摘 要
电网规划是电力系统发展中的重要组成部分，规划工作的优劣直接影响着电网的发展前景。省级电网公司规划部门在中短期规划过程中会涉及大量的待选电网规划项目，在投资资金有限的情况下，需要有选择的对待选规划项目投资建设，以满足供电需求和电网的发展要求。特别是在经济社会发展和电力体制改革等新形势下，电网发展会面临更多的不确定性，宏观经济形势、供电可靠性监管、发电侧能源结构调整、输配电价改革等将会深刻地影响到电网公司规划工作的开展，电网公司从注重售电量和加快规模增长的相对粗放式发展模式转变为追求综合效益最大化的精准化、精益化发展模式。目前在工程实际中对于电网规划项目的建设决策主要依靠专家经验，着重关注投资成本、负荷发展需求，且用于项目选择评价工作的参考评价指标相对简单并缺乏统一标准，带有较强的主观色彩，导致结果因人而异，难以保证结果的逻辑性、客观性和准确性。
基于此，本研究结合电网发展面临的形势和挑战，提出了一种综合利用组合优选模型和综合评估方法的电网规划投资决策方法：
利用所研究的电网规划组合优选模型，对省级电网公司中短期电网规划所形成的电网规划项目库进行初步筛选，得到在给定资金内综合效益最优的项目组合；但由于中短期规划针对一定的建设时间段，项目建设资金的到账也存在一定的时间跨度，难以实现将优选出的项目组合同期全面投入建设，因此还需采用所研究的电网规划项目综合评估方法对规划项目进行综合评价以得到项目的优劣排序，根据建设资金的满足情况，对优选出的项目组合安排投资建设。
关键词：电网规划项目，投资决策，组合优选模型，综合评估方法
ABSTRACT
Power grid planning is an important part of power system development, and theprospects of power grid development are directly affected by the quality of planning work.
The provincial power grid company planning department will involve a large number ofcandidate power grid planning projects in the short- and medium-term planning process. Inthe case of limited investment funds, it is necessary to selectively invest planning projects tomeet the power supply requirements and the development requirements of the power grid.
Especially in the new situation of economic and social development and power systemreform, power grid development will face more uncertainties. The development of gridcompany planning work will be profoundly affected by the macroeconomic situation, powersupply reliability supervision, power generation side energy structure adjustment,transmission and distribution price reform, etc. The grid company has changed from arelatively extensive development model focusing on electricity sales and accelerating scalegrowth to a precise and lean development model pursuing the maximization ofcomprehensive benefits. At present, in the engineering practice, the construction decision ofthe power grid planning project mainly relies on expert experience, focusing on investmentcost and load development demand. And the reference evaluation index used for projectselection evaluation work is relatively simple and lacks unified standards, usually withstrong subjective color, giving rise to results vary from person to person, which makes itdifficult to guarantee the logic, objectivity and accuracy of the results.
Based on this, according to the situation and challenges faced by power griddevelopment, this paper proposes an investment decision method for power grid planning byusing combination optimization model and comprehensive evaluation method：
By using the optimal combination model of power grid planning studied in this paper,the power grid library formed by the provincial grid company's medium and short-term gridplanning is initially screened, and the combination of projects with optimal comprehensive short-term planning is for a certain construction period, there is also a certain time span forthe arrival of project construction funds, it is difficult to realize that the optimizedcombination of projects will be put into full construction at the same time. Therefore, it isnecessary to use the comprehensive evaluation method of the power grid planning project tocomprehensively evaluate the planning project to obtain the ranking of the project, andarrange investment and construction for the preferred combination of projects according tothe satisfaction of the construction fund.
Key Words: Power grid planning project, Investment decision, Combination optimizationmodel, Comprehensive evaluation method.
目录
摘 要.........................................................................................................I
ABSTRACT..............................................................................................III
1 绪论.........................................................................................................1
1.1 选题背景及其意义 .........................................................................1
1.2 国内外研究现状 .............................................................................2
1.3 本文主要的研究内容 .....................................................................4
2 电网规划项目组合优选方法研究 ........................................................8
2.1 综合效益 ..........................................................................................8
2.2 项目投资约束 ...............................................................................13
2.3 组合优选模型 ...............................................................................15
2.4 组合优选模型算例分析 ...............................................................17
2.5 组合优选模型小结 .......................................................................20
3 电网规划项目综合评价指标体系研究 ..............................................21
3.1 综合评价指标体系构建原则 .......................................................21
3.2 电网规划项目评价影响因素分析 ...............................................22
3.3 电网规划项目综合评价指标体系的建立 ...................................24
3.4 评价指标的归类及标准化处理方法研究 ...................................36
3.5 综合评价指标体系小结 ...............................................................38
4 综合评价方法研究 ..............................................................................40
4.1 基于组合赋权的电网规划项目评价指标权重确定 ...................40
4.2 指标值和权重的合成方法研究 ...................................................47
4.3 综合评估方法算例分析 ...............................................................48
4.4 综合评价方法研究小结 ...............................................................59
5 某省电网实例验证 ..............................................................................60
5.1 电网规划项目组合优选模型实例 ...............................................61
5.2 电网规划项目综合评估方法实例 ...............................................64
5.3 实例验证结果分析 .......................................................................74
5.4 实例验证小结 ...............................................................................76
6 总结与展望 ...........................................................................................78
6.1 总结 ...............................................................................................78
6.2 展望 ...............................................................................................79
参考文献 ..................................................................................................81
致谢...........................................................................................................87
1 绪论
1.1 选题背景及其意义
电力是国家支柱性产业，电能亦是现如今最主要的能源消费形式之一，电力的供应与安全事关国家安全与经济社会发展。随着我国科技技术的不断进步以及国民经济的高速发展，用户对电能需求在不断增长的同时也更关注电能的稳定与经济，这些都需要电力系统先行一步的建设与完善以满足。先行一步的建设就需要对电网进行规划，电网规划作为电力系统发展的重要组成部分，是通过科学合理的电网规划工作，来建设坚强、高效、经济和可持续发展的电网，做到既保障电力系统稳定安全的运行，又实现能源资源的合理优化配置。因此电网规划是一项责任重大且充满意义的工作。
电网公司的规划部门作为电网规划工作的承担者，在对电网进行规划的过程中会产生大量的待选规划项目，这些项目均经过设计部门的可行性研究，具有一定的建设必要性。但由于电网建设项目种类与数量较多，在投资资金有限的情况下是无法实现所有项目同期投入建设，需要对电网规划项目进行有选择、有侧重地进行投资建设。
同时，电网建设项目所面临的不确定因素很多，同时涉及国家战略、经济民生、生态环境等多个方面。因此对规划期所涉及的众多项目该如何进行投资决策是目前电网公司规划部门工作的一项重点及难点。科学地开展电网规划项目的优选工作，合理地对电网建设项目进行整体分析综合评价，以减少电网建设过程中的盲目性和重复性，提高电网的可持续发展能力、保障投资回报水平、提升电网建设的综合效益，是非常具有战略意义的。
特别是在经济社会的高速发展和电力体制改革等新形势下，用户对电网的供电能力以及经济效益等多方面提出来更高的要求，电网发展因此也面临更多的不确定性，输配电价机制、售电侧改革以及能源供应趋于“清洁高效”发展等外部环境的变化与电网本质安全、精准化投资以及电网发展方式升级等电网内部要求的提升，都将深刻地影响到电网公司规划工作的开展。电网公司从注重售电量和加快规模增长的相对粗放式发展模式转变为追求综合效益最大化的精准化、精益化发展模式，除此之外在新的监管模式下，电网公司将受到政府监管部门对于电网规划、投资成本、投资效益等方面更严格的监管。这些都对电网规划工作提出了新的挑战。
而目前在工程实际中对于输电网规划项目投资的决策主要依靠主观经验，着重关注投资成本、负荷发展需求，且用于项目评估工作的参考评价指标相对简单并缺乏统一标准，使得参考指标难以全面严谨地评价待建电网规划项目。过多依赖专家的个人经验所得出的决策结论，缺乏相对客观量化且标准统一的决策参考依据，使得决策结果因人而异，可能存在对于相同的规划项目库不同决策者的决策结果存在较大差异性的情况。特别是在新时代电网发展新形势下，传统依赖于个人经验的电网规划项目投资决策方法难以保证电网规划项目投资决策结果的精益化与客观合理性，较难实现科学合理地选择投资。因此，电网规划项目的选择评价工作亟需更加科学严谨的方法和标准作为支撑，提高规划项目决策工作的质量。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 电网规划项目组合优选相关研究现状
目前工程实际中对待选规划项目的选择基本依靠专家经验，现有研究方法多数仅考虑经济性效益的单一优选目标，导致选择结果的片面性；少数文献考虑了可靠性效益，但有一定的缺陷。文献[1]构建的电网建设项目投资组合优选模型只考虑了项目组合的经济性，优选目标过于单一，忽视了其他效益。文献[2]提出一种两阶段电网建设项目优化方法，第一阶段基于项目的紧迫性形成初步的预选排序方案，这种方法以紧迫性作为其优选标准，标准过于单一，且预选排序方案有限，可能会出现非全局最优解。文献[3]将电网的容量需求作为约束条件，但只从经济角度考虑优化目标。文献[4]-[6]综合考虑了经济性和可靠性，其将项目容量与最大缺电成本相乘作为可靠性效益的处理方式没有考虑项目之间的差异，忽略了项目建设的紧急迫切程度差异，可能会导致优选结果的片面性。
1.2.2 电网规划项目综合评价指标体系研究现状
规划工作中需要科学合理地对电网规划项目进行整体分析评估，使项目之间具有可比性，为决策提供对比参考。随着经济结构转型和供给侧结构性改革对电网公司所投资建设的项目有了更高更全的要求，因此构建全面完整且适应新形势的综合评价指标体系是评估工作中的重点。
当前对于电网规划项目评价指标体系的研究多集中在单项目多方案间比选，有单纯从某一个角度设立指标，如从投资建设效益或者是安全可靠等角度进行方案评估比选：有基于安全可靠性评估的电网规划评价指标；有提出针对输电网规划项目的经济性方案的评价和优选；文献[12]考虑预防电网项目建设对环境的影响，设立环境评价指标来评估电网规划建设项目的方案；文献[13]考虑项目建设的风险评价以及防控对策。也有综合多个角度的电网评价指标体系的研究。但由于规划项目的建设目的、规模和地点等属性的不同，目前的单项目多方案选优的评价指标体系无法运用于规划项目间评比，而用于规划项目评估排序筛选的综合评价指标体系的研究则相对稀缺，文献[17]关注电网接线方式的评价；文献[18]从经济性的角度进行电网规划项目评价，这些文献都仅从个别角度设立指标进行对电网规划项目进行评价，都会存在一定的片面性，很难成为电网规划部门决策中决定性的参考。文献[19]提出了一套考虑相对全面的评价输变电工程项目的指标，但是指标设立太过简单且均采用定性的指标评判结果。综上所述，当前缺乏用于电网规划项目间比较且适应当前形势的综合评价指标体系的研究。
1.2.3 评价方法研究现状
评价方法的研究经过了多年的发展已经被广泛应用到了投资决策、工程评估、效益考核、企业选址、人事评价等等领域，服务于各种各样的评价决策环境，促进科学化决策的发展。当前在电力系统中应用较多的的评价方法有：层次分析法，文献全面的总结了层次分析法在电力系统中的应用，层次分析法的研究还延伸出区间层次分析法以及模糊层次分析法等；基于模糊集合概念的模糊综合评价法也常应用于电网项目的决策问题；熵权法是一种客观评价方法，文献[32]将熵权法与层次分析法相结合对电量平衡方案进行评估。除了这些方法还有灰色关联分析法、神经网络、数据包络法等方法运用到电网的决策问题中。
1.3 本文主要的研究内容
本文结合电网规划工作的实际情况详见图 1-1：
本研究是在电网规划流程图中的“开展项目可行性研究工作”与“初步设计及施工”两部分之间作相关的研究。研究考虑综合效益的电网规划项目组合优选模型对中短期规划的电网规划项目库进行初步筛选，得到在限定预算下综合效益最优的项目组合；由于中短期规划所涉及的投资资金的到账有一定的时间跨度，是无法实现同期全面将组合优选的项目投入建设。因此需利用本研究的电网规划项目综合评估方法对项目进行综合评价以得到项目的优劣排序，以此结果根据资金到账的情况安排投资建设。
本文的研究工作包括以下几个方面：
（1）调研分析
参阅大量国内外相关文献中有关电网规划项目组合优选模型和综合评估方法的相关研究，分析工程实际的项目决策过程，确定研究思路及研究重点。
（2）电网规划项目组合优选模型的构建
本研究为满足电网中短期规划发展需求，在投资能力及其它约束条件下，对电网规划项目进行详细的组合优选分析，从而实现电网优选项目组合的综合效益最大化。
首先提出了一种基于可靠性效益系数和电网容量缺额系数的可靠性效益量化方法，并基于此建立了以综合效益为优化目标的组合优选模型，可综合考虑电网规划项目对规划电网的安全可靠性和经济性的影响，通过求解此组合优选模型，可以获得在一定投资额度内综合效益最优的项目组合。划决策者进行规划项目的投资决策提供科学合理的理论支撑。
（3）电网规划项目综合评价指标体系的构建
电网规划项目评价指标体系是项目综合评价的基础，所提评价指标体系应能全面地反映规划项目的建设成效。本研究构建的电网规划项目评价指标体系分别从安全可靠、经济高效、协调灵活、环境社会四个方面综合评价电网规划项目对电网、环境及社会的综合影响。
（4）综合评价方法的研究
通过综合评价方法对电网规划项目库中的项目进行综合评估，综合评估项目对电网、环境等多方面的影响以及项目应对风险的能力。本研究采用层次分析法、熵权法和变异系数法相结合的主客观组合赋权方法，将统一量化的规划项目评估指标数据分别通过加权线性和法和模糊综合评价理论对电网规划项目进行综合评价，得出量化评估结果实现项目的评分和排序。
…………由于本文篇幅较长,部分内容省略,详细全文见文末附件
6 总结与展望
6.1 总结
本研究结合电网发展面临的形势和挑战研究了电网规划项目组合优选及综合评估方法，为电网规划项目的投资决策提供科学合理的方法依据，研究成果如下：
（1）提出了考虑综合效益的电网规划项目组合优选模型。模型以全面考虑经济性和电网可靠性的综合效益为目标函数，经济性和电网可靠性分别采用净现值以及基于可靠性效益系数和电网容量缺额系数的经济量化方法衡量。模型计及投资能力、项目属性和供电能力综合约束。其中，供电能力约束包括了整体电网和各分区电网的约束，以保证同时满足整体电网和各分区电网的供电能力需求。所提模型优化目标和约束条件较为全面地考虑了规划项目对电网的影响，有效地避免了电网规划项目筛选结果的主观性和片面性。
（2）提出了一种电网规划项目综合评估方法。综合评估方法包括电网规划项目评价指标体系和综合评价方法。其中，电网规划项目评价指标体系综合考虑安全与经济的平衡、地区未来经济发展、环境社会效益以及网架变化的适应水平等因素；综合评价方法采用层次分析法、熵权法和变异系数法相结合的主客观组合赋权方法，并通过加权线性和法与模糊综合评价法得出电网规划项目的综合评估量化结果。该评估方法全面地衡量了规划项目对电网发展的影响以及对不确定性因素的适应能力，克服了工程实际中依靠专家经验评价带来的主观性问题和单一评价指标导致的片面性问题，具有较强的通用性，解决了不同规划项目间的可比性问题。
规划项目库进行初步筛选，得到在一段规划期中、限定的资金预算内综合效益最优的项目组合；再利用综合评估方法对项目逐一进行综合评估，得到项目的评估排序，通过此结果根据规划期内投资资金到账的情况对优选项目组合安排投资建设的重点与建设顺序，为电网规划投资决策提供科学合理的方法依据。
6.2 展望
电网是一个复杂且重要的系统，对电网规划项目的建设决策必须以多目标、多因素、多角度去考虑，本文对电网规划项目的决策以优选模型与综合评估相结合的角度开展了一定的研究，但依旧有不足以及需要完善的地方：
（1）评价指标的部分数据有待进一步精确化。由于目前本研究所参考的可行性研究报告中，缺乏部分指标计算所需要的基础数据，因此本研究对于这类指标值的获取采用具有工程实际经验的估算，该估算方法具有一定的科学理论依据，但依旧缺乏数据支撑，有必要进一步研究获取这类指标的准确数值，使电网规划项目综合评估的结果更加客观准确。
（2）电网规划项目评价指标的应用范围有待进一步拓展。本研究提出的电网规划项目综合评估指标体系主要是针对输电网规划项目，下一步将拓展应用范围，结合配电网的特点调整相关指标和计算方法，将项目研究成果推广至110kV及以下配电网中，实现全电压等级应用。
（3）电网规划项目组合优选模型的优化目标有待进一步扩充完善。本研究构建的电网规划项目组合优选模型的目标函数主要考虑可靠性和经济性两个方面的影响，而除了这两方面之外，电网规划项目优选工作还会关注其他的特性，比如协调灵活性、智能绿色性等。下一步研究方向可以在优化模型的目标函数或约束条件中考虑更多的（3）提出了综合利用组合优选模型和评价指标体系的电网规划投资决策方法。首先利用考虑综合效益的电网规划项目组合优选模型对省级电网中短期规划产生的电网因素，进一步提高优化目标的全面性。
参考文献
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