傅軍 付薇薇 許鑫 介志毅 金鳳 張德政
(1. 國網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學(xué)研究院 2.北京科技大學(xué)計算機與通信工程學(xué)院 3.北京博望華科科技有限公司)
基于Topsis的低壓用戶群電費回收風(fēng)險研究和應(yīng)用
傅軍1付薇薇2許鑫1介志毅1金鳳3張德政2
(1. 國網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學(xué)研究院 2.北京科技大學(xué)計算機與通信工程學(xué)院 3.北京博望華科科技有限公司)
本文針對電力企業(yè)中低壓用戶群中如何確定各用戶群的電費回收風(fēng)險問題,圍繞用戶用電行為構(gòu)建低壓用戶群電費回收風(fēng)險指標(biāo)體系,進(jìn)而對各指標(biāo)進(jìn)行描述分析以及預(yù)處理,利用改進(jìn)的德爾菲法計算指標(biāo)權(quán)重,最后將Topsis算法應(yīng)用于低壓用戶群的風(fēng)險預(yù)警分析,并取得了良好的效果。
低壓用戶群;電費回收風(fēng)險;Topsis;德爾菲法
隨著社會的快速發(fā)展,電力企業(yè)在關(guān)注高壓用戶的同時開始慢慢關(guān)注低壓用戶的用電風(fēng)險,而用電風(fēng)險中主要關(guān)注電費回收風(fēng)險,而如何對低壓用戶或低壓用戶群構(gòu)建評估指標(biāo)體系并找出電費回收高風(fēng)險低壓用戶群是當(dāng)前電力企業(yè)面臨的一大考驗。
針對于低壓用戶的用電風(fēng)險控制,眾多電力企業(yè)以及文獻(xiàn)中主要關(guān)注的是經(jīng)濟(jì)效益。如供電公司中低壓用戶電費回收工作面臨的風(fēng)險以及公司應(yīng)該采取的應(yīng)對措施[1];國網(wǎng)杭州市余杭供電公司通過電費回收進(jìn)行用電客戶信用等級制定電費回收計劃[2]。針對于高壓大用戶電費回收風(fēng)險的研究工作,如保定市供電公司針對大用戶的電費繳納情況建立電費風(fēng)險規(guī)避機制[3];或是根據(jù)財務(wù)和信用兩個主要指標(biāo)進(jìn)行擴(kuò)展來研究大用戶電費回收風(fēng)險管理[4,5]。
由于低壓用戶人數(shù)較多,本文根據(jù)供電單位進(jìn)行劃分,形成697個低壓用戶群,圍繞其用電行為數(shù)據(jù)建立了指標(biāo)體系,形成模型輸入特征;同時通過數(shù)據(jù)描述與分析發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)指標(biāo)與用電風(fēng)險度的相關(guān)性,而這正好符合Topsis算法模型的特點。本文首次將Topsis算法模型應(yīng)用于低壓用戶群電費回收風(fēng)險分析中,利用德爾菲法為指標(biāo)賦權(quán),取得了良好的效果。
評價供電單位低壓用戶群體電費回收風(fēng)險度時考慮客戶欠費停電數(shù)據(jù)和預(yù)收電費數(shù)據(jù),客戶群體欠費電費和預(yù)收電費對風(fēng)險度一般成正負(fù)比關(guān)系。根據(jù)風(fēng)險劃分理論,將低壓用戶群的風(fēng)險度指標(biāo)劃為:預(yù)收金額、預(yù)收沖抵金額、費控用戶數(shù)、停電用戶數(shù)據(jù)、代扣用戶數(shù)據(jù)占比、代扣金額占比、費控用戶占比、欠費停電用戶占比。細(xì)分指標(biāo)體系如圖1所示。
圖1 用戶群體風(fēng)險度指標(biāo)體系
其中:
預(yù)收金額是用戶群的預(yù)收總金額,一般認(rèn)為與風(fēng)險度成反比;停電用戶數(shù)據(jù)是用戶群的停電用戶數(shù)量,一般認(rèn)為與風(fēng)險度成正比;費控用戶數(shù)是用戶群的總用戶數(shù)數(shù)目,一般認(rèn)為與風(fēng)險度成反比;預(yù)收沖抵金額是用戶群的預(yù)收沖抵總金額,一般認(rèn)為與風(fēng)險度成反比;代扣用戶數(shù)據(jù)一般認(rèn)為與風(fēng)險度成反比;代扣金額占比一般認(rèn)為與風(fēng)險度成反比;費控用戶占比一般認(rèn)為與風(fēng)險度成反比;欠費停電用戶占比一般認(rèn)為與風(fēng)險度成正比。本文抽取2015年1月到2016年12月的數(shù)據(jù)做實驗。
下面給出697個低壓用戶群各項風(fēng)險度指標(biāo)的數(shù)據(jù)描述以供后續(xù)的決策參考,如表1所示。
表1 各項指標(biāo)的數(shù)據(jù)描述
2.1 德爾菲法原理
德爾非法是一種專家評分法,它首先根據(jù)評價對象的具體要求選定若干個評價項目,再根據(jù)評價項目制訂出評價標(biāo)準(zhǔn)。通過匿名方式征詢有關(guān)專家的意見,對專家意見進(jìn)行統(tǒng)計、處理、分析和歸納,客觀地綜合多數(shù)專家經(jīng)驗與主觀判斷,對大量難以采用技術(shù)方法進(jìn)行定量分析的因素做出合理估算,經(jīng)過多輪意見征詢、反饋和調(diào)整后,對債權(quán)價值和價值可實現(xiàn)程度進(jìn)行分析的方法[6,7]。操作步驟為:
1)選擇專家;
2)確定影響債權(quán)價值的因素,設(shè)計價值分析對象征詢意見表;
3)向?qū)<姨峁﹤鶛?quán)背景資料,以匿名方式征詢專家意見;
4)對專家意見進(jìn)行分析匯總,將統(tǒng)計結(jié)果反饋給專家;
5)專家根據(jù)反饋結(jié)果修正自己的意見;
6)經(jīng)過多輪匿名征詢和意見反饋,形成最終分析結(jié)論。
專家分?jǐn)?shù)的計算方法有加法評價型、連積評價型、和數(shù)相乘評價型以及加權(quán)評價型。這里我們著重介紹需要用到的加法評價型。
加法評價型將評價各指標(biāo)項目所得的分值加法求和,按總分來表示評價結(jié)果。此法用于指標(biāo)間關(guān)系簡單者。
公式為:
式中,W為評價對象總分值;Wi為第i項指標(biāo)得分值;n為指標(biāo)項數(shù)。該法有兩種方式:連加評分法和分計加法評價法。
2.2 確定權(quán)重
本方法中,對德爾菲方法進(jìn)行改進(jìn),不用德爾菲對指標(biāo)進(jìn)行評分,而是利用這套流程進(jìn)行權(quán)重確定。指標(biāo)分?jǐn)?shù)用于多輪評選時的意見參考,它的分?jǐn)?shù)為0~10。專家在每輪迭代定權(quán)重中可以根據(jù)分值來修正各個指標(biāo)的權(quán)重值??偡植⒉皇歉鱾€指標(biāo)權(quán)重值的簡單疊加,而是對對象的一個綜合評價。德爾菲在本方法中的應(yīng)用步驟為:
1)選定專家和電網(wǎng)市級營業(yè)廳的業(yè)務(wù)人員為專家;
2)以本文設(shè)計的7項風(fēng)險度指標(biāo)為影響風(fēng)險度的因素設(shè)計對象征詢意見表;
3)向?qū)<姨峁┎糠种笜?biāo)的數(shù)據(jù)描述,讓專家對各個指標(biāo)的概況有個大概的了解,以匿名方式征詢專家打權(quán)重分;
4)用加法評價型對專家評出的各項風(fēng)險度指標(biāo)分?jǐn)?shù)進(jìn)行分?jǐn)?shù)整合,將統(tǒng)計結(jié)果反饋給專家;
5)專家根據(jù)反饋結(jié)果修正自己的各個指標(biāo)的權(quán)重值分;
6)經(jīng)過多輪匿名征詢和意見反饋,得到指標(biāo)最終權(quán)重值。
經(jīng)過德爾菲法后得到的各項指標(biāo)權(quán)重值如表2所示。
表2 德爾菲法后得到的各項指標(biāo)權(quán)重值
3.1 Topsis算法原理
Topsis可以根據(jù)指標(biāo)的權(quán)重,給客戶打分,實現(xiàn)客戶風(fēng)險度的進(jìn)一步評估[8,9]。
在本方法中m等于2,n等于7,分別對應(yīng)當(dāng)基礎(chǔ)指標(biāo)、增量指標(biāo)和7項風(fēng)險度指標(biāo)。
具體風(fēng)險度計算方法為:
3)確定正理想解A+和負(fù)理想解A-:
4)評估各方案分別與正負(fù)理想解的Euclid距離d+和d-:
5)計算各方案與正理想解的相對貼近度:
3.2 數(shù)據(jù)輸入
數(shù)據(jù)的預(yù)處理包括填補缺漏的數(shù)據(jù)值、平滑噪聲數(shù)據(jù)、識別或更替異常值,以及解決不一致問題。
數(shù)據(jù)預(yù)處理還包括歸一化工作,前文詳細(xì)描述了指標(biāo)的類型和分布,數(shù)值型指標(biāo)可以直接套用歸一化公式預(yù)處理[10]。本文確定的指標(biāo)都是數(shù)值型,因此可以直接利用公式:
對用戶群各項指標(biāo)數(shù)據(jù)做歸一化處理,免去量級的影響。其中,x1、y1分別表示處理前后的指標(biāo)項,xmin表示該項指標(biāo)的最小值,xmax表示最大值。
3.3 實驗結(jié)果
本文利用Matlab進(jìn)行697個用戶群的Topsis風(fēng)險度劃分,發(fā)現(xiàn)其分布如圖2所示。結(jié)果顯示用戶群的風(fēng)險度在高值區(qū)域分布較少,在中低部分布較多。這種分布結(jié)果側(cè)面符合了二八定理,即小部分的群體貢獻(xiàn)了大部分風(fēng)險值,而大部分用戶群屬于低風(fēng)險甚至無風(fēng)險狀態(tài)。說明其評分結(jié)果的合理性。
圖2 基于Topsis算法的用戶群風(fēng)險度評分
選取風(fēng)險度前70名的用戶群進(jìn)行查看,發(fā)現(xiàn)這些用戶群有如下特征,排名1~10的用戶群停電用戶數(shù)據(jù)、欠費停電用戶遠(yuǎn)超其余用戶群。排名10~70的用戶群具有預(yù)收金額較低、預(yù)收沖抵金額較低、欠費用戶比例偏高、欠費金額偏高的特點,這符合電力回收風(fēng)險度的普遍特征。接著取風(fēng)險度前70名用戶群的所屬地區(qū)分析,其分布如圖3所示, 通過與業(yè)務(wù)人員的結(jié)合,發(fā)現(xiàn)地區(qū)特性較為符合現(xiàn)狀,為供電總公司決策提供了輔助。
圖3 風(fēng)險度前70名用戶群所屬地區(qū)的分布
本研究針對低壓用戶群電費回收風(fēng)險預(yù)警方法,構(gòu)建了基于德爾菲和Topsis的電費回收風(fēng)險度模型。在構(gòu)建指標(biāo)時充分考慮用戶地域行業(yè)等基礎(chǔ)特征,將用戶群以供電單位劃分成697個用戶群體,并結(jié)合用電行為特征設(shè)計風(fēng)險度指標(biāo)。利用德爾菲法確定指標(biāo)權(quán)重更具說服力。同時,在構(gòu)造Topsis輸入數(shù)據(jù),對不同用電級別的企業(yè)用電數(shù)據(jù)均進(jìn)行特征工程和規(guī)范化處理,降低了指標(biāo)變化對模型穩(wěn)定性的干擾。
應(yīng)用Topsis算法能更有效地對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行相對優(yōu)劣的評價,并通過實驗驗證了研究的可行性。
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2017-03-20)