基于对等度量模式的配电网投入产出效益评价与预测方法与流程

本发明涉及一种配电网评价方法。特别是涉及一种基于对等度量模式的配电网投入产出效益评价与预测方法。

背景技术：

配电网是电网的重要组成部分，直接面向终端用户，与广大人民群众的生产生活息息相关，是服务民生的重要基础设施。目前国民经济快速发展，人民生活水平逐年提高和改善，电力负荷稳步增长，电力用户对供电可靠性和电能质量的要求也逐步提高。配电网作为联系电力用户与发、输电系统的重要枢纽，正处于快速发展的重要时期。

配电网投入产出方面的评估侧重于技术和安全性评估，对经济性的评估考虑不足，同时配电网投资缺乏深度分析，缺乏投入产出分析和后评价。除此之外，配电网投资的有效性也需要进行合理的评价。如何最大限度提高投入产出效率、加大投入产出效益，成为了各级电网企业决策和管理人员非常关注的问题。一方面，如何合理评价和预测配电网投入产出效益，并深入挖掘配电网投入产出效益提升措施，以最大限度地提高配电网投入产出效益；另一方面，如何对庞大且繁杂的配电网数据进行挖掘分析，从而为配电网投入产出效益分析提供数据支撑。这两个问题的解决需要依赖大数据分析技术和配电网投入产出效益分析技术。然而，由于配电网具有点多、面广、设备数量繁多、直接面对用户等特点，存在数据量庞大、数据准确程度低、且数据不易获取等问题。同时，配电网的投入包含建设投入和管理投入，分析投入产出涉及企业内部规划、建设、运维和营销、人力资源专业数据，企业外部国民经济发展、用户行为等外部数据；各类数据间匹配、贯通、融合难度大。而且，大数据技术在电网企业的应用尚处于起步阶段，用于分析配电网投入产出效益问题更是鲜有成果。

目前有关配电网投入产出效益评价方法主要体现出以下特点：第一，配电网的投入与产出效益不能完全对应、存在偏差；第二，不能体现现状配网存量资产规模的差异，只能体现配电网项目投入带来的增量资产规模差异。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够在一定程度上体现出现状电网的规模水平和运行水平的基于对等度量模式的配电网投入产出效益评价与预测方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于对等度量模式的配电网投入产出效益评价与预测方法，包括如下步骤：

1)对配电网投入产出效益进行综合评价，包括：投入费用计算、产出效益计算和投入产出效益综合评价计算；

2)对配电网产出效益进行预测，包括：对投入产出效益评价指标关联关系进行分析、对投入既定条件下的产出效益进行预测以及对产出效益既定条件下的投入进行预测。

步骤1)中所述的投入费用计算包括：资产年均建设成本、资产年运维费用和配电网投入三部分；其中，

(1)资产年均建设成本计算：

考虑资金时间价值，配电网资产年均建设成本c0的计算方法如下：

式中，d0表示资产原值，m为资产退役处置费用，r为折现率，n为资产使用年限；

资产原值d0计算方法如下：

d0＝dn×(1+f)^-n

式中，dn表示评价年配电网资产重置价值，f表示评价区通货膨胀率，n表示配电网资产自投入年到评价年的运行年限；其中，评价区通货膨胀率f的计算公式如下：

式中，p表示本期价格指数，p0表示比较期价格指数；

(2)资产年运维费用cw计算公式如下：

cw＝czm+cwm+cr

其中，czm为自营材料费，cwm为外包材料费，cr为外包修理费；

(3)配电网年投入值c计算

配电网年投入值c为资产年均建设成本c0与资产年运维费用cw之和，计算公式如下：

c＝c0+cw。

步骤1)中所述的产出效益计算包括：经济产出效益计算和技术产出效益计算，其中，

(1)经济产出效益计算公式如下：

eps＝sw×pw-su×pu

式中，eps为电量销售效益，su为上网电量，sw为售电量，pu为上网电价，pw为售电价；

(2)技术产出效益计算，包括：

(2.1)指标权重计算，是采用层次分析法确定评价指标的权重；

(2.2)指标合理取值计算，是依据电力行业标准导则，参考国家电网公司企业导则，确定各项评价指标的取值；

(2.3)指标标准化计算，是依据评价指标与产出效益的关联关系，将评价指标分为效益型指标、中间型指标和成本型指标；其中，效益型指标为指标取值与产出效益正相关的指标，采用左半梯形函数作为标准化函数；中间型指标为指标取值与产出效益非线性相关的指标，采用梯形函数作为标准化函数；成本型指标为指标取值与产出效益负相关的指标，采用右阶梯形函数作为标准化函数；

(2.4)技术产出效益计算公式如下：

式中，ft表示技术产出效益评价指标值；i表示指标编号，共有m项评价指标；yi表示第i项评价指标的得分；ωi表示第i项评价指标的权重。

步骤1)中所述的投入产出效益综合评价计算，包括：

(1)投入产出效益计算，是采用费用效率法确定投入产出经济效益值和投入产出技术效益值为：

式中，be为投入产出经济效益值；eps为电量销售效益值；c为配电网投入值；bt为投入产出技术效益值；ft为技术产出效益评价指标值；

(2)产出效益指数计算

(2.1)产出经济产出效益指数和产出技术产出效益指数

设bea和bta分别为同级别区域投入产出经济产出效益值的平均值和投入产出技术产出效益值的平均值，并作为基准值；采用待评价区域实际值与基准值的比值，其中，

待评价区域投入产出经济效益值与投入产出经济效益值的基准值的比值pe为：

pe＝be/bea

待评价区域投入产出技术效益值与投入产出技术效益值的基准值的比值pt为：

pt＝bt/bta

并将比值pe和比值pt作为投入产出经济效益评价指数cee和投入产出技术效益评价指数cet确定的依据；

(2.2)投入产出综合效益评价指数ce公式如下：

ce＝0.5cee+0.5cet。

步骤2)中所述的对投入产出效益评价指标关联关系进行分析，是基于关联关系定性分析，选用logistic曲线对投入指标与产出效益指数关联关系进行拟合。

步骤2)中所述的对投入既定条件下的产出效益进行预测，是基于投入指标与产出效益指数的关联关系，在配电网投入一定的条件下，分别预测出经济产出效益值和技术产出效益评价指标值的取值水平，预测函数即为表征关联关系的logistic曲线函数。

步骤2)中所述的以及对产出效益既定条件下的投入进行预测，是基于投入指标与产出效益指数的关联关系，分别在配电网的经济产出效益计算和技术产出效益计算一定的条件下，预测出配电网的投入费用，预测函数即为表征关联关系的logistic曲线函数的反函数。

本发明的基于对等度量模式的配电网投入产出效益评价与预测方法，形成涵盖配电网投入评价指标和配电网产出评价指标的配电网投入产出效益评价指标体系，给出配电网投入产出效益评价指标的理想取值，以及考虑配电网供电区域分级、配电网负荷发展阶段等实际运行情况的配电网投入产出效益评价指标合理取值，给出配电网投入费用值计算方法、配电网产出效益综合评分方法，形成一种配电网投入产出效益综合评价方法。本发明能够充分反映出评价期内配电网投入与产出效益之间的对应关系，同时能够在一定程度上体现出现状电网的规模水平和运行水平。

附图说明

图1是logistic曲线模型图；

图2是配电网投入与产出经济效益关联关系图；

图3是配电网投入与产出技术效益关联关系图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的基于对等度量模式的配电网投入产出效益评价与预测方法做出详细说明。

本发明的基于对等度量模式的配电网投入产出效益评价与预测方法，包括如下步骤：

1)对配电网投入产出效益进行综合评价，包括：投入费用计算、产出效益计算和投入产出效益综合评价计算；其中，

(1)所述的投入费用计算包括：资产年均建设成本、资产年运维费用和配电网投入三部分；其中，

(1.1)资产年均建设成本计算：

考虑资金时间价值，配电网资产年均建设成本c0的计算方法如下：

式中，d0表示资产原值，m为资产退役处置费用，r为折现率，n为资产使用年限；

配电网资产原值是指配电网资产设备的初始投入成本，考虑到部分设备投入使用年限已久，资产原值难以获取，需通过现有资产价值数据以及历史年价格指数来推算出资产原值，资产原值d0计算方法如下：

d0＝dn×(1+f)^-n(2)

式中，dn表示评价年配电网资产重置价值，f表示评价区通货膨胀率，n表示配电网资产自投入年到评价年的运行年限；其中，评价区通货膨胀率f的计算公式如下：

式中，p表示本期价格指数，p0表示比较期价格指数；

(1.2)资产年运维费用cw计算

资产年运维费用cw是指为恢复配电网资产原有形态和能力，进行修理性工作所发生的自营材料费(czm)、外包材料费(cwm)、外包修理费(cr)，计算公式如下：

cw＝czm+cwm+cr(4)

其中，czm为自营材料费，cwm为外包材料费，cr为外包修理费；

(1.3)配电网投入值c计算

配电网投入值c为资产年均建设成本c0与资产年运维费用cw之和，计算公式如下：

c＝c0+cw(6)。

(2)所述的产出效益计算包括：经济产出效益计算和技术产出效益计算，其中，

(2.1)经济产出效益计算，经济产出效益评价指标为电量销售收益，计算方法如下：

eps＝sw×pw-su×pu(7)

式中，eps表示电量销售效益，su表示上网电量，sw表示售电量，pu表示上网电价，pw表示售电价；

(2.2)技术产出效益计算，包括：

(2.2.1)指标权重计算，是采用层次分析法确定评价指标的权重；确定结果见表1。

(2.2.2)指标合理取值计算，是依据电力行业标准导则，参考国家电网公司企业导则，确定各项评价指标的取值(见表1)；

表1技术产出效益指标权重确定结果

对于a+～d类供电区域指标合理取值不一致的供电可靠率和综合电压合格率指标，结合待评价地区各类供电区域的最大负荷占比，确定出评价指标的合理取值，公式如下：

式中，i为指标编号，j为供电区域编号；xi为待评价地区第i项指标的合理取值；xij为第i个指标在第j类供电区域的合理取值；pj为待评价地区第j类供电区域的最大负荷。

(2.2.3)指标标准化计算，由于各项评价指标量纲不同，为了使指标具有可比性，需结合指标类型开展指标标准化处理。

指标标准化计算，是依据评价指标与产出效益的关联关系，将评价指标分为效益型指标、中间型指标和成本型指标；其中，效益型指标为指标取值与产出效益正相关的指标，采用左半梯形函数作为标准化函数；中间型指标为指标取值与产出效益非线性相关的指标，采用梯形函数作为标准化函数；成本型指标为指标取值与产出效益负相关的指标，采用右阶梯形函数作为标准化函数；见表2。

表2技术产出效益指标分类及标准化处理函数

注：x1或[x1,x2]为指标合理取值，m为指标理论最小值，m为指标理论最大值；容载比指标无理论最大值，m取地区历史年最大值的向上取整数值。

(2.2.4)技术产出效益计算

基于上述确定的各项技术产出效益评价指标的评分标准函数和权重，可计算得到技术产出效益评价指标的综合评分，技术产出效益综合评分公式如下：

式中，ft表示技术产出效益评价指标值；i表示指标编号，共有m项评价指标；yi表示第i项评价指标的得分；ωi表示第i项评价指标的权重。

(3)所述的投入产出效益综合评价计算，包括：

(3.1)投入产出效益计算，是采用费用效率法确定投入产出经济效益值和投入产出技术效益值为：

式中，be为投入产出经济效益值；eps为电量销售效益值；c为配电网投入值；bt为投入产出技术效益值；ft为产出效益评价指标值；

(3.2)投入产出效益指数计算

由于投入产出经济效益值和投入产出技术效益值的量纲不统一，因此需进行量纲归一化处理，得到投入产出效益指数，处理方法如下。

(3.2.1)投入产出经济效益指数和投入产出技术效益指数

设bea和bta分别为同级别区域投入产出经济效益值的平均值和投入产出技术效益值的平均值，并作为基准值；采用待评价区域实际值与基准值的比值，其中，

待评价区域投入产出经济效益值与投入产出技术效益值的比值pe为：

pe＝be/bea(12)

待评价区域投入产出技术效益值与投入产出技术效益值的基准值的比值pt为：

pt＝bt/bta(13)

并将比值pe和比值pt作为投入产出经济效益评价指数cee和投入产出技术效益评价指数cet确定的依据；见表3。

表3投入产出经济(技术)效益评价指数确定结果

(3.2.2)综合投入产出效益指数ce公式如下：

ce＝0.5cee+0.5cet(14)。

2)对配电网投入产出效益进行预测，包括：对投入产出效益评价指标关联关系进行分析、对投入既定条件下的产出效益进行预测以及对产出效益既定条件下的投入进行预测。其中

(1)所述的对投入产出效益评价指标关联关系进行分析，是考虑到各项技术产出效益指标类型不同、量纲不同，采用投入指标与产出效益指数进行关联性分析；

配电网投入与经济产出效益水平和技术产出效益水平均为正相关关系。随着投入的增多，经济产出效益水平和技术产出效益水平均呈s型曲线增长，其边际增长幅度将经历递增、递减、停滞三个阶段。

基于关联关系定性分析，选用logistic曲线对投入指标与产出效益指数关联关系进行拟合。logistic曲线是一种常见的s形函数，函数图形见图1所示。

(2)所述的对投入既定条件下的产出效益进行预测，是基于投入指标与产出效益指数的关联关系，在配电网投入一定的条件下，分别预测出经济产出效益值和技术产出效益评价指标值的取值水平，预测函数即为表征关联关系的logistic曲线函数。logistic曲线的常用函数表达式为：

式中，x为自变量，y为因变量，a、b、k均为已知参数。

(3)所述的以及对产出效益既定条件下的投入进行预测，是基于投入指标与产出效益指数的关联关系，分别在配电网的经济产出效益计算和技术产出效益计算一定的条件下，预测出配电网的投入费用，预测函数即为表征关联关系的logistic曲线函数的反函数。公式如下：

基于经济产出效益和技术产出效益可分别预测出配电网投入水平，最终选取两个投入预测结果中的最大值作为最终预测结果，见下式：

c＝max(ce,ct)(17)

式中，c表示配电网投入预测值，ce和ct分别表示与经济产出效益和技术产出效益相对应的投入预测结果。

下面给出具体实例：

选取n市为典型地区开展2012-2018年的配电网投入产出效益分析、以及2019年配电网投入和配电网产出效益预测。

1、基础数据调研

首先，调研n市2012-2018年变电设备、输电线路、配电线路及设备资产、通信设备及线路等配电网设备资产的资产原值、退役处置费用、投运年限、运维费用等数据，并采用配电网投入的计算公式，计算出各年份的配电网投入指标值，见表4。

其次，调研n市2012-2018年投入指标、经济效益指标和技术效益指标的基础数据，并采用产出效益指标计算公式，分别计算出各年份的配电网经济效益值和技术效益综合评分，见表4所示。

表4投入指标与产出效益指标计算结果

2、2012-2018年配电网投入产出效益分析

首先，基于n市2012-2018年各年度的配电网年投入、经济效益值、技术效益综合评分，计算各年度产出经济效益值和产出技术效益值；并调研同水平地区投入产出效益数据，计算得到产出经济效益基准值和产出技术效益基准值。

其次，依据上文提出的投入产出效益综合评价模型，计算n市各年度的配电网投入产出效益指数，见表5所示。

表5配电网投入产出效益指数

3、投入既定条件下的产出效益预测

(1)投入预测函数

基于n市2012-2018年的配电网投入与产出效益数据，分别绘制配电网投入(c)与产出经济效益(be)、产出技术效益(bt)之间的关联关系图，见图2和图3所示。

基于图2和图3所示关联关系，构建产出经济效益和产出技术效益预测函数如下：

(2)2019年配电网投入预测

假设n市2019年配电网预计投入为14651.73万元，依据上述预测函数，计算n市配电网2019年预计经济效益值为43219.70万元，技术效益值为85.14分。

4、产出效益既定条件下的投入预测

(1)投入预测函数

基于图1和图2所示的配电网投入与产出经济效益关联关系，依据公式(16)确定出既定投入下产出效益预测函数的反函数，并将该反函数对应作为经济效益(be)和技术效益(bt)既定下的投入(c)预测函数，如下：

(2)2019年配电网投入预测

假设n市配电网2019年预计经济效益值为43219.70万元，技术效益值为85.14分，则依据式(20)计算所得既定经济效益条件下的投入为14648.15万元，依据式(21)计算既定技术效益条件下的投入为1.46505亿元，再依据式(17)确定n市2019年预计投入为1.46505亿元。