线损率、电价和供电可靠性等。钱佳佳[9]指出增量配电网投资影响因素可分为内部因素和外部因素，内部因素主要包括增量配电网构成元件类型、可靠性参数、单位造价和网架结构等，外部因素主要包括分布式电源接入容量、配电价、用电量和折现率等。刘洋[10]在其研究中指出增量配电网投资面临政策、市场、管理、社会经济等多方面风险，这些风险贯穿整个增量配电网投资过程。叶彬[11]等针对增量配电网投资的盈利模式进行分析，认为电量水平、建设方案、技术水平、区域内供电质量和综合能源服务等对于增量配电网投资都有一定的不确定性。任曦骏[12]等提出了增量配电网项目的投资主体面临的风险主要包括环境风险、市场风险、用户风险和技术风险4类，提出了一种风险评估模型用以指导投资方防范投资风险。王卫平[13]综合考虑电量、电价、综合线损率、供电可靠率、单位停电成本、残值率和基准折现率等不确定因素，从全寿命周期的视角对增量配电网投资评估方法进行了研究。侯佳[14]等论述了增量配电网的业务界定、投资方式、项目管理、运营模式等，并对增量配电网投资业务关键问题进行了研究。马倩[15]等分析了新电改给电网企业配电网投资带来的不确定性，主要从售电量、供电成本、线损率、平均售电价、购电价和供电可靠性等经济指标的不确定因素评估增量配电网投资风险。

综上所述，近几年虽有一些专家学者对于增量配电网项目的投资风险因素和关键问题进行研究，但现有研究工作尚缺乏对这些影响因素之间的相关性研究，还未建立较为全面的研究体系，本次研究致力于在这些方面取得一些突破和进展。

1.2 影响因素确定与分析

通过查阅相关文献，对影响增量配电网项目投资的因素进行了筛选，考虑到影响因素的出现频率和重要程度，并结合已落地实施项目形成的经验反馈，从规划风险、经济风险、技术风险、政策风险和用户风险5个维度建立相应的指标体系，总结了影响增量配电网项目投资的16个影响因素，具体见表1所列。

表1 增量配电网项目投资影响因素体系

1)规划风险：增量配电网区域规划能够充分反映未来区域内经济发展状况、用电规模、网架结构等，是投资主体进行决策的一个重要依据，在考虑投资风险时不可忽略。由于规划所涉及的面较广，着重将规划风险体现在规划面积、规划负荷密度和规划用电规模3个指标上。

2)经济风险：经济风险是增量配电网投资的主要考虑因素，在项目实施过程中，存在着投资回收期过长的现金流风险、不合理的投资主体股权结构导致的企业治理风险、融资成本风险等，这些风险都会直接影响到项目的盈利水平和稳定性。考虑到经济风险的关联关系，最终选取净现值、内部收益率等指标衡量项目财务效益状况。

3)技术风险：技术风险关乎增量配电网项目能否有效落地和持续运营，其中供电可靠性、电能质量和综合损耗能够综合反映技术状况，具体可通过供电可靠率、电压合格率和综合线损率来体现。另外由于综合能源服务的快速发展，需考虑增量配电网对新能源的适应性能力，因此选择新能源消纳率作为重要影响指标，消纳率越高，增量配电网的适应性越强。

4)政策风险：现阶段大部分增量配电网试点项目受当地电改政策影响较大，尚未存在一套完整且行之有效的政策标准作为指导，由于难以公正处理社会资本和电网的关系、产业规划与配网规划脱节以及电价政策等因素，增量配电网项目投资政策风险仍存在一定的不确定性。本次研究主要将政策风险体现在区域划分风险、配电价格风险、特许经营结束退出风险3个方面。

5)用户风险：用户风险关乎增量配电网投资项目的市场前景和发展空间，用户的用电需求、信用程度、服务类型等将直接影响到投资项目的盈利水平，因此在投资前期应对规划区域的潜在电力用户进行充分的调研分析，做好电力用户的负荷预测、信用评级等工作，减少用户风险对于投资项目造成的经济损失。根据电力用户存在的风险种类，用户风险主要包括用户信用风险、用电量稳定性、增值服务和用户流失风险。

2 影响因素ISM构建

2.1 方法选择

由于增量配电网项目投资涉及的风险因素较多，且各影响因素之间存在一定的作用关系，因此在方法选择时不仅要全面准确分析各影响因素之间的关系，还需掌握各个影响因素的重要程度，才能满足研究增量配电网项目投资影响因素的需要。解释结构模型(interpretative structural model，ISM)将定性与定量分析相结合，把一个复杂的系统分解为若干子系统，然后建立起每个因素之间的层级关系，通过分析影响因素间的相互作用找到深层根本因素[16-17]。综合考虑选择ISM方法梳理增量配电网项目投资影响因素，既能够准确表示各影响因素之间的复杂关系，还能有效剖析影响增量配电网项目投资的关键要素，为投资主体提供重要理论支持和实践指导。解释结构模型基本流程如图1所示。

图1 构建解释结构模型流程

2.2 改进解释结构模型构建

2.2.1 基于模糊矩阵生成邻接矩阵

将增量配电网项目投资视为一个研究系统，邻接矩阵A用以描述增量配电网项目投资影响因素之间的关系，传统解释结构模型认为若因素Si对因素Sj有影响，则aij为1，反之aij为0。但由于因素之间相互关系存在强弱差异，因此本文建立基于模糊矩阵的解释结构模型，以实现影响因素间相互关系从定性到定量的转变，确保分析结果的合理性与准确性。具体步骤如下。

1)步骤一：邀请专家对因素间相互影响程度进行评分，其值在0～1之间，最后汇总专家打分，依据专家打分的平均分生成模糊关联矩阵M。

2)步骤二：建立关联强度矩阵。选择隶属度函数，计算关联强度矩阵B。隶属度函数如式(1)所示。

3)步骤三：确定阈值λ，生成邻接矩阵。λ选取得越小，系统划分得越粗，反之越细，系统划分的粗细程度会影响系统的总体性能。本文选取阈值λ=0.05，并按照式(2)对关联强度矩阵B进行处理，得到邻接矩阵A。

根据以上步骤建立16×16的邻接矩阵A如下。

2.2.2 确定可达矩阵

可达矩阵表示系统内某一因素到另外因素之间的联系通道，采用布尔代数算法，计算过程为(A+I)n+1=(A+I)n=R。其中A为邻接矩阵，I为单位矩阵，R为可达矩阵，n表示布尔代数算法进行自乘的次数。借助MATLAB软件进行迭代计算得到可达矩阵R如下。

2.2.3 改进抽取原则划分层次结构

在计算得到可达矩阵后，以可达矩阵为所有影响因素级间分解的准则，通过分解若干层级构建出各个因素间的层次结构，具体可分为以下3个步骤。

1)步骤一：确定可达集R(Si)，用可达矩阵R中第i行中所有矩阵元素为1的列对应的元素集合表示。

2)步骤二：确定先行集A(Si)，用可达矩阵R中第i列中所有矩阵元素为1的行对应的元素集合表示。

3)步骤三：确定共同集，用可达集和先行集的交集表示，即C(Si)=R(Si)∩A(Si)，再根据相应原则提取对应层级影响因素。

传统方法是以结果优先为原则，即当满足C(Si)=R(Si)时，逐次抽取影响因素，按照从表层原因到根本原因自上而下划分层次结构，影响因素集中在高层。但此种抽取原则不能保证所有无先行集的影响因素位于底层根本因素，不能充分识别和划分根本因素。

为了更好地区分直接因素和根本因素，本文利用改进的轮换抽取原则进行层级划分，先按照C(Si)=R(Si)的条件进行抽取，将抽取的影响因素放在顶层直接因素，再按照C(Si)=A(Si)条件进行抽取，将抽取的影响因素放在底层因素，如此轮换抽取向中间逼近，直至划分完所有影响因素，此种改进的抽取方法可以更好地区分直接因素和根本因素，完善层级结构的划分。

本文增量配电网投资风险层级结构的具体划分如下。

首先按照C(Si)=R(Si)的条件提取对应层级影响因素，第一层级影响因素提取结果见表2所列。

表2 增量配电网项目投资风险第一层级影响因素

第一层级投资影响因素分别为：净现值S4、内部收益率S5、供电可靠率S6、特许经营结束退出风险S12。

确定下一层级前，去掉可达矩阵R中的第一层级因素所在的行与列，再以C(Si)=A(Si)为条件确定底层因素，得到底层因素见表3所列。

由表3可知，底层影响因素分别为：规划面积S1、电压合格率S7、综合线损率S8、新能源消纳率S9、用户信用风险S13。

表3 增量配电网项目投资风险底层影响因素

再按照C(Si)=R(Si)和C(Si)=A(Si)轮换抽取的条件，确定第二层级和倒数第二层级影响因素，划分结果分别见表4～表5所列。

表4 增量配电网项目投资风险第二层级影响因素

表5 增量配电网项目投资风险倒数第二层级影响因素

由表4～表5可知，第二层级影响因素分别为：规划负荷密度S2、规划用电规模S3、配电价格风险S11、用电量稳定性S14、增值服务S15。倒数第二层级影响因素分别为：区域划分风险S10、用户流失风险S16。

2.2.4 解释结构模型

根据以上运算方法，本文将增量配电网项目投资风险的16个影响因素共划分为4个层级，分别为：L1={S4,S5,S6,S12}，L2={S2,S3,S11,S14,S15}，L3={S10,S16}，L4={S1,S7,S8,S9,S13}。

根据各影响因素之间的层级递阶关系，构建的增量配电网项目投资风险解释结构模型如图2所示。

图2 增量配电网项目投资风险影响因素解释结构模型

1)顶层影响因素分析

由图2可知，增量配电网项目投资影响因素可划分为4个层级，各层级之间存在影响因素的传递。其中，第一层级因素为顶层直接因素，也称为表层影响因素，具有结果导向的特点。主要包括净现值、内部收益率、供电可靠率和特许经营结束退出风险，对增量配电网项目投资有最直接的影响。尤其是净现值和内部收益率能够直接反映项目的经济效益水平，对投资主体投资增量配电网项目具有引领作用。

2)中层影响因素分析

第二和第三层级因素可视为中层影响因素，起到承上启下传导风险的作用，主要涉及配电价格风险、规划负荷密度、规划用电规模、用电量稳定性、增值服务、区域划分风险和用户流失风险等7个因素。其中，配电价格风险、规划负荷密度、规划用电规模、用电量稳定性、增值服务对项目净现值和内部收益率水平产生直接作用，而区域划分风险、用户流失风险分别作用于配电价格风险和用电量稳定性，进而间接影响项目投资效益水平。

总的来说，中层影响因素不仅能对顶层因素产生影响，同时可以有效传导深层影响因素，对于增量配电网项目投资具有重要推动作用。

3)深层影响因素分析

第四层级因素可视为深层影响因素，也是增量配电网项目投资的根源层影响因素，对上层因素产生直接或间接的影响，主要包括规划面积风险、电压合格率风险、综合线损率风险、新能源消纳率风险和用户信用风险。这些因素是影响增量配电网投资风险的源头性因素，独立性较强，无法通过其他影响因素控制此类因素风险，因此该类因素需重点控制。在增量配电网项目开展前期需充分做好规划工作，加强区域内未来用户调研和信用预测工作，技术层面需保证电压合格率、综合线损率、新能源消纳率达到相应标准，做到源头上有效控制增量配电网项目投资风险。

3 影响因素驱动—依赖性分析

在确定增量配电网项目投资影响因素ISM图后，采用交叉影响矩阵相乘法(MICMAC)分析各层级影响因素的驱动—依赖性，以期进一步提升投资主体对增量配电网项目投资风险影响因素的认识。根据可达矩阵结果计算得出各影响因素的驱动力和依赖性大小，将每个因素作为一个点绘制在直角坐标系的四个象限中，如图3所示。

图3 影响因素驱动—依赖性分布

由图3可知，增量配电网项目投资影响因素集中分布在第一、二、四象限。其中：

1)第一象限中的影响因素：驱动力和依赖性比较弱，相对独立，属于自治因素。主要分布在解释结构模型中的中间层级，包括配电价格风险、用电量稳定性、增值服务等因素，在影响因素之间起到一定的承上启下作用，一般变化不大，但一旦发生变化，会比较快速影响上一层级的因素，需在增量配电网项目投资时加以关注，通过控制底层因素加以控制。

2)第二象限中的影响因素：驱动力较强而依赖性较弱，主要是根源层影响因素，主要包括规划面积、用户信用风险、新能源消纳率等因素，受其他风险因素的影响较小，较难预测和控制，同时这些因素一旦发生，风险将会逐步传导到增量配电网项目上，对增量配电网项目的影响较大，需提前预防、提前控制。

3)第三象限中的影响因素：驱动力和依赖性均较强，但本次研究中无影响因素位于第三象限，说明增量配电网项目投资中不存在受其他因素影响较大且对系统产生较大影响的因素，不会因个别因素影响项目投资决策。

4)第四象限中的影响因素：驱动力较弱而依赖性较强，主要为顶层直接因素净现值和内部收益率，这两个影响因素易受其他因素影响，其来源因素较多，却对其他因素影响较低。这类因素对于项目投资决策影响较大，但可以通过控制下层相关因素实现对其有效管控。

4 结论

1)影响增量配电网项目投资的风险因素较多，本次研究从规划风险、经济风险、技术风险、政策风险和用户风险5个维度确定了增量配电网项目投资影响因素体系，构建增量配电网项目投资影响因素的解释结构模型。其中：①顶层直接影响因素包括净现值、内部收益率、供电可靠率和特许经营结束退出风险；②中层间接影响因素包括规划负荷密度、规划用电规模、配电价格风险、用电量稳定性、增值服务、区域划分风险和用户流失风险；③深层根本影响因素包括规划面积风险、电压合格率风险、综合线损率风险、新能源消纳率风险和用户信用风险。

2)目前关于增量配电网项目投资风险因素的研究成果不是很丰富，采用解释结构模型研究增量配电网项目投资影响因素之间的层级递阶关系，并在传统解释结构模型基础上进行了有效改进，更好地区分出增量配电网项目投资风险因素之间的层次结构关系，并通过MICMAC模型分析了各个影响因素的驱动力和依赖性，解析了增量配电网项目投资影响因素，为有效控制增量配电网项目投资风险提供依据，也为投资主体投资增量配电网项目提供决策支持，更为促进增量配电网项目落地和提升经济效益水平提供有益补充。