智能电网信息工程考研_浅谈层次分析法在电网规划评估中的应用

　　摘 要：电力是国民经济发展的基础，电网规划方案优劣和方案实施程度对电网的经济技术水平和适应未来负荷发展程度起到关键作用，建立一套科学、可行的电网规划方案评估指标体系非常重要。层次分析法是一种定性和定量相结合的、系统化、层次化的分析方法，在处理复杂的问题上具有实用性和有效性。按照层次分析法建立体系与模型，分别建立目标层、准则层、子准则层，再通过体系建立模型对给定的方案进行评估。
　　关键词：电力 电网规划 层次分析法
　　电力系统作为一个复杂系统，受到发电企业、电网企业、电力用户等各个参与组成者的影响。与此同时，我们还应该看到作为第二次工业革命标志的电力还充当着人类生产、生活所需要的能源，是国家能源安全的重要保障。国家和社会对电力系统的运行高度关注，时刻警惕。因此，对电力系统规划问题进行研究具有重大的现实意义
　　随着电网的发展，先进发展理念和现代化技术不断引入电网规划，提高了电网运行的安全性和可靠性，同时电网规模不断扩大，复杂程度不断增加，电网规划对保障经济平稳快速发展的重要性不断体现，使得电网的特性进一步丰富，功能逐步增多，与外部环境的联系更加紧密。
　　电网规划评估指标体系既是理论研究的一个基本科学问题，也是实践操作中一个核心问题，它的构建合理与否，将直接影响电网规划评价模型的有效性和可信度，进而影响电网规划评估结果的准确性和合理性。为此，世界许多著名学者和研究机构一直致力于寻求更加科学、完善的电网规划水平评价指标体系。有关电网规划的指标及其定量评价方法研究已成为当前社会研究的热点和难点。
　　一、电网规划评估体系
　　本文简单地将电网规划评估体系分为安全性、经济性、优质性。
　　（1）电网规划安全性评估体系
　　安全性评估体系主要有电网事故次数、线路负载率、N-1通过率、N-2通过率、短路电流、设备强迫停运率、设备非计划停运次数、充裕性、抗灾能力等。
　　（2）电网规划经济性评估体系
　　经济性评估体系主要有电网固定资产总额、供电能力、售电量、售电收入、国家电力市场交易电量、电网利用效率等。
　　（3）电网规划优质性评估体系
　　优质性评估体系主要有供电可靠率、用户平均停电累计时间、清洁能源发电量比重、等效全网平均供电煤耗等。
　　二、层次分析法
　　层次分析法是美国运筹学家于20世纪70年代初期提出的，是对定性问题进行定量分析的一种简便、灵活而又实用的多准则决策方法。它的特点是把复杂问题中的各种因素通过划分为相互联系的有序层次，使之条理化，根据对一定客观现实的主观判断结构(主要是两两比较)把专家意见和分析者的客观判断结果直接而有效地结合起来，将一层次元素两两比较的重要性进行定量描述。而后，利用数学方法计算反映每一层次元素的相对重要性次序的权值，通过所有层次之间的总排序计算所有元素的相对权重并进行排序。该方法自1982年被介绍到我国以来，以其定性与定量相结合地处理各种决策因素的特点，以及其系统灵活简洁的优点，迅速地在我国社会经济各个领域内，如能源系统分析、城市规划、经济管理、科研评价等，得到了广泛的重视和应用。
　　层次分析法的基本思想是：首先，根据问题的性质和要达到的目标，将问题分解成不同的组成因素，按照各因素之间的相互影响和隶属关系将其分层聚类组合，形成递阶的、有层次结构的模型；然后，对模型中每一层次因素的相对重要性，依据人们对客观现实的判断给予定量表示，再利用数学方法确定每一层次全部因素相对重要性的权重值；最后，通过综合计算各层次相对重要性的权重值，得到最底层(方案层)相对于最高层(目标层)重要性次序的组合权重值，以此作为方案评价和选择的依据。
　　在层次分析法中，通过构造判断矩阵，采用两两比较法确定评价指标相对于上一层相应指标的相对重要性的权值，一般运用1～9的比例标度法构造各层次因素的判断矩阵，判断矩阵标度表如下表1-1：
　　表1-1 判断矩阵标度表
　　三、电网规划评估理论模型
　　目标层A：电网规划
　　准则层C：C1 安全性、C2 经济性、C3 优质性
　　子准则层P：各子指标
　　根据层次分析法1～9的比较标度，安全性相对于经济性相当重要，安全性相对于优质性略为重要。就上述电网规划体系给出如下判断矩阵A—C表：
　　A=1 5 3■ 1 ■■ 2 1 （1-1）
　　求最大特征值
　　（1）将判断矩阵A归一化
　　■=a■■a■ i,j=1,2,3（1-2）
　　则归一后的矩阵为■=0.652 0.625 0.6670.130 0.125 0.1110.217 0.250 0.222 （1-3）
　　（2）将A各行元素相加后再除以3，得权重向量
　　W=0.6480.1220.230 （1-4）
　　（3）计算最大特征根，根据公式
　　λmax=■■■ （1-5）
　　其中 表示向量AW的第i个分量，则
　　λmax=3.002 （1-6）
　　（4）一致性检验
　　根据一致性指标公式CI=CI=■ （1-7）
　　CI=0.001（1-8）
　　如果有CI偏差，那偏差是否在满意的一致性范围，引进平均随机一致性指标RI。
　　表1-2 平均随机一致性指标RI数值
　　由于n=3时，平均随即一致性指标为 RI=0.58
　　则随机一致性比率为：
　　CR=CI/RI=0.002 （1-9）
　　即：CR=0.002P3>P7=P8>P2>P4=P5=P6>P9
　　层次P的总排序说明了各个指标在评估中所占的比重。
　　甲=0.821；乙=0.918；丙=0.981
　　通过计算方案丙值为最大，可以看出安全性中的规划是很好的，并且也兼顾了经济性、优良性，因此方案丙较方案甲、乙更为突出。所以运用层次分析法可以看出，电网规划方案丙为最佳方案。
　　参考文献：
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　　[2]李玉良.配电网规划方案的技术评估模型与算法研究.华南理工大学硕士论文，2011（6）
　　[3]张千安.当前电力电网规划特点分析.中国新技术新产品，2010（1）
　　[4]李晖.电网发展评估方法与模型研究总报告.2010
　　[5]郭凤鸣.层次分析法模型选择的思考.1996