第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
改革开放以来,国民快速速发展,经济增长导致对电力需求的持续增加,作为国民经济的重要基础产业,我国电力工业也在高速发展。2013 年,中国 GDP为 91813 亿美元,同比增长 7.7%,人均 GDP 达到 6750 美元,同比增长 7.2%,中国已成为世界第二大经济体。2013 年,中国全年发电量为 52451 亿千瓦时,位居世界第一位,比上一年增长 7.6%,人均用电量达到 3911 千瓦时,比上一年增长 6.8%,已超过世界平均水平。
电网已有 100 多年的发展历史,从开始的小区域电网再到后来中等规模的电网,再到现在全局域联网,其规模和结构发生着巨大的变化。根据相关统计,电网已占终端能源消费结构的 25%左右,在能源体系结构中占有重要的地位,是反映国家现代化程度的重要标志。
城市配电网被看作是电网组成的重要一部分,它是电力系统中直接与用户连接的一环,城市配电网直接影响着对用户的供电可靠性。据统计,绝大多数用户停电故障是由配电网故障引起。配电网在电力系统具有非常重要的位置,其发展的优劣直接影响着地区经济的发展与社会和谐稳定。我国配电网发展水平同发达国家相比还有待于进一步提高,由于受到“重发轻输不管用”的思想影响,我国配电网的供电质量、可靠性、线损率等方面与发达国家还有一定的差距。
配电网的建设发展需要巨额资金,根据相关统计资料可知,发达国家的配电网投资能够占到整个电力系统的二分之一以上,而城市配电网的投资往往会占到五分之三以上。在配电网投资方面,我国还应进一步加大投资,促进配电网与发电、输电网协同发展。在“十二五”期间,国家将在电网建设中投资约 2.9 万亿元左右,并将进一步加强和扩大配电网建设。
配电网在发展过程中存在着诸多的问题,关于配电网综合评价的研究已有许多,但是从更小的区域范围内,即从市级供电企业辖区内的配电网进行评价的研究较少,城市配电网存在着供电可靠率低、综合线损率高、规划时效性短、经济效益低等问题,面对城市配电网中存在的问题,需要通过科学有效的手段找出影响城市配电网发展的关键性因素,保证城市配电网的健康发展,需要构建一套科学性强、实用性高的评价指标体系。
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1.2 国内外研究现状及发展动态分析
1.2.1 电网发展评价体系研究综述
国外电网将量化性指标应用于电网的经济性评价和安全可靠性评价。法国电网公司在反映可靠性指标失负荷概率时,用损失电量、停电频率、停电持续时间等指标来表示,通过以上指标确定满足供电可靠性所需要的发电装机容量,从而有效地指导投资。欧美的部分电网公司在构建电网的建设与发展评价指标体系时,指标体系包括财政营业额、销售收入、长期债务、电力总资产、平均用电量、更新改造投资、平均电价等一系列指标。
我国的发电装机容量已超越美国,位居世界第一位,但是由于我国能源供需分布极不平衡,电力负荷中心与能源聚集中心距离很远,需要进行跨省、跨区大容量远距离送电,需要不断加强电网建设,促进电网更好地发展。对电网发展进行科学合理地评价可以发现其中的问题并指导电网健康地发展,我国相关学者对电网发展评价体系进行了不少研究。
文献[13]为了促进电网更好地发展,通过对电网发展速度、电网建设规模、影响经济发展因素、电网发展质量和效益等方面进行了分析和研究。从五个方面构建了电网发展评估指标体系,分别是安全、经济、优良、协调、智能等五方面,并且都给出了评价体系各指标的定量计算方法。
文献[14]运用偏相关分析和灰色关联度分析原理的方法,确定地区电网建设规模定量评估的评价因子与电网建设规模评价因子的主要影响因素之间的客观实质关系,最后运用层次分析法构建了地区电网建设规模评价指标体系以及相应的综合评估模型。
文献[15]认为电网发展水平直接影响到国家的电网建设和电力布局,分别从电网资源配置能力、供电能力、安全稳定性水平、科技水平、电能质量、投资额度、设备利用率等七个方面构建了电网发展评价指标体系,并且给出了部分指标的计算方法,使之更好地对电网发展水平进行评价。
文献[16]对地区电网的建设规模水平进行客观定量地评价,创建了反映电网建设规模的宏观控制指标体系,运用数学规划方法,构建了以单位面积所承担的电网建设与运行总费用为目标函数的优化模型,建立了高压配电网建设规模的最优指标,最终构建了对地区电网建设规模水平进行综合评价的模型。
文献[17]通过对电网发展特性和价值取向进行分析和研究,为了促进电网规划和管理工作日益完善,分别从优质、可靠、协调、安全、经济、高效、智能等七个方面构建了电网发展评估体系。
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第二章 相关理论基础及配电网现状分析
市级供电企业电网发展运营状况涉及的面比较广,关联的因素多,对其进行评价属于多属性综合评价。本章介绍系统工程理论以及系统综合评价理论与常用的方法,根据评价方法的优劣程度选择与本课题相适应的方法,并对配电网的涵义和特征、配电网的现状以及配电网投资情况进行分析
2.1 综合评价理论
评价是依据确定的目的来测定对象系统的属性,并将这种属性转化为客观定量的数值或者主观效用的行为。评价是人类社会中经常性的、特别重要的一项决策活动,当某一评价对象包含多个因素时,不能只考虑被评价对象某一因素,而必须全面对评价对象做出综合评价。综合评价是指对评价指标体系所描述的对象系统做出全局性、整体性的评价,依据所给出的条件,对评价对象的全体采用一定的方法,并对每一个评价对象赋予相应的评价值,再据此择优或排序。[50]综合评价就是对具有多个因素的评价对象按照既定的标准,计算综合评价值后按优劣进行排序。
综合评价系统主要由评价者、评价目标、评价对象、评价指标、评价标准、指标权重和评价模型这 7 类要素组成。综合评价的过程,是系统组成要素间指标信息交换、流动、组合的过程,是一个集成主客观信息的复杂过程。[51]综合评价的过程如下图 2-1 所示。
一般来说,构成综合评价问题的要素主要包括以下几个方面:
(1)确定被评价对象
评价对象是评价活动的客体,既可以是人(如企业的员工),也可以是事物(如企业核心竞争力、电能质量),同时还存在以上组合的情况。通常来说,评价对象属于同一类别,具有共同的或者相似的影响因素,而且参与评价的对象是多个。评价对象可以被看作是一个系统,而评价对象系统的特点又决定着评价内容、方式及方法。
本文的评价对象是市级供电企业电网发展运营状况,是配电网的历史和现状状态。需要通过几年的配电网状态对配电网发展运营状况做出评价,市级供电企业的经营管理会对评价结果产生影响。
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2.2配电网涵义及特征
2.2.1 配电网的涵义
电力系统主要由发电、输电、变电、配电、用电以及调度等六个环节组成,配电网环节主要起到分配电能、满足用户消费的作用。配电网主要是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、无功补偿电容以及一些附属设施等组成,配电网主要是将电能分配到电力用户,配电网一直沿着交通系统延伸,覆盖用电负荷中心的区域。配电网按电压等级可以分为高压配电网、中压配电网以及低压配电网,按供电区域可分为城市配电网、农村配电网以及工厂配电网。配电网接受发电中心或输电网的大量电力,分别按不同的电压等级分配到不同的负荷地区直至到不同的用户,进而完成电能的最终消费。
2.2.2配电网的特征
(1) 区域性特征
配电网具有区域性特征,当电力被接入地方配电网系统之后,一般情况下不再把电能送往其他地方,只能在比较有限的区域内进行消费,因此,配电网无法进行跨区域服务。配电网的电能不需要进行远距离输送,传输的电能直接面向消费者进行销售,由此导致配电网的电压一般比较低。
(2) 多种网络结构特征
配电网具有多种网络结构特征,即电器元件有多种连接方式,包括环式、网络式、多回路线式和辐射状等,但配电网络以辐射状居多。辐射状的配电网络与输电网络相对比,潮流的复杂性大大降低。配电设施设备也比输电网简单,导致这种现象的原因是配电网网络结构相对简单,而且电压等级较低。
(3) 公共事业特征
配电网具有公共事业特征主要表现在三个方面:一是电能不可或缺性,自从有了电能以后,给人们生活和社会生产带来巨大变化,促进社会生产率的提高,加快经济发展,已经是社会运行中不可或缺的一部分;二是不可替代性,电能作为清洁的二次能源,具有稳定、可持续的特点,在一定的时间内不可能找到其他替代品;三是用电服务的广泛性。用电服务已经深入到社会生活的各个方面,改善和提高人们的生活水平,为人类的发展和进步作出巨大贡献。
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第三章 市级供电企业电网发展运营状况评价体系的建立...................19
3.1 市级供电企业电网发展运营状况评价体系的设计思路................................19
3.1.1 指标体系设计原则..................19
3.1.2 评价指标的层次.......................... 20
3.2 评价指标需求分析.................... 21
3.3 评价指标的获取.................... 22
第四章 综合评价模型的构建.............................38
4.1 市级供电企业电网发展运营状况综合评价方法设计思路............................38
4.1.1 方法的原则......................38
4.1.2 方法的思路........................38
4.1.3 综合评价的基本流程................39
第五章 实证过程与实证分析................45
5.1 案例分析方法与流程..................45
5.2 实证分析......................45
5.2.1 市级供电企业配电网发展方面实证评价..............45
5.2.2 市级供电企业电网运营状况方面实证评价...................49
第五章 实证过程与实证分析
为了验证市级供电企业电网发展运营状况评价体系的实际评价效果,综合评价模型的科学有效性以及权重确定的合理性,选取某市供电企业电网进行实证分析,搜集该市 2009-2013 年度配电网发展运营状况评价指标的相关数据和资料,对该市 2009-2013 年间的配电网发展运营状况进行综合评价。
5.1 案例分析方法与流程
按照综合评价的相关理论与方法,案例分析的步骤应当是明确研究的问题、构建综合评价模型、对评价结果进行分析,根据综合评价结果对该市 2009-2013年间的配电网发展运营状况进行分析,并对该市未来配电网的发展建设提供参考依据。
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第六章 结论与展望
城市配电网在发展建设过程中存在薄弱环节。随着城市规模地逐渐扩大以及城镇化建设的不断加快,开展对市级供电企业电网发展运营状况的评价工作,对于完善和调整城市配电网规划、发现城市配电网建设中存在的问题、应用先进的配电设备和技术以及及时总结评价城市配电网发展运营状况的效果具有重大的现实意义和指导作用。本文在了解国内外城市配电网研究现状的基础上,以配电网发展运营特点为基础,建立了全面科学的市级供电企业电网发展运营状况评价体系和评价模型,并以某市配电网为例进行了实证分析,主要工作及成果如下:
(1) 本文介绍了配电网的基本概念,阐述了配电网的特征,分析研究了影响市级供电企业配电网发展运营的因素,分析我国配电网发展的现状,对我国城市用电量和配电网投资情况进行阐述。
(2) 结合指标建立的原则和城市配电网自身的特点,从配电网发展、运营状况两个方面构建了市级供电企业电网发展运营评价指标体系,针对单用一种主观或者客观权重方法的缺陷,本文采用两种主观权重确定方法和两种客观权重方法相集成的方法,即提出了矩估计理论的最优组合赋权法,确定各指标的权重。
(3) 构建了物元可拓模型和改进 TOPSIS 法的组合评价模型。物元可拓评价模型是一种解决评价对象多样性、模糊型、不相容性的评价,适用于配电网发展方面的评价,改进 TOPSIS 法是一种根据多项指标、对多个方案进行比较选择的评价方法,适用于运营状况方面的评价。基于前面建立的市级供电企业电网发展运营状况评价指标体系和确定的权重,以某市的配电网进行实证分析,实证分析结果表明了该方法的有效性和实用性。
参考文献(略)