（企业管理专业论文）基于改进神经网络的电网规划项目综合评价研究.pdf

华北电力大学硕士学位论文摘要 摘要 电网规划项目是电网规划建设的重要部分，要求对电网规划项目进行综合评价 分析。本论文在分析了电网规划项目的研究背景和文献资料的基础上，通过对电网 规划项目各方面影响因素的分析，构建了电网规划项目综合评价指标体系，运用层 次分析和熵值法确定了电网规划项目指标权重，建立了基于改进神经网络评价方法 的电网规划项目综合评价模型。结合河北南网邯郸地区的实际情况，通过对邯郸地 区娄山、均河、孙店、联纺、崇州、大寨六个项目实证评价研究，结合电网规划项 目综合评价中的问题提出了相关建议和措施。 关键词：电网规划项目，综合评价，遗传算法，神经网络 a b s t r a c t p o w e rg r i dp l a n n i n gp r o j e c ti sa l li m p o r t a n tp a r to ft h ep o w e rt r a n s m i s s i o np l a n n i n g a n dc o n s t r u c t i o n ，i tc a l l sf o rac o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so ft h ep r o j e c te v a l u a t i o n i nt h i s p a p e ri ta n a l y z e sr e s e a r c hb a c k g r o u n dd o c u m e n t so f t h ep o w e r 面dp l a n n i n gp r o j e c to n t h eb a s i so fn e t w o r kp l a n n i n gf o rt h ep o w e rg r i dp l a n n i n gp r o j e c t t h r o u g hv a r i o u s f a c t o r sa n a l y s i so fn e t w o r kp l a n n i n gp r o j e c ti tb u i l d sac o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ni n d e x s y s t e m u s i n ga h pa n de n t r o p ym e t h o dd e t e r m i n e st h eg r i dp l a n n i n gt h ep r o j e c ti n d e x w e i g h t a n db a s e do n t i m p r o v i n gn e u r a ln e t w o r ke v a l u a t i o nm o d e l ，i ti n t r o d u c e s n e t w o r kp l a n n i n gp r o j e c te v a l u a t i o nm o d e l a f t e ra n a l y z i n gt h es i t u a t i o no fp o w e rg r i d p l a n n i n gp r o j e c ti nh a n d a n ，s o u t ho fh e b e ip r o v i n c ei nt h er e g i o nt h r o u g ht h eh a n d a n l o u s h a n ，j u n h ea n ds u n d i a n ，l i a n f a n g ，c h o n g z h o u ，d a z h a is i xp r o j e c ti nt h ea r e at og e t e m p i r i c a le v a l u a t i o no ft h ep r o j e c t c o m b i n e dw i t hn e t w o r kp l a n n i n gp r o j e c te v a l u a t i o n r e s u l t s ，r e c o m m e n d a t i o na n dm e a s u r e sr e l a t e dt op o w e rg r i dp l a n n i n gi sp r o p o s e d z h a n gj i e ( b u s i n e s sm a n a g e m e n t ) d i r e c t e db yp r o es u nw e i k e yw o r d s ：p o w e rt r a n s m i s s i o n p l a n n i n gp r o j e c t ，c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n ， g e n e t i ca l g o r i t h m ，b p n e u r a ln e t w o r k 华北电力大学硕士学位论文摘要 摘要 电网规划项目是电网规划建设的重要部分，要求对电网规划项目进行综合评价 分析。本论文在分析了电网规划项目的研究背景和文献资料的基础上，通过对电网 规划项目各方面影响因素的分析，构建了电网规划项目综合评价指标体系，运用层 次分析和熵值法确定了电网规划项目指标权重，建立了基于改进神经网络评价方法 的电网规划项目综合评价模型。结合河北南网邯郸地区的实际情况，通过对邯郸地 区娄山、均河、孙店、联纺、崇州、大寨六个项目实证评价研究，结合电网规划项 目综合评价中的问题提出了相关建议和措施。 关键词：电网规划项目，综合评价，遗传算法，神经网络 a b s t r a c t p o w e rg r i dp l a n n i n gp r o j e c ti sa l li m p o r t a n tp a r to ft h ep o w e rt r a n s m i s s i o np l a n n i n g a n dc o n s t r u c t i o n ，i tc a l l sf o rac o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so ft h ep r o j e c te v a l u a t i o n i nt h i s p a p e ri ta n a l y z e sr e s e a r c hb a c k g r o u n dd o c u m e n t so f t h ep o w e r 面dp l a n n i n gp r o j e c to n t h eb a s i so fn e t w o r kp l a n n i n gf o rt h ep o w e rg r i dp l a n n i n gp r o j e c t t h r o u g hv a r i o u s f a c t o r sa n a l y s i so fn e t w o r kp l a n n i n gp r o j e c ti tb u i l d sac o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ni n d e x s y s t e m u s i n ga h pa n de n t r o p ym e t h o dd e t e r m i n e st h eg r i dp l a n n i n gt h ep r o j e c ti n d e x w e i g h t a n db a s e do n t i m p r o v i n gn e u r a ln e t w o r ke v a l u a t i o nm o d e l ，i ti n t r o d u c e s n e t w o r kp l a n n i n gp r o j e c te v a l u a t i o nm o d e l a f t e ra n a l y z i n gt h es i t u a t i o no fp o w e rg r i d p l a n n i n gp r o j e c ti nh a n d a n ，s o u t ho fh e b e ip r o v i n c ei nt h er e g i o nt h r o u g ht h eh a n d a n l o u s h a n ，j u n h ea n ds u n d i a n ，l i a n f a n g ，c h o n g z h o u ，d a z h a is i xp r o j e c ti nt h ea r e at og e t e m p i r i c a le v a l u a t i o no ft h ep r o j e c t c o m b i n e dw i t hn e t w o r kp l a n n i n gp r o j e c te v a l u a t i o n r e s u l t s ，r e c o m m e n d a t i o na n dm e a s u r e sr e l a t e dt op o w e rg r i dp l a n n i n gi sp r o p o s e d z h a n gj i e ( b u s i n e s sm a n a g e m e n t ) d i r e c t e db yp r o es u nw e i k e yw o r d s ：p o w e rt r a n s m i s s i o n p l a n n i n gp r o j e c t ，c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n ， g e n e t i ca l g o r i t h m ，b p n e u r a ln e t w o r k 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文基于改进神经网络的电网规划项目综 合评价研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工 作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：期：巡：型f 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件：学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名： 日期： 导师签名： e l期：巡：! ! ：! f 华北电力大学硕士学位论文 1 1 。论文的研究背景和意义 1 1 1 论文的研究背景 第一章引言 建国后特别是改革开放以来，我国经济建设和社会事业得到长足发展。“十五” 规划以来，经济更是发展迅速，电力负荷保持快速增长的水平。“十一五”期间到2 0 2 0 年，国际国内环境出现新的趋势，是经济腾飞和社会和谐发展的关键时期，是电网 建设的关键时期，迅速提升综合竞争力的机遇期。尽管经济危机对电网建设项目有 一定影响，但经济发展仍需规划未来电网发展，大力发展电网规划项目也势在必行。 为合理安排“十一五”期间电网的建设计划，增强电网的供电能力，提高供电可靠性， 保持与电源建设协调一致，提高企业的经济效益和服务质量，更好地为地方经济服 务，遵循以市场需求为导向、以安全可靠供电为基础、以经济效益为中心的原则， 结合经济发展和用电需求的增长情况，根据电网“十一五”发展规划及远景目标展望， 电网规划项目的经济和社会效益进行综合的评价就成为电网公司的一项重要工作。 电网规划项目不仅关系到的经济发展，社会进步，与居民的生活也有切实的关系， 如何能对电网规划项目进行综合评价，并针对电网规划项目中存在的问题进行思考 提出对策也成为研究的热点。 电网规划项目应满足网架合理、适应性强、完善可靠、调度灵活、运行安全的 现代化电网的要求，具备充足的供电和转移负荷的能力，整体网架结构具备一定的 超前性。随着电力体制改革的进一步推进，电网经营企业更加重视电网规划项目的 经济性。在国家电力公司颁布的( 3 3 0k v 及以上输变电项目可行性研究内容深度的 规定试行中规定，电网建设项目应进行经济评价。目前的电网项目经济评价暂 行办法是以电价加价为核心的评价方法，在实际电网经济评价工作中可操作性较 差。因此如何使电网规划项目的评价能够取得应有的良好效果也成为电网规划项目 中值得思考的问题。对电网规划项目的评价不仅能避免建设中出现的种种问题，也 为电网规划项目的建设决策提供了参考和依据心1 。 随着电力体制改革的深入，电网经营企业的社会角色发生了很大变化，提高电 网规划项目的综合水平，实现电网经营企业可持续发展，直接关系到电网经营企业 的经济效益和今后的发展。近年来电力工业发展迅速，电力市场逐渐形成，电网建 设项目同益增多。因此对电网规划项目进行全面、准确、合理的综合评价，了解各 个项目的实施效果，使电网规划项目在技术先进、可行的前提下，更为经济合理， 要求把把项目的综合评价工作建立在准确、可靠、全面的基础之上。借助科学的研 华北电力大学硕士学位论文 究方法和先进手段，对电网规划项目进行科学、合理的综合评价，寻找和论证具有 广泛适用性的评价模型和评价方法，为电网经营企业提高经济效益提供科学的理论 依据，提供准确的决策依据，将会有效降低电网经营企业投资风险，减少电网经营 企业成本支出，提高企业的经济效益，其研究具有非常高的实用价值。m 1 。 1 1 2 论文的研究意义 美国加州的大停电事故后，国内外社会各界都在进行反思和总结，达成的一个 基本共识就是要坚持电力发展的统一规划，实现电力系统的协调规划发展。这是提 高电网安全性、稳定性及经济性的需要。但在市场化条件下，延续过去的传统的电 网规划项目评价已经无法达到全国电力工业发展规划发展的要求，有必要拓展新的 思路，采用新的综合评价方法，通过对电网规划项目进行科学、客观、定量的分析 和评价，提出在一定条件下达到全社会最优目标的规划项目，才能真正实现社会和 政府对电力工业提出的以低廉、安全、充足的电力工业满足社会与经济发展需要的 发展目标，满足公司电网规划布局的需要。需要有新的分析和评价手段，对电力系 统进行统筹分析和评价，才能提出科学、客观、合理的规划方案及项目安排建议， 做到使政府部门满意，让各发电公司和社会公众放心。啼1 加强电网规划工作有利于 促进和加快电网公司发展。电网项目综合评价的意义在于电网规划是对社会经济发 展和人民生活影响较大的公益性基础型工业项目，其特点就是投资规模大、系统工 程庞大、技术要求高，是一个集技术性和经济性统一的复杂系统工程。电网规划项 目技术性体现在提高网络结构合理性和稳定性，其经济性体现在电网规划项目投资 较大，每个电网规划项目经济效益直接影响电网公司的经济效益，经济评价内容和 方法尤其特殊性。 电网规划项目具有重要意义，因此，在电力系统研究领域中电网规划项目一直 是普遍关注的课题。但由于电网规划问题的复杂性，到目前为止电网规划项目评价 问题并没有被很好的解决。文献中提出的方法有待进一步针对电网规划项目综合评 价进行改进。1 9 9 7 年国际供用电会议中一篇调查报告指出，经过对世界2 8 个 具有电网规划与分析功能并己经实际应用的商用电网信息系统调查。得出的结论 是，“大部分商用电网信息系统极少使用真正的数学规划方法或启发式方法，虽然 含有许多规划功能，但其评价方法很少阐述清楚。 。这种状况出现的根本原因是电 网规划项目的复杂性哺1 。 因此，电网规划项目综合评价的意义在于：在成熟的技术基础上，除考虑电网 经营企业的公益性和社会基础性以外，电网公司采用科学的分析方法，对拟建电网 规划项目的效益和经济的合理性进行分析论证，为项目的科学决策提供经济方面的 依据，大大提高对电网规划项目评价的科学化水平，引导和促进各类资源合理配置， 2 华北电力大学硕士学位论文 优化投资结构，减少和规避投资风险，充分发挥投资效益。 1 2 国内外研究现状 各个国家和机构对电网规划项目的综合评价都有一定的研究。国内外比较常用 的电网规划项目评价是在电网规划项目中以最少的系统投资费用来满足某负荷水 平的预定可靠性的规划，它把可靠性分析作为校验计算的标准。但是由于电网规划 项目的多目标性及不确定性，所以项目规划问题不仅是优化问题，也是一个具有不 确定性的、复杂的、多目标的评价问题。各种电网规划方法所得到的方案，必须经 过多项指标的综合评价，才能被决策者确定是否被采纳。评价中选用的评价方法有 模糊综合评价、层次分析等，但是在电网规划项目的综合评价中，模糊评价方法对 综合指标的处理过于简单，不便于应用于知识库的建立和使用；层次分析法则将原 规划项目中定量化计算和定性化分析的指标，在评价的过程中均按照定性指标的量 化方式处理，无法体现原有优化计算结果的精确和优化所得方案的各自优势。 国内研究中多数电网规划项目的评价只考虑电网规划项目一方面经济性评价， 如电网规划可靠性标准，强调了电网的技术要求，却忽视了电网规划项目对供电企 业、社会带来的经济价值和社会效益的影响，无法达到规划项目的经济性和可靠性 的协调。建立综合考虑经济、技术及社会发展等因素的电网规划项目评价指标体系 的研究还未见到研究成果。随着当前电力市场化的不断深入，应当充分考虑供电企 业成本、系统可靠性、市场需求的变化及环境等因素对电网规划项目的影响h 0 1 h 。 电网规划项目综合评价研究基本上是一个离散的、非线性的、多阶段、多目标 的组合评价问题，一般是要求投资、网损或用户停电损失最小等，包括用户与系统 的电力平衡、各种经济效益与社会环境符合要求等。也有的研究要求在电网规划项 目评价前期对负荷预测采用多种预测方法，高中压负荷预测分别进行。国内外对电 网规划项目综合评价研究还并只是针对电网规划项目的某一方面，比较单一，因此 还可以在进行对电网规划项目中指标体系和评价方法做进一步研究。 1 3 论文的主要研究内容 本文研究思路及意义就在于由于电网规划项目对于电力系统的重要意义，旨在 建立一套完备的评价指标体系，以适合对电网规划项目整体进行综合评价。并采用 一个结合神经网络综合评价方法，充分体现原有优化计算结果精确性的评价模型， 对电网规划项目整体进行综合评价，实例演算运用改进神经网络的评价方法进行评 价并得出综合评价分析结果。研究思路如图1 1 所示： 针对当前企业界和理论界对电网规划项目缺少科学合理的综合评价方法的现 实情况，重点研究了以下几个问题： 3 华北电力大学硕士学位论文 ( 1 ) 分析研究电网规划项目的各个影响因素及电网规划项目综合评价的国内外 研究状态，分析整理其可取之处和不足点。提出建立电网规划项目综合评价指标体 系应当遵循的原则，构建了电网规划项目综合评价指标体系。 ( 2 ) 对各指标权重计算方法及综合评价理论进行分析、筛选，选取电网规划项 目指标处理方法、建立电网规划项目改进神经网络综合评价方法模型。 ( 3 ) 验证了所建电网规划改进神经网络综合评价模型的精度，针对实际项目进 行了论证，分析了评估效果，进行了项目综合评价实证研究。 ( 4 ) 针对目前我国电网规划项目综合评价结果和存在的问题，提出一些针对性 的建议。 图1 - 1 ：本文研究思路 4 华北电力大学硕士学位论文 第二章电网规划项目概况及其评价方法 2 1 电网规划项目简介 电网是范围内为供电的各级电压电网的总称，是电力系统的主要负荷中心，也 是现代化建设的重要基础设施。在我国，电网主要由配电网构成，按电压等级可划 分为高压配电网( 3 5 k v , 6 6 k v , “o k v 和2 2 0 k v ) ，中压配电网( 2 0 k v , l o k v ) 和低压配电 网( 3 8 0 v , 2 2 0 v ) = _ 部分。相应的电网规划任务可划分为高压配电网规划和中低压配 电网规划。按规划时间的不同，电网规划分为近期( 1 5 年) 、中期( 5 1 5 年) 和长期 ( 1 5 3 0 年) 规划。长期规划属于战略规划，它主要进行电网发展的重大问题和发展 方向的决策( 如电压等级的标准化、确定新的电源点、论证规划期末的需电量以及电 网可能发生的改造和扩展方向) ，为中期和近期规划制定目标。中期和近期规划属于 战役规划，主要为长期规划的任务和目标如何实施确定时间表。长期规划要求中期 和近期的电网建设和改造是长期电网发展日标的一部分，保证近期和中期投入的设 备在规划期间不会发生拆除的现象。电网规划项目也根据长期、中期、短期规划分 为不同长期、中期、短期项目阳1 。 根据电网规划设计导则，电网规划项目的内容主要包括：系统和空间电力 负荷预测，高压变电站、中压柱上变压器、开闭所和配电站的优化规划，配电网络 规划和无功优化等方面。 电网规划项目一方面是总体发展规划的重要组成部分，另一方面也是电网建设 改造的依据。电网建设项目涉及面广、投资巨大，发达国家配电网工程投资常常占 整个电力系统投资的5 0 以上，而在各区域( 或) 电力公司中配电系统投资通常占预 算的6 0 。单从线损的角度，就可看出配电网技术水平的高低与经济效益的关系。 我国配电网系统目前线损率偏高，2 0 0 5 年达8 7 7 ，2 0 0 7 年为9 2 0 ，而日本、德 国、美国等国家线损率仅约为5 6 。以1 9 9 7 年全国电网供电量为5 3 了8 亿k 、肌h 计算，相当于比国外多损耗1 4 0 亿k w h 的电量，约为5 6 亿人民币，其损失电能约 为三到四个百万千瓦级电厂的全年发电量。为此急需改善我国配电系统的现状。自 “八五”以来配电网工程投资逐年增加，现己提高到整个电力系统投资的3 1 5 。 仅1 9 9 8 年至2 0 0 0 年国家就投资几千亿元进行一批的配电网建设与改造。今后配电 网的建设和改造还将继续扩大和深化。面对未来巨大的资金投入，如何科学地完成 电网规划工作，提高供电质量、供电的安全和可靠水平，合理有效地利用资金和节 能降损，取得最大的经济和社会效益，乃是各级决策者都十分关注的问题，它具有 巨大的社会和经济意义。进入新世纪后，电网规划项目面临了新的形势，其地位和 目的发生了重大的变化，主要表现在两个方面阳1 ： 5 华北电力大学硕十学位论文 ( 1 ) 外部环境的变化 新世纪中国发展逐渐与国际接轨，发展总体规划的编制和法制化成为潮流和必 然趋势。最近几年的新形式表明，沿海开放和部分内陆的经济发达，已制定和正开 始制定发展总体规划。与过去不同的是，规划由专家在科学论证与充分听取公众意 见的基础上编制，强调了的长远定位和各个功能区域的最终布局，并上升为法律文 件，正在和将在的发展过程中严格执行。这样，作为电网规划项目依据的规划变得 相对稳定和具体，为制定比较稳定和详细的电网规划项目评价标准创造了条件。 ( 2 ) 电力企业内部的变化 随着电力企业改革和现代企业制度的建立，电力公司内部投资主体多元化，电 网规划项目经费不再单独由国家投入，而是企业自己通过各种融资手段筹集，因此 企业在电网规划项目的决策中更加注重经济效益和投资回报，以充分保障投资人( 股 东) 的利益。科学的电网规划将是保证电网投资回报的前提，这一点更体现在规划对 项目综合评价决策的作用上。电网规划将产生大量的待建项目，而由于投资预算的 限制，只能允许建设部分项目。规划的失误将直接导致经济利益的损失，例如不准 确的空间负荷预测可能导致某些区域新建电力设施利用率低下，而某些区域又无法 满足负荷增长的情况。从经济学角度看，这样不仅浪费了有限的投资，还付出了机 会成本的代价。因此，电力公司需要把针对电网规划项目综合评价的工作提到非常 高的地位。 上述两方面的变化，既为电网规划项目综合评价的工作创造了有利条件，又使 之成为一个迫切任务。因此，结合国情系统深入地研究满足实际要求的电网规划项 目综合评价理论，开发研制高效、方便、实用的具有计算机智能评价功能的电网规 划项目计算机辅助决策系统，既是我国电网建设当前的迫切需要，也是今后长期发 展的必要的科学手段。 然而电网规划项目综合评价工作是一项非常复杂、艰巨的系统工程，它具有规 模大、不确定因素多且涉及领域广的特点，在新形势下该领域的研究面临了更多的 困难和挑战。决策问题贯穿了整个规划过程，如何在决策因素日趋复杂的情况下科 学合理地完成决策，也是一个迫切需要解决的问题。制定出适应性强的电网规划项 目综合评价评价方法一直是综合评价工作追求的一个目标，然而该问题至今还未得 到很好的解决。 为解决上述电网规划项目领域面临的难题，本文进行了针对性的研究，包括在 信息不完备条件下的对电网规划项目综合评价等。在传统综合评价理论基础上应用 了其他领域的新技术用于处理电网规划项目各种因素的综合评价理论等。 6 华北电力大学硕士学位论文 2 2 电网规划项目综合评价方法综述 2 2 1 电网规划项目综合评价概况 2 2 1 1 电网规划项目综合评价一般方法 综合评价方法也称为多属性决策( m a d a ) 或多准则决策( m c d a ) ，是对多个互有 竞争力的方案，按不同属性进行定量和定性的评价，最后得到各方案的综合评价并 完成决策。目前的理论主要有模糊综合评价、层次分析法( a n a l y t i ch i e r a r c h y p r o c e s s ， 简称a m p ) 和效用理论( u t i l i t yt h e o r y ) 等。此外，粗糙集( r o u g hs e t s ) 理论中的约简方 法可用于消去冗余决策属性和方案，简化决策问题的维数。文献【9 】中提出针对电网 规划项目评价的效用理论，效用理论是一种在各领域广泛应用的辅助决策方法，其 核心是基于完备公理体系仁的效用函数，该函数的计算结果能够反映决策者的主观 偏好，但在实际中往往较难选择理想的效用函数。 在电网规划项目中应用综合评价理论的文献并不是很多。各种文献中多是对电 网规划项目的某一方面进行评价，如文献【7 】中针对电网规划项目建设规模和投资效 益进行评价，文献【5 】中研究电网规划项目仅仅是对其进行了经济性评价。文献【1 5 】 中在对电网规划远期规划方案评价中采用模糊综合评价方法，利用隶属度函数将定 量数据和主观评价转化成对“好”的隶属度的方式完成属性标量化，综合考虑了投 资、可靠性、运行灵活性和电网结构等多种因素，对电网规划项目进行评价，但缺 乏确定属性权值的系统方法。文献 1 9 】中提出区间线性递增效用函数与a h p 结合的 多属性决策方法，该文指出测量误差、计算精度和主观权重判断的不精确性，导致 效用函数的输入存在一个偏差区间，然后利用方差传递公式来计算输入偏差引起的 方案综合效用偏差，让决策者了解各种原始数据偏差对最终决策的影响，方法集成 在折衷风险( t r a d eo f f r i s k ) 分析的框架中，并用于解决发电扩展规划的决策问题。 文献【2 4 】对于电网规划项目综合评价问题，在项目综合效益评价中采用了模糊多目 标评价理论。 近年来，电网规划项目评价问题呈现出评价因素复杂化、不确定因素增加和决 策主体多元化等新情况，需要在分析总结各种综合评价理论的基础上，发展出符合 电网规划项目特点的综合评价方法，并在实际中迫切需要的领域( 如电网远景规划项 目评价、项目综合评价等) 中加以应用。 2 2 1 2 项目综合评价智能方法应用 人工智能( a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ，简称a i ) 是与传统学科完全不同的一门新兴前 沿学科，它是计算机科学、控制论、信息论、神经合理学、数学等学科相互交叉渗 透的产物。由于它是利用计算机来模拟人类的智能活动，因此完全摆脱了传统方法 7 华北电力人学硕士学位论文 的束缚，能够解决传统方法难以解决甚至根本无法解决的问题自1 9 5 6 年诞生以来 发展到现在，人工智能技术在理论研究和工程应用中都取得了巨大的成功。相关的 智能技术主要包括专家系统( e x p e r ts y s t e m ，简称e s ) 、人工神经网络、模糊集理论、 遗传算法和模式识别等。以下简要介绍本文涉及到的专家系统、规则推理与案例推 理以及模式识别技术心0 1 。 人工智能是近年来发展起来的一种评价模型，对数据的分布要求不严格，也不 必详细表述自变量与因变量之间的函数关系，能有效解决非正态分布、非线性的信 用评估问题。f u n a h a s h i 从理论上已经证明：具有一个隐层的神经元网络能够以任意 精度表示任何连续函数；h o m i k 等人也证明神经元网络能任意逼近一大类函数，且 能揭示数据样本中所蕴含的非线性关系，所以，神经网络具有很强的分类能力。神 经网络在信用风险分析的作用正是通过神经网络的分类功能进行的，即首先找出影 响分类的一组因素，作为网络的输入，然后通过有教师或无教师的训练形成神经网 络的信用风险分析模型。对于新的样本输入，该模型可产生评价结果。单纯从理论 上说，非线性的神经网络方法要优于依赖距离的统计方法，大部分研究结果也表明 神经网络通常优于传统的统计方法妇引。 人工智能在该领域的运用，克服了统计分析等方法对假设较强的要求以及静态 反映综合评价的缺点。但是神经网络也存在结构确定的困难、训练效率的问题和收 敛性问题。该模型由于权重分析过程十分复杂且难以解释，评价人员很难确定模型 是否稳健，如果神经网络在历史数据上被过度拟合，可能会削弱在新样本上对违约 的评价能力。因此就需要对神经网络模型进行改进，以提高精度。 电网规划项目自身的复杂性使一些规划因素无法建立数学模型或者即使能建 立模型却无法得到模型所需的基础数据，单纯的数值方法难以满足电网规划的要 求。同时，传统的数值分析方法缺乏启发性推理的能力，且无法进行知识积累。因 此，在电网规划项目评价中引入规划专家的经验知识是十分必要的。电网规划也完 全具备应用智能技术的条件。 2 2 2 目前研究中存在的问题 ( 1 ) 缺乏针对整体的电网规划项目综合评价研究3 1 目前大部分研究没有针对整体的电网规划项目综合评价进行评估。多是对电网 规划项目的部分评价，如建设规模评价，经济性评价，性能评价等等。由于不同的 电网规划项目综合评价指标变量参照值差异很大，那么所有电网规划项目数据混合 在一起构建评估模型会严重影响模型的使用效果。因此，电网规划项目综合评价研 究要反映项目整体的特点，确定评价指标体系。 ( 2 ) 缺乏电网规划项目综合评价的方法研究 r 华北电力大学硕士学位论文 可以认为将综合评价方法与其他方法集成能克服一般评价方法的不足，而且可 用于电网规划项目综合评价，及时发现项目过程中出现的问题，并能够及时采取应 对措施，但有关这方面的研究仍然很少。 ( 3 ) 缺乏定性和定量相结合的研究 在构建模糊或效用理论模型时，国内外的前期研究基本上只采用定量指标。事 实上，影响企电网规划项目的因素包括定性和定量两方面，其中定性因素包括企业 外部因素和内部因素( 主要包括电网经营情况、社会效益性、环境影响等) ，定量指 标包括盈利能力、电网性能等。电网规划项目综合评价是一项复杂的系统工程，仅 从定量指标角度构建模型不能全面反映电网规划项目综合状况，构建的评价模型损 失了很多有用的信息。 如前所述，尽管有关电网规划项目设计的理论与方法研究成果有大量的文献发 表，但这些工作基本上都是针对电网规划项目的“微观 方面的；相对于电网规划 项目设计方法而言，电网规划项目的评价问题则是对电网发展规划的“宏观”评价， 有关此类工作国内至今不是很多。本课题研究试图在地区电网规划工作中，以科学 理论为指导，借签实践经验，创建科学合理、可操作性强的宏观控制指标体系，并 对地区电网规划项目进行评估。因此本课题所研究的内容具有一定创新性。 电网规划项目是实施电力规划的首要步骤，指导着电力系统整体发展布局及未 来供电能力，关系到经济、社会，工业农业及居民生活等方方面面各种效益。对电 网规划项目的经济性和环境适应性，未来发展可靠性进行综合评价是电网规划前期 中后期都要重点关注的。电力市场的改革和环境政策的变化，对电网规划有了进一 步的要求，要求电网不仅能满足社会经济需要还要有良好的经济性效益性，更要提 高供电可靠性、环保性，对电网的各种技术指标要求越来越高，技术是电网发展的 首要保证。电网规划项目未来发展方向即是面向电力市场，适应环境要求，不断提 高技术性、可靠性。因此电网规划项目综合评价的研究需要全面考虑评价指标及评 价方法应用。 9 华北电力人学硕士学位论文 第三章电网规划项目综合评价指标体系构建 3 1 评价指标体系的设计原则 关于表征电网规划项目的指标甚多，但是指标并不是越多越好，指标过多，反 而会模糊事物的真相，而且表征的效果好坏，程度深浅以及明显与否等等各方面之 间都有差别，指标和指标之间也可能会有非常强的相关性，或者出现前后关系矛盾 等问题，因此建议在能反映电网规划项目特点的前提下，制定筛选指标的原则心引， 如下所示： ( 1 ) 全面性 力争全面的评价电网规划项目的特点。并且要注意把电网规划放到发展建设中 考虑，而不是孤立的评价电网规划。因为电网是一个具有多特性、高度复合的规划 的一部分，在满足用电同时，还应考虑社会、环境等其他功能。所以在评价电网规 划的特点的同时，也要兼顾它作为规划的基本元素，包括环境、社会效益等。 ( 2 ) 科学性。 从电网规划项目的实际情况出发，从现行的统计方法制度出发考虑问题。一方 面，指标体系要能够反映出电网规划项目特色；另一方面，指标体系又要具有充分 的可操作性，要在现行统计方法制度下可以及时取得所需的数据资料。在社会问题 的研究中，一个能够完成但尚需改进的指标体系，其价值远远超过尽善尽美而无法 实现的指标体系。 ( 3 ) 可比性。 即指标的确定符合纵向可比和横向可比原则，纵向是指电网规划自身发展的进 程，横向是指可用于不同电网规划之间的比较分析。 ( 4 ) 定性与定量结合的原则。 对定性的指标要明确其含义，并按照某种标准对其赋值，使其能够恰如其分地 反映指标的性质。定性指标和定量指标都必须有明确的概念和确切的计算方法。 ( 5 ) 通用性和发展性结合的原则。 所建立的指标体系必须具有广泛的适应性，即设立的指标能反映不同类别的电 网规划项目的共性。建立的指标体系必须具有发展性，即可根据具体的电网规划项 目做出适当的调整，从而灵活应用。 ( 6 ) 指标选择原则。 对于指标体系的构建，中外学者们已经有深入研究，形成了指标筛选的一般性 1 0 华北电力大学硕：e 学位论文 原则。 灵敏性：即显著性，要选择表征效果好的指标。 独立性：选取的指标之间应相互独立，而且比较性强，选择相关系数小的指标。 给定两个指标a ，b ，根据可用的数据，对指标进行相关性分析，可以度量一个指标在 多大程度上蕴涵另一个指标。指标a ，b 之间的相关性可用下式度量： 舻紫 一1 ) c 翻a 蕾 公式( 3 - 1 ) 其中，n 是每个指标数据个数，彳和b 分别是a 和b 的平均值，o a 和分别是a 和 b 的标准差。结果值若大于o ，说明a 和b 是正相关的，a 的值随b 的值的增大而增 大，若结果值很大，意味着我们完全可以摒弃一个指标而只取其中一个指标。若结 果值为o ，表明a 和b 之间是独立的，没有任何关系，这样我们就有必要两个指标 均要。若结果值为负，说明一个指标的出现总会阻止另一个指标的出现。 可观测性：可采样，可计算。入选指标必须具有明确的含义和统一的统计口径。 简明性：简单，普适性。指标要简单可操作，分解细化后指标的数目不宣过多， 而最后形成的关键指标或重要指标在五个左后。 协调性：如果指标之间出现矛盾，那么首先应判断它们是否绝对互斥，绝对不 相容就可以选择直接删除，但必须保证指标体系的完整性。 动态性：指标能够很好地反映被评价对象，而且指标便于动态调整。 建立电网规划项目评价指标体系，力求使其起到以下作用1 ： ( 1 ) 导向作用。通过所确立的指标体系中的各个指标，为提高区域电网经济性 提供导向性，即提高电网规划项目合理性经济性要在哪些方面用力，抓哪些关键环 节，从而为制定提高电网规划项目合理性经济性提供咨询性依据。 ( 2 ) 描述作用。通过指标体系，全面综合地描述和反映一个电网规划的总体状 况、电网规划合理性、经济性及社会效益。 ( 3 ) 评价作用。一个电网规划项目状况如何，需要通过综合评价才能得出结论。 因此指标体系要具有综合评价的功能，这也是最为重要的功能。指标体系中的各个 指标既要反映现实活动的结果，也要反映项目潜在的水平，能够对项目综合各方面 的动态协调性做出准确判断。 ( 4 ) 预测作用。所建立的指标体系不仅要能够说明现实电网规划项目的能力和 水平，还要能预测潜在的未来的发展方向，对经济社会的未来发展趋势做出定量测 算和分析。 华北电力大学硕士学位论文 3 2 电网规划项目综合评价指标体系框架 本文在参照了大量的历史文献中关于电网规划项目综合评价方面的内容，按照 一般情况下指标体系制定的原则、方法，结合电网规划项目的特点，调研了一些专 家的观点和大量的数据、文字资料，再按照指标体系分析理论构建起电网规划项目 综合评价指标体系。指标体系结构如表3 一l 所示： 表3 1 电网规划项目综合评价指标体系 一级指标二级指标三级指标 经济效益效果收益评价指标增加供电量收益 b i 评价指标 u l电网损耗减少收益b 2 体系 财务评价指标u 2财务内部收益率c l u i 投资回收年限c 2 资产负债率c 3 融资风险c a 电网规环境评价 噪声及电磁波污染u 3 划项目指标体系u 2变电站数目对环境影 综合评 响u 4 价指标 设备环保达标率u 5 体系 社会评价项目技术进步1 1 6 指标体系u 3 地区经济性评价u 7促进经济发展 6 地区缺电成本 f 2 社会经济效益评价u 8 用户经济收益 g l 用户满意度 9 2 电网销售收入 9 3 电网技术供电可靠性1 1 9 性能评价 电网供电质量 u l o 指标体系u 4 电网线损率 u l l 用户端电压合格率u 1 2 功率冈数 u 1 3 容载比 u 1 4 潮流分布合理性u l s 运行方式灵活性u 1 6 电网设备老化率u 1 7 电网规划电力体制改革 u 1 8 风险评价u 5 电网企业内部体制变 1 2 华北电力大学硕士学位论文 革u 1 9 人为事故出现率u 2 0 电网规划 负荷增长率 u 2 l 适应性评 电网扩展性 u 2 2 价u 6 分区站点个数 u 2 3 3 3 电网规划项目综合评价指标体系分析 3 3 1 经济效益评价指标体系 3 3 1 1 效果收益评价指标 ( 1 ) 增加供电量收益 通过输变电项目的新建、扩建技术改造，主要解决电网不能满足需求、发电厂 输不出电和提高供电可靠性等问题，通过增加电网供电能力，增加电网的售电量。 增供电量增加的效益= 增供电量x ( 平均售电电价一平均购电电价)公式( 3 2 ) ( 2 ) 电网损耗减少收益 电网的加强与完善，损耗很有可能是下降的，这一效益也应该考虑在内。 网损减少的效益= 减少的网损电量电网平均购电电价公式( 3 - 3 ) 3 3 1 2 财务评价指标 财务评价指标体系中包括盈利能力分析指标、清偿能力评价指标和投融资情况 评价指标三部分。 ( 1 ) 财务内部收益率( f i r r ) 财务内部收益率是衡量项目在财务上是否可行的主要经济指标， 期内财务收支计算的净现值等于零时的折现率，其表达式为： n y ( c i - c o ) ，( p f ，f i r r ，f ) = 0 t = o 是项目在计算 公式( 3 - 4 ) 可用试算法求出。 财务内部收益率( f i r r ) 与行业的基准收益率或设定的折现率( i ) 比较，当 f i r r ， i c 即认为其盈利能力满足或大于最低要求，在财务上是可行的。 ( 2 ) 投资回收期 投资回收期是以项目各年财务净收益抵偿投资所需要的时间，它是考察项目在 财务上可行性的主要静态指标，其表达式为： 1 3 华北电力火学硕士学位论文 r ( c l - c o ) ，= 0 t = o 公式( 3 - 5 ) 投资回收期可采用财务现金流量表累计净现金流量计算求得，其计算公式为： 丁= 累计净现金流量开始出现正值的年份数一1 + 圭笙墨彗摹器翕鎏学 公式( 3 - 6 ) ( 3 ) 资产负债率 是指负债总额与资产总额的比率这个指标表明企业资产中有多少是债务，是从总 体上反映项目偿债能力的指标，也反映企业利用债权人提供的资金从事经营活动的能 力。计算公式为： 资产负债率= 篇1 0 。 负债总额及资产总额均为报告期期末数。 公式( 3 - 7 ) ( 4 ) 融资风险 对融资利率风险应有一定的考虑，对融资风险应有足够的认识，任何的金融业 务活动均存在风险，电网规划项目融资也不例外，合理的对风险做出估计是项目成 功的一个关键因素。 3 3 2 环境效益评价指标体系 随着环境保护和可持续发展呼声的不断高涨，环境问题是我国建设项目决策时 必须考虑的因素，而且越来越被重视。按照中国经济工作会议的部署和政府工作报 告提出的要求，将以推进节约降耗、资源综合利用、推进清洁生产为重点，电网规 划项目虽然本身是一项非污染工程，但周边的环境仍产生一定的不良影响。所以， 电网规划项目的环境评价应和经济效益评价，社会评价等具有同等重要的地位，按 照可持续发展的理论，本文设立的环境影响评价指标包括： ( 1 ) 噪声电磁波污染 电网规划的建设项目一般都要涉及线路架设和变电站的修造。以变电站为例， 变电站中的变压器、电抗器和轴流风机在运行中都会产