一种基于模糊层次分析法的配电网滚动规划后评价方法与流程

本发明涉及一种基于模糊层次分析法的配电网滚动规划后评价方法，属于配电网规划
技术领域：
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背景技术：
：一般来说，我国配电网规划年限分为近期(5年)、中期(10年)以及远期(15年及以上)三个阶段。为了把5年规划与年度计划更好地衔接起来，需要不断地跟踪中长期规划执行情况，灵活地适应社会发展、市场需求与技术进步，对规划及时进行调节，有必要采用滚动规划方法：即高压配电网近期(5年)宜每年进行滚动修编，中低压配电网宜每年对规划项目库进行滚动修编。近年来，随着我国配电网规划、设计、建设、运行和管理环节中精益化水平要求的提高，规划后评估、特别是滚动规划后评估已逐渐成为电网企业配电网规划闭环管理工作的重要一环。因此，本着客观、科学的原则，深入开展配电网滚动规划后评价模型的构建与应用研究具有重要理论意义和实际工程指导价值。传统上，多数文献仅考虑单个项目后评价，如有提出基于模糊区间层次分析法的后评估模型，结合某个电网改造项目进行了实证分析。有以35kv变电站及其进出线工程为例，运用综合评价的方法进行了技术后评价分析。有运用某区域电网企业相关指标数据对所建立的包含电源供应能力、电网输配电能力和需求侧管理能力的模型进行了验证。近年来，国内外有关电网规划后评价的方法研究逐步深入，有从经济效益、项目效益、社会效益3个方面建立了无电地区电网建设项目投资效益后评价模型，并用熵权法确定了各指标权重。有以某规划区的配电网规划为例，对所提出的层次分析法和数据包络法相融合的评判方法进行了实证研究。有从安全性、经济性、灵活性、可靠性和协调性五个方面开展了配电网评估研究，并结合熵权层次分析法对实际配电网进行了综合评估。综合来看，针对配电网滚动规划的量化评价模型设计，特别是模型构建中各指标权重的科学设置的研究，还有不足和欠缺。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是：提出了一种基于模糊层次分析法的配电网滚动规划后评价方法，克服了传统层次分析法的检验判断矩阵困难的问题，丰富了配电网滚动规划的量化评价模型，解决了上述模型中各指标权重的科学设置问题，有助于量化分析滚动规划中的判断、策略及目标与实际成效的差异，为后期配电网规划和投资决策提供科学的量化分析依据。本发明的技术方案：一种基于模糊层次分析法的配电网滚动规划后评价方法，该方法包括以下步骤：(1)采用模糊层次分析法确定配电网滚动规划后评价模型中一级指标yi和二级指标yij的权重；(2)根据设备利用率情况计算设备利用率影响因子：在相关的二级指标上引入反映实绩产出效率的设备利用率因子，如式(1)所示：式中λ1为110kv影响因子，λ2为35kv影响因子，λ3为综合影响因子，是二级指标y6j在所有滚动修编版本规划完成率的平均值，其中j＝1，2，3或4；(3)根据一级指标yi权重和二级指标权重yij，计算一级指标量化评价值si和总量化评价值ssum：根据步骤(1)和步骤(2)所得的指标权重和设备利用率影响因子，由式(2)，计算得到一级量化评价值和总量化值：式中si为第i个一级指标yi的量化评价值(i＝1，2，3，4，5，6)，ssum为总量化评价值，wi为一级指标yi的权重系数(i＝1，2，3，4，5，6)，wij为二级指标yij的权重系数，为二级指标yij在各个滚动修编版本规划中完成率的平均值。上述步骤(1)中一级指标权重计算：首先根据下表的模糊标度及其含义表和德菲尔法，专家对一级指标相互之间的重要度进行比较，根据重要度可得一级指标的模糊判断矩阵r，如式(3)：rijrij的含义rji0.5ri与rj同等重要0.50.6ri比rj略重要0.40.7ri比rj明显重要0.30.8ri比rj强烈重要0.20.9ri比rj极端重要0.1若模糊判断矩阵r＝(rij)n×n，其中rij为r矩阵第i行第j列的元素，对于任意的i，j，k，k＝1，2，3...n，都满足式(4)rij＝rik-rjk+0.5(4)则称其为模糊一致判断矩阵，若不满足，则需对其按式(5)进行调整式中si表示模糊判断矩阵r第i行的所有元素之和，sj表示模糊判断矩阵r第j行的所有元素之和，rij为r矩阵元素，n为r矩阵的阶数，r'为转换后的模糊一致判断矩阵，rij'为转换后的r'矩阵元素；运用最小二乘法得到一级指标权重wi、wj与rij'的关系如下所示：式中wi、wj为一级指标权重，n为r'矩阵阶数，rij'为r'矩阵第i行第j列的元素，借助式(6)就可算出一级指标的权重。其次，上述步骤(1)中二级指标权重计算：首先根据下表的模糊标度及其含义表和德菲尔法，专家对二级指标相互之间的重要度进行比较，根据重要度可得二级指标的模糊判断矩阵r”，如式(7)rij”rij”的含义rji”0.5ri”与rj”同等重要0.50.6ri”与rj”略重要0.40.7ri”与rj”明显重要0.30.8ri”与rj”强烈重要0.20.9ri”与rj”极端重要0.1若模糊判断矩阵r”＝(rij”)n×n，其中rij”为r”矩阵第i行第j列的元素，对于任意的i，j，k，k＝1，2，3...n，都满足式(8)rij”＝rik”-rjk”+0.5(8)则称其为模糊一致判断矩阵，若不满足，则需对其按式(9)进行调整式中si'表示模糊判断矩阵r”第i行的所有元素之和，sj'表示模糊判断矩阵r”第j行的所有元素之和，rij”为r”矩阵元素，n为r”矩阵的阶数，r”'为转换后的模糊一致判断矩阵，rij”'为转换后的r”'矩阵元素；运用最小二乘法得到二级指标权重wij、wik与rij”'的关系如下所示：式中wij、wik为二级指标权重，n为r”'矩阵阶数，rij”'为r”'矩阵第i行第j列的元素，借助式(10)就可算出二级指标的权重。此外，上述一级指标权重的权重灵敏度计算方法提出如下，若为原始权重系数，则应满足式(11)：设为地区i在指标j上的原始评价值，若权重变为wr时，同层的另一个权重变为ws，其他指标的权重都不变，则有当wr和ws的取值使得地区a和地区b的评价值相等时，就称此时的权重为边际权重，边际权重wr'和ws'可由下式计算：式中：wr'、ws'为边际权重值，为指标r和指标s的原始权重，ssum(a)和ssum(b)对应地区a和地区b的原始总得分值，为地区a在指标r上的原始评价值，为地区b在指标r上的原始评价值，为地区a在指标s上的原始评价值，为地区a在指标s上的原始评价值；假设指标权重未发生变化时，a地区评分值好于b地区，即ssum(a)≥ssum(b)，若wr'，则指标权重是不敏感的；若wr'，则分以下3种情况：1)当时，若wr≤wr'，则排序不受影响，仍有s'sum(a)≥s'sum(b)；反之，排序发生变化，s'sum(a)＜s'sum(b)；2)当时，若wr'≤wr，则排序不受影响，仍有s'sum(a)≥s'sum(b)；反之，排序发生变化，s'sum(a)＜s'sum(b)；3)当时，则有s'sum(a)＝s'sum(b)，即两地区评价值相等。本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明有如下效果：1)本发明采用模糊层次分析法计算一级指标和二级指标的权重，然后根据计算的权重和设备利用率影响因子得到一级指标的量化值的总量化值，通过各级指标评价量化值以及总量化值，实现配电网滚动规划后评价，为后期配电网规划和投资决策提供科学的量化分析依据。本发明所用模糊层次分析法克服了层次分析法的检验判断矩阵困难的问题，提高了决策可靠性，为配电网滚动规划后评价提供了更科学的权重计算方法；2)本发明还提出了一级指标权重灵敏度分析方法，可得到各一级指标的边际权重，并给出排序不变的一级指标取值范围，能为配电网滚动规划后评价权重设置的有效性和适应性提供分析依据。附图说明图1为本发明涉及的配电网滚动规划后评价模型结构图；图2为本发明涉及的总体计算流程图；图3为本发明涉及的权重指标确定流程图；图4为本发明涉及的一级指标权重灵敏度分析流程图；图5为本发明涉及的指标权重灵敏度区间图；图6为本发明涉及的指标权重灵敏度分析案例；图7为本发明涉及的a地区高压配电网接线结构示意图；图8为本发明涉及的b地区高压配电网接线结构示意图；图9为本发明涉及的c地区高压配电网接线结构示意图；具体实施方式以下结合附图和实例详细描述本发明的具体实施方式，但本发明不受所述具体实施例所限。实施例：一种基于模糊层次分析法的配电网滚动规划后评价方法，该方法包括以下步骤：(1)基于图1所示依据配电网滚动规划后评价模型，图2所示总计算流程，由如图3中权重指标确定流程，采用模糊层次分析法确定配电网滚动规划后评价模型中一级指标yi和二级指标yij的权重；首先根据表1所示的模糊标度及其含义表和德菲尔法，专家对图1所示配电网滚动规划后评价模型中指标yi相互之间的重要度进行比较，根据重要度可得一级指标的模糊判断矩阵r,如式(3)表1、模糊标度及其含义表rijrij的含义rji0.5ri与rj同等重要0.50.6ri比rj略重要0.40.7ri比rj明显重要0.30.8ri比rj强烈重要0.20.9ri比rj极端重要0.1若模糊判断矩阵r＝(rij)n×n，其中rij为r矩阵第i行第j列的元素，对于任意的i，j，k，k＝1，2，3...n，都满足式(4)rij＝rik-rjk+0.5(4)则称其为模糊一致判断矩阵，若不满足，则需对其按式(5)进行调整式中si表示模糊判断矩阵r第i行的所有元素之和，sj表示模糊判断矩阵r第j行的所有元素之和，rij为r矩阵元素，n为r矩阵的阶数，r'为转换后的模糊一致判断矩阵，rij'为转换后的r'矩阵元素；运用最小二乘法得到一级指标权重wi、wj与rij'的关系如下所示：式中wi、wj为一级指标权重，n为r'矩阵阶数，rij'为r'矩阵第i行第j列的元素，借助式(6)就可算出一级指标的权重。然后根据表2所示的模糊标度及其含义表和德菲尔法，专家对图1所示配电网滚动规划后评价模型中指标yij相互之间的重要度进行比较，根据重要度可得二级指标的模糊判断矩阵r”，如式(7)表2、模糊标度及其含义表rij”rij”的含义rji”0.5ri”与rj”同等重要0.50.6ri”与rj”略重要0.40.7ri”与rj”明显重要0.30.8ri”与rj”强烈重要0.20.9ri”与rj”极端重要0.1若模糊判断矩阵r”＝(rij”)n×n，其中rij”为r”矩阵第i行第j列的元素，对于任意的i，j，k，k＝1，2，3...n，都满足式(8)rij”＝rik”-rjk”+0.5(8)则称其为模糊一致判断矩阵，若不满足，则需对其按式(9)进行调整式中si'表示模糊判断矩阵r”第i行的所有元素之和，sj'表示模糊判断矩阵r”第j行的所有元素之和，rij”为r”矩阵元素，n为r”矩阵的阶数，r”'为转换后的模糊一致判断矩阵，rij”'为转换后的r”'矩阵元素；运用最小二乘法得到二级指标权重wij、wik与rij”'的关系如下所示：式中wij、wik为二级指标权重，n为r”'矩阵阶数，rij”'为r”'矩阵第i行第j列的元素，借助式(10)就可算出二级指标的权重。(2)依据图2所示总计算流程，根据设备利用率利用情况计算设备利用率影响因子：在相关的二级指标上引入反映实绩产出效率的设备利用率因子，如式(1)所示：式中λ1为110kv影响因子，λ2为35kv影响因子，λ3为综合影响因子，是二级指标y6j在所有滚动修编版本规划完成率的平均值，其中j＝1，2，3或4；(3)依据图2所示总计算流程，根据一级指标yi权重和二级指标权重yij，计算一级指标量化评价值si和总量化评价值ssum：根据步骤(1)和步骤(2)所得的指标权重和设备利用率影响因子，由式(2)，计算得到一级量化评价值和总量化值：式中si为第i个一级指标yi的量化评价值(i＝1，2，3，4，5，6)，ssum为总量化评价值，wi为一级指标yi的权重系数(i＝1，2，3，4，5，6)，wij为二级指标yij的权重系数，为二级指标yij在相应滚动修编版本规划中完成率的平均值。(4)如图4所示，根据权重和量化值，进一步计算出一级指标灵敏度：一级指标权重的权重灵敏度计算如下，若为原始权重系数，则应满足式(11)：设为地区i在指标j上的原始评价值，若权重变为wr时，同层的另一个权重变为ws，其他指标的权重都不变，则有当wr和ws的取值使得地区a和地区b的评价值相等时，就称此时的权重为边际权重，边际权重wr'和ws'可由下式计算：式中：wr'、ws'为边际权重值，为指标r和指标s的原始权重，ssum(a)和ssum(b)对应地区a和地区b的原始总得分值，为地区a在指标r上的原始评价值，为地区b在指标r上的原始评价值，为地区a在指标s上的原始评价值，为地区a在指标s上的原始评价值；假设指标权重未发生变化时，a地区评分值好于b地区，即ssum(a)≥ssum(b)，若wr'，则指标权重是不敏感的；若wr'，则分以下3种情况：1)当时，若wr≤wr'，则排序不受影响，仍有s'sum(a)≥s'sum(b)；反之，排序发生变化，s'sum(a)＜s'sum(b)；2)当时，若wr'≤wr，则排序不受影响，仍有s'sum(a)≥s'sum(b)；反之，排序发生变化，s'sum(a)＜s'sum(b)；3)当时，则有s'sum(a)＝s'sum(b)，即两地区评价值相等。为更直观展现权重灵敏度区间，将1)情形用图形表示出来，如图5所示。图中阴影部分为排序不变权重区，为某个指标下的权重灵敏度区间长度，其值越小，该指标的权重越灵敏。当定义一个灵敏度区间阈值δw0后，若δw＜δw0，则评价时应对其慎重对待。为了进一步说明本发明的有益效果，通过如下案例测试验证：借助上述评价模型，针对“十二五”期，2010～2015年4次配电网滚动修编规划，即：2010规划、2011规划、2012规划、2014规划，对贵州3个地区(即a、b、c三个地区)的配电网滚动规划开展了后评价研究。为便于应用者对该案例规模有一个直观的理解，限于篇幅，本发明仅给出a、b、c三个地区2010年和2015年配电网主要数据，如下表3和表4所示，同时给出它们的高压配电网接线结构示意，分别如图7、图8和图9所示。表3、2010年a、b、c地区主要数据信息表4、2015年a、b、c地区主要数据信息由式(6)和式(10)可计算出权重如表5所示。表5、指标权重由式(2)可得a、b、c地区的评分值(百分制)，如表6所示。表6、各地区评分由表6可得这3个地区的量化评价排名为b＞c＞a。根据三个地区得分，计算出一级指标值如表7所示。表7、一级指标评价值将这3个地区的得分值带入式(12)，可得边际权重如表8所示。表8、边际权重以上表中的w'y1/w'y5行为例进行分析，其权重灵敏度区间如图6所示。当w'y1及w'y5落在区间q1时，排序结果不变；当w'y1及w'y5落在区间q2时，则s(c)＞s(b)＞s(a)。以上表的b/c列为例，对得分较高的b、c两地进行排序稳定性分析，给定阈值δw＝0.1，其中w'y1/w'y2、w'y1/w'y3、w'y1/w'y5、w'y2/w'y4、w'y3/w'y4、w'y4/w'y5共计6对权重对，其权重发生变化都会使两地区的排序发生互换。上述6对权重对中，只有w'y3/w'y4(δw＝0.097)对于b、c两地的评分排序稳定性是灵敏的，因此，评价时应对其慎重对待。综上所述，本发明提出了一种基于模糊层次分析法的配电网滚动规划后评价方法，上述实施例计算结果表明：1)本发明采用模糊层次分析法计算一级指标和二级指标的权重，然后根据计算的权重和设备利用率影响因子得到一级指标的量化值的总量化值，通过各级指标评价量化值以及总量化值，实现配电网滚动规划后的评价，为后期配电网规划和投资决策提供科学的量化分析依据，本发明所用模糊层次分析法克服了层次分析法的检验判断矩阵困难的问题，提高了决策可靠性，为配电网滚动规划后评价提供了更科学的权重计算方法；2)此外，提出了一级指标权重灵敏度分析方法。它可得到各一级指标的边际权重，并给出排序不变的一级指标取值范围，能为配电网滚动规划后评价权重设置的有效性和适应性提供分析依据。以上所述，仅是本发明的一个实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，均仍属于本发明技术方案的范围内。当前第1页12