電網(wǎng)企業(yè)主網(wǎng)基建項(xiàng)目投資效益評(píng)價(jià)模型

梁儉　潘志達(dá)　孔慧超　王慧芬　李林軍

摘要：模型設(shè)計(jì)項(xiàng)目投資效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，研究投資效益評(píng)價(jià)方法，以參評(píng)項(xiàng)目樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行量化評(píng)分，形成投資效益評(píng)價(jià)模型，作為主網(wǎng)基建項(xiàng)目規(guī)劃立項(xiàng)、前期投資決策、年度投資決策的項(xiàng)目?jī)?yōu)選輔助工具。

關(guān)鍵詞：主網(wǎng)基建 效益評(píng)價(jià) 層次分析法 實(shí)時(shí)計(jì)算

在電網(wǎng)大規(guī)模建設(shè)時(shí)期，每年的投資項(xiàng)目支出金額十分龐大，其中主網(wǎng)基建類項(xiàng)目投資占比達(dá)30%以上，而且單個(gè)項(xiàng)目投資額高，決策影響甚廣。從眾多的項(xiàng)目群中甄選出既符合電網(wǎng)發(fā)展需求、又契合企業(yè)自身發(fā)展規(guī)劃的電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目已經(jīng)成為企業(yè)決策的重點(diǎn)。

當(dāng)前電網(wǎng)企業(yè)的普遍采用項(xiàng)目投資效益評(píng)價(jià)來(lái)決策項(xiàng)目的投資安排，但在評(píng)價(jià)指標(biāo)及方法的應(yīng)用中仍然存在較多問(wèn)題，體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：一是評(píng)價(jià)指標(biāo)中涉及較多的主觀易變因素。二是評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)分方法多為模糊判斷打分，需要相關(guān)評(píng)分人員對(duì)照評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行人為判斷，繁瑣易出錯(cuò)。三是評(píng)價(jià)指標(biāo)多大部分是反映供電區(qū)域的需求類指標(biāo)，與項(xiàng)目自身投資效益有密切關(guān)系的價(jià)值量指標(biāo)過(guò)少。四是評(píng)價(jià)方法得出的項(xiàng)目評(píng)分區(qū)分度低，導(dǎo)致作為最終的評(píng)分結(jié)果無(wú)法體現(xiàn)項(xiàng)目個(gè)體間的差異。

本文在常規(guī)的層次分析法基礎(chǔ)上，引入評(píng)價(jià)輸入指標(biāo)化、評(píng)價(jià)對(duì)象聚類細(xì)分等創(chuàng)新解決方案，并在權(quán)重求解方法上進(jìn)行優(yōu)化，方便實(shí)際評(píng)價(jià)工作的開(kāi)展。

一、研究現(xiàn)狀

針對(duì)效益分析理論和項(xiàng)目投資評(píng)價(jià)方法，國(guó)內(nèi)外都有深入的研究與應(yīng)用，在不確定性和風(fēng)險(xiǎn)理論方面，Tversky和Fox在1995年發(fā)表的《風(fēng)險(xiǎn)和不確定因素的權(quán)重》以及Fox和Tversky在1998年發(fā)表的《一種觀點(diǎn)——基于不確定因素下的決策》提出了一個(gè)兩階段模型來(lái)解釋決策權(quán)重的確定過(guò)程：首先，決策者分析判斷事件發(fā)生的概率，然后運(yùn)用適合風(fēng)險(xiǎn)分析的概率權(quán)重函數(shù)將此概率轉(zhuǎn)換獲得最終的決策權(quán)重。Dale Cooper和Chris Chapman在1987年發(fā)表《大型項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)分析——模型、方法與案例》一書，通過(guò)模型及案例研究探討了風(fēng)險(xiǎn)和不確定的概念，表明沒(méi)有適用于所有情況的通用模型。風(fēng)險(xiǎn)分析可以分為定性風(fēng)險(xiǎn)分析和定量風(fēng)險(xiǎn)分析，定性風(fēng)險(xiǎn)分析方法一般不需要對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化，定量風(fēng)險(xiǎn)分析方法主要是通過(guò)數(shù)學(xué)方法或建立分析模型來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)大小的測(cè)量和估計(jì) [1]。

具體評(píng)價(jià)方法上，不少專家學(xué)者對(duì)電網(wǎng)投資效益評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行了深入探析，并通過(guò)指標(biāo)的歸一化處理和權(quán)重計(jì)算，得出了一般電網(wǎng)投資效益評(píng)價(jià)的綜合數(shù)學(xué)模型；同時(shí)，將層次分析法、德?tīng)柗品?、有無(wú)對(duì)比法、優(yōu)選組合預(yù)測(cè)、模糊綜合評(píng)價(jià)法等有機(jī)融合，以建立由多方法組成的評(píng)價(jià)體系和綜合評(píng)價(jià)模型的研究亦成為當(dāng)前和今后的主要方向。

其中層次分析法（AHP）因具有系統(tǒng)、易用的特點(diǎn)，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，該方法由匹茲堡大學(xué)Saaty教授于70年代中期提出，于80年代初由Saaty的學(xué)生介紹到我國(guó)。

目前該方法已經(jīng)有成熟的商業(yè)軟件可以使用，但不論是軟件還是直接應(yīng)用，通常只是借助層次分析法對(duì)特定的問(wèn)題進(jìn)行分解，最終方案層仍然需要借助判斷矩陣進(jìn)行重要性排序，若一次性需要定性判斷的因素太多則偏離了層次分析法的問(wèn)題分解初衷。

因此，在針對(duì)方案數(shù)量較多的問(wèn)題決策時(shí)，僅僅使用層次分析法便不能勝任了，需要進(jìn)一步研究如何有效地解決多方案決策時(shí)的定量排序，而這方面的研究仍然較少。

二、技術(shù)方法

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，我們構(gòu)建了微觀項(xiàng)目評(píng)價(jià)與宏觀戰(zhàn)略調(diào)整相結(jié)合的模型框架，設(shè)計(jì)了符合專家實(shí)際決策關(guān)注點(diǎn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，使用業(yè)務(wù)事實(shí)數(shù)據(jù)作映射及統(tǒng)計(jì)歸一化量化評(píng)分，并基于Excel軟件實(shí)現(xiàn)評(píng)分表單電子化。

（一）技術(shù)方案

1、基于層次分析法構(gòu)建的主網(wǎng)基建項(xiàng)目投資效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并依據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)改進(jìn)主網(wǎng)基建項(xiàng)目投資效益量化測(cè)算評(píng)分方法。

2、依據(jù)項(xiàng)目投資綜合效益最優(yōu)的總目標(biāo)，使用層次分析法從電網(wǎng)安全、供電能力、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益四個(gè)維度進(jìn)行層次分解，選取各維度與項(xiàng)目投資相關(guān)的關(guān)注指標(biāo)。其中，電網(wǎng)安全維度反映電網(wǎng)企業(yè)主網(wǎng)基建項(xiàng)目投資的安全防控要求，供電能力維度預(yù)測(cè)現(xiàn)狀電網(wǎng)供電需求和電網(wǎng)建設(shè)投資效果，經(jīng)濟(jì)效益體現(xiàn)項(xiàng)目投資的財(cái)務(wù)收益，社會(huì)效益兼顧電網(wǎng)企業(yè)社會(huì)責(zé)任。

3、模型指標(biāo)體系的選定采用德?tīng)柗品ńM織業(yè)務(wù)專家進(jìn)行提名投票，指標(biāo)體系應(yīng)既能反映電網(wǎng)建設(shè)需求的強(qiáng)弱、投資貢獻(xiàn)效果的優(yōu)差，也能預(yù)測(cè)管理要求執(zhí)行情況的好壞、財(cái)務(wù)收益的高低，能普遍體現(xiàn)電網(wǎng)企業(yè)主網(wǎng)基建項(xiàng)目投資決策的關(guān)注點(diǎn)。

4、模型根據(jù)業(yè)務(wù)特點(diǎn)進(jìn)行聚類細(xì)分，設(shè)置輸變電工程和線路工程兩類子模型，子模型的指標(biāo)依據(jù)項(xiàng)目群的業(yè)務(wù)特點(diǎn)設(shè)置不同的加權(quán)權(quán)重；其中線路工程子模型不考慮容載比及平均負(fù)載率指標(biāo)。

5、基于上述構(gòu)建的主網(wǎng)基建投資效益量化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，將投資效益綜合最優(yōu)目標(biāo)、評(píng)價(jià)維度和評(píng)價(jià)指標(biāo)項(xiàng)稱作遞階層次因素，采用成對(duì)比較法構(gòu)建各因素對(duì)上層因素的判斷矩陣，通過(guò)德?tīng)柗品▽⑼蠈右蛩氐囊蛩亻g的相對(duì)重要程度標(biāo)定為1/9、1/8、…1/2、1、2、…、8、9的17個(gè)等級(jí)。（如表1）

（1）記A=（αij）nxn，其中αij為因素Si與Sj的相對(duì)重要程度，n為一次比較的指標(biāo)個(gè)數(shù)，矩陣A的最大特征根對(duì)應(yīng)的特征權(quán)向量ωi=（ω1，ω2，…，ωn）T即為因素對(duì)上層因素的單層排序向量，運(yùn)用“方根法”求近似解：

其中，γ為加權(quán)系數(shù)，優(yōu)先保障類γ取1.1，嚴(yán)格控制類γ取0.8。

（二）求解實(shí)現(xiàn)

模型使用電子表單進(jìn)行模型測(cè)算，并為整個(gè)評(píng)價(jià)過(guò)程設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了自動(dòng)化測(cè)算表單，可在模型說(shuō)明指導(dǎo)下自行完成量化評(píng)價(jià)模型的更新及修正，有效解決了同類評(píng)價(jià)優(yōu)選模型應(yīng)用困難、修改復(fù)雜的問(wèn)題。

1、判斷矩陣的近似求解優(yōu)化

傳統(tǒng)的層次分析法應(yīng)用中，成對(duì)比較法構(gòu)建的判斷矩陣的排序向量求解需要使用MATLAB、SPSS等專業(yè)軟件進(jìn)行數(shù)學(xué)編程計(jì)算，當(dāng)一致性判斷指標(biāo)不符要求或模型遞階層次指標(biāo)比較數(shù)據(jù)有變化時(shí)，還需重新進(jìn)行計(jì)算，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且操作要求高。

理論研究提供了近似求解計(jì)算方法[2，3]，對(duì)于指標(biāo)權(quán)重測(cè)算，實(shí)際驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，使用和法或根法計(jì)算3階矩陣的最大特征根向量時(shí)，偏差在2‰左右，符合權(quán)重測(cè)算應(yīng)用要求[4]。

其中，求解幾何平均值使用GEOMEAN函數(shù)，并使用IFERROR函數(shù)消除表格為空時(shí)的除0錯(cuò)誤；矩陣運(yùn)算使用MMULT函數(shù)，具體用法可參見(jiàn)軟件幫助。G2∶G5、H2∶H5、I1單元格使用數(shù)組公式，在選擇區(qū)域后使用Ctrl+Shift+Enter來(lái)完成確認(rèn)，EXCEL會(huì)根據(jù)區(qū)域進(jìn)行對(duì)應(yīng)計(jì)算。

2、判斷矩陣權(quán)向量自動(dòng)匯總

在單獨(dú)的Sheet頁(yè)中按維度與二級(jí)指標(biāo)的層級(jí)結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備好權(quán)向量匯總表格，并設(shè)置公式引用各個(gè)判斷矩陣的權(quán)向量測(cè)算結(jié)果，如圖 3所示。依次設(shè)置將各個(gè)判斷矩陣的權(quán)向量匯總到同一表格中，維度權(quán)重與二級(jí)指標(biāo)權(quán)重的乘積即指標(biāo)的最終權(quán)重。

這里使用常用的 EXCEL軟件自帶的VBA編程，設(shè)計(jì)并編寫5個(gè)處理模塊，實(shí)現(xiàn)了層次分析法使用過(guò)程的自動(dòng)化輔助支撐，相關(guān)功能點(diǎn)如表2所示。

三、案例分析

下面結(jié)合某電網(wǎng)企業(yè)地市供電局的實(shí)際項(xiàng)目評(píng)價(jià)工作，闡述主網(wǎng)基建投資效益化量化評(píng)價(jià)模型的具體實(shí)施方式。

該地市供電局需要決策的主網(wǎng)基建類項(xiàng)目主要包括220kV、110kV電壓等級(jí)的輸變電工程及線路工程的新建項(xiàng)目和續(xù)建項(xiàng)目，主網(wǎng)基建項(xiàng)目金額大、數(shù)量少、工程影響范圍大，項(xiàng)目對(duì)電網(wǎng)的安全性要求較為突出，在安全風(fēng)險(xiǎn)和電網(wǎng)運(yùn)行方面的評(píng)價(jià)機(jī)制較為復(fù)雜。

因此不宜劃分過(guò)多細(xì)分類別，以免增加評(píng)價(jià)優(yōu)選復(fù)雜度，因此，將主網(wǎng)基建細(xì)分為輸變電工程和線路工程兩個(gè)子類。

該模型針對(duì)該地市局的主網(wǎng)基建業(yè)務(wù)特點(diǎn)與項(xiàng)目建設(shè)性質(zhì)，根據(jù)項(xiàng)目管理需求和項(xiàng)目的投資目的，在借鑒行業(yè)先進(jìn)企業(yè)成熟的研究成果，參考上級(jí)單位歷年各專業(yè)投資計(jì)劃準(zhǔn)入指標(biāo)的基礎(chǔ)上，再結(jié)合業(yè)務(wù)專家的意見(jiàn)，設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)維度：電網(wǎng)安全、供電能力、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

針對(duì)各維度，通過(guò)調(diào)研訪談、數(shù)據(jù)分析等方法確定其主要影響因素，根據(jù)影響因素對(duì)投資效益的貢獻(xiàn)大小，選取與投資效益強(qiáng)相關(guān)的業(yè)務(wù)指標(biāo)，具體指標(biāo)信息如表3表4所示。

其中，電網(wǎng)安全支撐指標(biāo)反映電網(wǎng)企業(yè)主網(wǎng)基建項(xiàng)目投資的安全防控要求；供電能力支撐指標(biāo)預(yù)測(cè)現(xiàn)狀電網(wǎng)供電需求和電網(wǎng)建設(shè)投資效果；經(jīng)濟(jì)效益支撐指標(biāo)體現(xiàn)項(xiàng)目投資的財(cái)務(wù)收益；社會(huì)效益支撐指標(biāo)兼顧電網(wǎng)企業(yè)社會(huì)責(zé)任。具體指標(biāo)的設(shè)計(jì)原由如表4所示。

以投資效益最優(yōu)總目標(biāo)的四個(gè)子維度為例，構(gòu)建判斷矩陣，并對(duì)每?jī)蓚€(gè)元素對(duì)上層目標(biāo)的相對(duì)重要程度進(jìn)行比較，某專家評(píng)判結(jié)果如表5所示。

根據(jù)模型設(shè)計(jì)的矩陣近似求解方法，計(jì)算出該專家的給出的維度間相對(duì)重要度即權(quán)向量為Wi= {0.1089，0.1887，0.3512，0.3512}T，其一致性檢驗(yàn)指標(biāo)為0.0039，符合近似性要求。類似的，將多個(gè)專家的評(píng)判結(jié)果取平均值作為各維度最終的權(quán)重。

依次測(cè)算出各維度二級(jí)指標(biāo)對(duì)上層維度的相對(duì)重要權(quán)重，兩者相乘，即為二級(jí)指標(biāo)對(duì)投資效益最優(yōu)總目標(biāo)的相對(duì)重要權(quán)重，結(jié)果如表6所示。

針對(duì)具體的二級(jí)指標(biāo)，根據(jù)主網(wǎng)基建V項(xiàng)目的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，引入雙曲線函數(shù)變換對(duì)負(fù)載率和容載比進(jìn)行處理，使指標(biāo)輸入分值在規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)評(píng)分值變化減弱、在規(guī)定范圍外時(shí)評(píng)分值變化增強(qiáng)，以“上年供電區(qū)域平均負(fù)載率”為例，根據(jù)公式（3），其標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間最大值Smax為50，區(qū)間半徑R為40，經(jīng)過(guò)定點(diǎn)值的擬合測(cè)算，得出具體變換函數(shù)為：

公式9：

以該供電局2015年投資計(jì)劃實(shí)際申報(bào)主網(wǎng)基建項(xiàng)目數(shù)據(jù)為例，分別輸入輸變電工程與線路工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)公式（4）至公式（7）的歸一化計(jì)算，模型得出的項(xiàng)目客觀量化評(píng)價(jià)結(jié)果如附圖2所示。

根據(jù)對(duì)項(xiàng)目設(shè)置的宏觀分層策略，根據(jù)2014年度頒布的投資策略，制定2015年度投資項(xiàng)目?jī)?yōu)選決策宏觀分層標(biāo)準(zhǔn)如下：

1、必須解決（充分條件）。承接公司西電東送配套工程；解決一級(jí)以上電力事故風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)工程；解決主網(wǎng)結(jié)構(gòu)性限電或窩電相關(guān)工程；解決大用戶等重大基礎(chǔ)設(shè)施的配套送電工程。

2、優(yōu)先保障。上級(jí)公司策略性傾向的工程；保障電網(wǎng)安全運(yùn)行相關(guān)工程，例如解決一級(jí)電力事件風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)工程；省級(jí)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)園區(qū)配套供電工程；能提高應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害能力相關(guān)工程；新建變電站配套出線以滿足周邊負(fù)荷發(fā)展需求的工程。

3、合理安排。解決完善網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相關(guān)工程；提升電能質(zhì)量相關(guān)工程；解決特殊保供電需要相關(guān)工程。

4、嚴(yán)格控制。市政建設(shè)配套遷改電網(wǎng)工程；其它供電局重點(diǎn)審查項(xiàng)目。

最后，使用公式（8）對(duì)模型的客觀量化評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，模型評(píng)價(jià)結(jié)果如表7、表 8所示：

根據(jù)上述項(xiàng)目方案相關(guān)的指標(biāo)數(shù)據(jù)模型測(cè)算結(jié)果，輸變電工程項(xiàng)目方案建議排序?yàn)椤癆輸變電工程”、“B輸變電工程”、“C輸變電工程”、“D輸變電工程”和“E輸變電工程”；輸出的線路工程項(xiàng)目方案建議排序?yàn)椤癏線路工程”、“I線路工程”和“J線路工程”。

線路工程中，“H線路工程”項(xiàng)目為政府重點(diǎn)推進(jìn)項(xiàng)目，其優(yōu)先級(jí)應(yīng)較高，評(píng)分結(jié)果符合預(yù)期。

輸變電工程中，“E輸變電工程”項(xiàng)目為臨時(shí)緊急立項(xiàng)，其評(píng)分較低也在意料之中；其它項(xiàng)目的模型評(píng)分排序經(jīng)比對(duì)，與專家組的實(shí)際評(píng)審決策排序相符，說(shuō)明該模型的排序結(jié)果基本符合專家決策預(yù)期，即模型量化評(píng)價(jià)結(jié)果通過(guò)驗(yàn)證。

四、結(jié)論

主網(wǎng)基建量化評(píng)價(jià)模型從電網(wǎng)項(xiàng)目建設(shè)需求出發(fā)，綜合考慮電網(wǎng)安全、供電能力、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、社會(huì)效益等多個(gè)維度，使用層次分析法構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)理論實(shí)現(xiàn)量化測(cè)算，使用業(yè)務(wù)指標(biāo)數(shù)據(jù)作為測(cè)算基礎(chǔ)。

使用投資項(xiàng)目供電區(qū)域及項(xiàng)目本身的風(fēng)險(xiǎn)解決情況、負(fù)載率和容載比等客觀業(yè)務(wù)指標(biāo)，契合業(yè)務(wù)決策要求。

直接使用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)作統(tǒng)計(jì)歸一化，項(xiàng)目評(píng)分客觀且區(qū)分度高，有效減少了評(píng)價(jià)者主觀判斷的干擾。

引入宏觀調(diào)整機(jī)制，隔離年度投資策略等外界因素，模型客觀且穩(wěn)定，避免了同類評(píng)價(jià)優(yōu)選模型需要頻繁測(cè)算權(quán)重的問(wèn)題。

使用EXCEL設(shè)計(jì)應(yīng)用表單，固化測(cè)算過(guò)程，進(jìn)一步減少人為干預(yù)。

該主網(wǎng)基建量化評(píng)價(jià)模型的投資效益評(píng)價(jià)結(jié)果科學(xué)、客觀，可顯著提高決策效率，并縮減研究成果應(yīng)用及維護(hù)的持續(xù)性投資。

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（梁儉，1971年生，廣東清遠(yuǎn)人，廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局高級(jí)工程師。研究方向：電網(wǎng)規(guī)劃及投資管理）