基于改進(jìn)模糊物元法的電力自供區(qū)最優(yōu)收購(gòu)策略

張 剛, 李芳鋒, 張江濱, 王永慶, 張靠社, 陳 斐, 劉福潮(.西安理工大學(xué) 水利水電學(xué)院, 陜西 西安 7008; .國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司電力科學(xué)研究院, 陜西 西安 7008;.國(guó)網(wǎng)陜西電力交易中心有限公司, 陜西 西安 7008; .國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院, 甘肅 蘭州 70000)

20世紀(jì)末,為解決部分地區(qū)供電難的問題,我國(guó)鼓勵(lì)當(dāng)?shù)卣越òl(fā)電企業(yè)[1-2],以滿足當(dāng)?shù)氐挠秒娦枨?自供區(qū)由此產(chǎn)生。2015年3月,隨著新一輪電力體制改革的正式開啟(以下簡(jiǎn)稱新電改),電力市場(chǎng)主體發(fā)生變化,配售電公司與電力交易中心登上電力交易的舞臺(tái),新電改實(shí)施以后,電流輸送變?yōu)閮蓷l線路:①電能從發(fā)電企業(yè)出發(fā),通過電網(wǎng)企業(yè)的輸電網(wǎng)絡(luò)與配電網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行電能輸送,最終到達(dá)用戶;②電能從發(fā)電企業(yè)出發(fā),通過電網(wǎng)企業(yè)的輸電網(wǎng)絡(luò),再通過有配電運(yùn)營(yíng)權(quán)的售電公司的配電網(wǎng)路,最終到達(dá)用戶。由此可見,電網(wǎng)與配售電公司存在著明顯的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,為保證電網(wǎng)公司的存量市場(chǎng)不流失,迫切需要對(duì)已有的電力自供區(qū)進(jìn)行收購(gòu)。

目前,國(guó)內(nèi)關(guān)于新電改的研究主要集中在配售電側(cè),需要通過研究國(guó)外售電側(cè)市場(chǎng)化改革以及總結(jié)國(guó)外市場(chǎng)化改革運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),得出對(duì)于中國(guó)售電側(cè)放開的建議以及售電公司的購(gòu)售電策略[3]。對(duì)于目前電力自供區(qū)收購(gòu)問題,國(guó)內(nèi)外研究較少。近年來,部分電網(wǎng)企業(yè)雖然根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)定,對(duì)電力自供區(qū)進(jìn)行了資產(chǎn)收購(gòu)[4-5],例如,山東電力集團(tuán)公司收購(gòu)了費(fèi)縣電廠、魯北電廠、黃島三期、日照電廠、鄒縣電廠四期等五個(gè)電源項(xiàng)目配套送出工程,但由于不同地區(qū)、不同電廠之間存在明顯差別,在收購(gòu)進(jìn)程中存在許多問題,經(jīng)濟(jì)性是其主要影響因素,因此如何選取優(yōu)質(zhì)電力自供區(qū)進(jìn)行收購(gòu)成為目前電網(wǎng)公司迫切需要解決的問題。

為此,本文結(jié)合國(guó)內(nèi)新一輪電改的實(shí)際情況與配電網(wǎng)發(fā)展的要求,從電力資產(chǎn)收購(gòu)時(shí)的成本與收購(gòu)后的收入入手,分析其影響因素,建立電力自供區(qū)資產(chǎn)評(píng)價(jià)體系,提出一種基于改進(jìn)模糊物元法的電力自供區(qū)最優(yōu)收購(gòu)策略,為電網(wǎng)公司進(jìn)行資產(chǎn)收購(gòu)提供依據(jù)。

1 電力自供區(qū)資產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

在新電改背景下,收購(gòu)電力自供區(qū),保證電力存量市場(chǎng)對(duì)電網(wǎng)意義重大,因此需開展電力自供區(qū)資產(chǎn)評(píng)價(jià)。根據(jù)目前電力資產(chǎn)收購(gòu)的現(xiàn)狀,考慮資金時(shí)間價(jià)值,建立對(duì)不同電力自供區(qū)收購(gòu)價(jià)值的量化指標(biāo)體系,如圖1所示。

圖1 電力自供區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.1 Electricity self-supplying area evaluation index system

1.1 當(dāng)前價(jià)值指標(biāo)

1) 電壓等級(jí)

資產(chǎn)收購(gòu)后,電網(wǎng)企業(yè)交易的用戶電壓等級(jí)發(fā)生明顯變化, 根據(jù)陜西省輸配電價(jià)政策,110 kV輸配電價(jià)為0.108元/(kW·h), 35 kV輸配電價(jià)為0.128元/(kW·h), 10 kV輸配電價(jià)為0.148元/(kW·h),在這些交易結(jié)算過程中存在著明顯的價(jià)差。因此,電壓等級(jí)可從一定程度上反映自供區(qū)的用電規(guī)模以及配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)模,電壓等級(jí)越高,同等用電量情況下,收購(gòu)后的利潤(rùn)越高。

2) 年用電量

自供區(qū)年用電量能反映出用電規(guī)模,購(gòu)電量越大說明該自供區(qū)的規(guī)模越大,進(jìn)而收購(gòu)后產(chǎn)生的利潤(rùn)越大,回收成本的速度越快,因此,將年用電量作為衡量該區(qū)域當(dāng)期價(jià)值的指標(biāo)之一。

3) 固定資產(chǎn)凈值

在資產(chǎn)收購(gòu)過程中,固定資產(chǎn)是電網(wǎng)公司成本里非常重要的一部分,也是占比最大的一部分。在對(duì)固定資產(chǎn)進(jìn)行評(píng)估的過程中,須由專業(yè)資產(chǎn)評(píng)估公司進(jìn)行固定資產(chǎn)折舊,得出自供區(qū)固定資產(chǎn)的凈值。對(duì)于自供區(qū)當(dāng)前價(jià)值,固定資產(chǎn)是不可或缺的一部分。

4) 項(xiàng)目經(jīng)營(yíng)期

電網(wǎng)在對(duì)某自供區(qū)進(jìn)行收購(gòu)時(shí),對(duì)該自供區(qū)進(jìn)行經(jīng)營(yíng)期限預(yù)估十分重要,經(jīng)營(yíng)期限內(nèi)電網(wǎng)是否能收回成本并且獲得凈利潤(rùn)決定了該區(qū)域是否具有收購(gòu)的價(jià)值。經(jīng)營(yíng)期限由專家根據(jù)實(shí)際情況預(yù)估得到。

1.2 潛在價(jià)值指標(biāo)

電網(wǎng)在評(píng)價(jià)自供區(qū)收購(gòu)的價(jià)值時(shí),既要考量當(dāng)前自供區(qū)的價(jià)值表現(xiàn),也要考慮自供區(qū)其潛在的價(jià)值表現(xiàn),即預(yù)測(cè)判斷該區(qū)域在未來生命周期中給電網(wǎng)所帶來的利潤(rùn),這是影響電網(wǎng)是否收購(gòu)該區(qū)域的重要因素之一。對(duì)于電網(wǎng),衡量其潛在價(jià)值的主要因素有自供區(qū)的年電量增長(zhǎng)率、投資回收周期、內(nèi)部收益率和凈現(xiàn)值率等。

1) 年電量增長(zhǎng)率

年電量增長(zhǎng)率是分析該區(qū)域未來利潤(rùn)增長(zhǎng)的一個(gè)指標(biāo)。它是指電力自供區(qū)用電量相比上一年或前幾年的增長(zhǎng),是衡量收購(gòu)價(jià)值的一個(gè)重要因素。若電力自供區(qū)在資產(chǎn)收購(gòu)后,該區(qū)域用電量能以較穩(wěn)定的增長(zhǎng)率增長(zhǎng)或者出現(xiàn)新工業(yè)企業(yè)入駐該地區(qū),則更能表明該地區(qū)的潛在收購(gòu)價(jià)值。

2) 投資回收周期

投資回收周期是指使得累計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益等于最初的投資費(fèi)用所需的時(shí)間。投資回收周期根據(jù)是否考慮資金時(shí)間價(jià)值可分為靜態(tài)回收周期和動(dòng)態(tài)回收周期兩種。本文采用動(dòng)態(tài)回收周期,考慮資金時(shí)間價(jià)值,將項(xiàng)目各年的凈現(xiàn)金流量折成現(xiàn)值后(一般按照基準(zhǔn)收益率進(jìn)行折算),計(jì)算投資回收周期,具體計(jì)算流程如圖2所示。

圖2 動(dòng)態(tài)投資回收周期流程圖Fig.2 Dynamic investment recovery cycle flow chart

項(xiàng)目投資回收周期反映了資本的周轉(zhuǎn)運(yùn)行速度。項(xiàng)目資本的周轉(zhuǎn)速度愈快,其投資回收周期愈短,所面臨的風(fēng)險(xiǎn)也就愈小,盈利也就愈多。

3) 內(nèi)部收益率

內(nèi)部收益率[6-8]是指當(dāng)資金流入現(xiàn)值總額與資金流出現(xiàn)值總額相等的折現(xiàn)率。具體計(jì)算流程如圖3所示。

圖3 內(nèi)部收益率流程圖Fig.3 Internal rate of return flow chart

項(xiàng)目投資總額與項(xiàng)目壽命周期內(nèi)收益通過指標(biāo)內(nèi)部收益率聯(lián)系在一起,它指明了該項(xiàng)目的收益情況,可以將它與同行業(yè)基準(zhǔn)投資收益率比較,確定項(xiàng)目建設(shè)的可行性[7]。

復(fù)利現(xiàn)值[9]的計(jì)算公式為:

(1)

其中,1/(1+i)n就是復(fù)利現(xiàn)值系數(shù)。式(1)可記作(P/F,i,n),其中P是現(xiàn)值,F是終值,i是利率(折現(xiàn)率),n是年數(shù)。

在資產(chǎn)收購(gòu)中,現(xiàn)值P即為固定資產(chǎn)成本G,終值F為項(xiàng)目年均凈現(xiàn)金流量Q,故式(1)可化為:

(2)

其中,年均凈現(xiàn)金流量Q不包括固定資產(chǎn)成本。

由項(xiàng)目固定資產(chǎn)與項(xiàng)目年均凈現(xiàn)金流量即可求得兩者比值,由設(shè)備使用年限查復(fù)利終值系數(shù)表再運(yùn)用插值法即可求得項(xiàng)目?jī)?nèi)部收益率[10]。

4) 凈現(xiàn)值率

凈現(xiàn)值率[11]是指項(xiàng)目?jī)衄F(xiàn)值與原始投資現(xiàn)值的比率,又稱凈現(xiàn)值比或凈現(xiàn)值指數(shù)。具體計(jì)算流程如圖4所示。

圖4 凈現(xiàn)值率計(jì)算流程圖Fig.4 Net present value rate calculation flow chart

凈現(xiàn)值率能夠反映投資方案獲利能力的大小,是一種動(dòng)態(tài)投資收益指標(biāo)[12]。項(xiàng)目?jī)衄F(xiàn)值率高,說明該項(xiàng)目單位投資所能實(shí)現(xiàn)的收益就高,反之,則單位投資的收益就低[13]。

2 基于信息熵和模糊物元法的電力自供區(qū) 價(jià)值評(píng)價(jià)模型

2.1 基于模糊物元法的電力自供區(qū)價(jià)值評(píng)價(jià)模型

模糊物元法[14-15]運(yùn)用“事物、特征、評(píng)價(jià)值”R=(A,C,a)的三元有序?qū)γ枋鍪挛锏幕驹?A=(A1,A2,…,Aj,…,Am)表示待評(píng)價(jià)的對(duì)象,C=(C1,C2,…,Ck,…,C8)表示評(píng)價(jià)對(duì)象的主要影響因素或指標(biāo),a表示評(píng)價(jià)對(duì)象A在評(píng)價(jià)指標(biāo)C下根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)度所給出的評(píng)價(jià)值。其表達(dá)式為：

其中j=1,2,…,m;k=1,2,…,8。

在電力自供區(qū)價(jià)值評(píng)價(jià)過程中,選取8個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),m個(gè)自供區(qū),構(gòu)成一個(gè)多元模糊物元系統(tǒng):

(3)

考慮到在電力自供區(qū)價(jià)值評(píng)價(jià)過程中,運(yùn)用模糊三參數(shù)標(biāo)度直接進(jìn)行計(jì)算存在一定的困難,所以在計(jì)算之前先將其去模糊化,使之轉(zhuǎn)化為便于計(jì)算比較的實(shí)數(shù),其去模糊化公式為:

(4)

設(shè)模糊物元矩陣R經(jīng)過去模糊化后得到的模糊物元矩陣為:

(5)

已知電力自供區(qū)價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)C1,C2,…,C8的指標(biāo)權(quán)重W=(w1,w2,…,w8)后,則電力自供區(qū)價(jià)值評(píng)價(jià)結(jié)果為:

Value=WB=(w1,w2,…,wk,…,w8)·

=(H1,H2,…,Hj,…,Hm)

(6)

通過比較(H1,H2,…,Hm)的大小來實(shí)現(xiàn)對(duì)電力自供區(qū)A1,A2,…,Am的價(jià)值排序和評(píng)價(jià)。

2.2 基于信息熵的指標(biāo)權(quán)重確定方法

電力自供區(qū)價(jià)值評(píng)價(jià)時(shí),只有確定了指標(biāo)權(quán)重,才能得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。電力自供區(qū)所處環(huán)境不同,指標(biāo)的權(quán)重就不同,因此,為了更合理地確定權(quán)重,應(yīng)采用客觀賦權(quán)法。

熵權(quán)法是一種應(yīng)用廣泛的客觀賦權(quán)法[15-16]。在信息論中,信息的無序度可用信息熵來反映,一般來說,信息熵越大,則表明其信息的無序度越大,該信息中的有用信息量就越少。將熵權(quán)法這一思想與電力自供區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定相結(jié)合,其優(yōu)點(diǎn)是能夠較好的運(yùn)用評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)自身的信息特征來確定指標(biāo)權(quán)重,其基本步驟如圖5所示。

圖5 熵權(quán)法的基本步驟Fig.5 The basic steps of entropy method

具體評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定可分為4個(gè)步驟。

步驟1 歸一化處理:匯總?cè)ツ：木仃?對(duì)其進(jìn)行歸一化處理,得到歸一化矩陣為:

(7)

步驟2 計(jì)算信息熵ek:由信息熵公式可得第k個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息熵為:

(8)

步驟3 計(jì)算偏差度δk:由步驟2可得到每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息熵,若得到的信息熵越大,則評(píng)價(jià)結(jié)果的無序性越強(qiáng),不同指標(biāo)之間的偏差就越小,而指標(biāo)偏差越大,越能反映指標(biāo)的重要性,因此需要計(jì)算每個(gè)指標(biāo)的偏差度,其計(jì)算公式為:

δk=1-ek

(9)

步驟4 計(jì)算信息熵權(quán)重:對(duì)步驟3中的偏差度δk進(jìn)行歸一化處理,即可獲得電力自供區(qū)價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重向量W=(w1,w2,…,w8),其計(jì)算公式為:

(10)

通過熵權(quán)法確定的指標(biāo)權(quán)重充分利用了所獲得數(shù)據(jù)中所包含的信息,具有一定的客觀性,所以采用熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重是可行的。

3 實(shí)例分析

3.1 指標(biāo)量化及物元矩陣

對(duì)某省8個(gè)電力自供區(qū)進(jìn)行價(jià)值等級(jí)評(píng)定。首先，將各指標(biāo)類別的影響力數(shù)據(jù)化,按照新電改相關(guān)政策及專家建議對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行量化,如表1至表5所示。其中,打分遵循指標(biāo)值越大,投資潛力就越大,對(duì)應(yīng)量化值也越大的原則。

表1 電壓等級(jí)分?jǐn)?shù)表Tab.1 Voltage rating score table

表2 用電量分?jǐn)?shù)表Tab.2 Power consumption score table

表3 年電量增長(zhǎng)率分?jǐn)?shù)表Tab.3 Annual electricity growth rate score table

表4 內(nèi)部收益率分?jǐn)?shù)表Tab.4 Internal rate of return score sheet

表5 凈現(xiàn)值率分?jǐn)?shù)表Tab.5 Net present value rate score table

選擇模糊三參數(shù)作為評(píng)價(jià)標(biāo)度,并按照指標(biāo)量化規(guī)定,以問卷調(diào)查和聘請(qǐng)專家組的形式對(duì)電力自供區(qū)的價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià),匯總專家組作出的評(píng)價(jià)結(jié)果,可得電力自供區(qū)價(jià)值評(píng)價(jià)的物元矩陣。

取λ=4,對(duì)模糊物元矩陣進(jìn)行去模糊化,得到物元矩陣為:

3.2 指標(biāo)權(quán)重確定

對(duì)去模糊化后的物元矩陣按行歸一化得到歸一化矩陣P:

矩陣歸一化后,利用熵權(quán)法確定信息熵e為:

e=(0.995 3,0.996 2,0.995 5,0.993 7,0.999 0,

0.995 8,0.997 7,0.997 9)

計(jì)算偏差度δ得:

δ=(0.004 7,0.003 8,0.004 5,0.006 3,0.001 0,

0.004 2,0.002 3,0.002 1)

從而得到8個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重:

W=(0.163 4,0.132 1,0.157 0,0.217 2,

0.034 0,0.144 2,0.080 0,0.072 2)

3.3 綜合價(jià)值確定

由3.2節(jié)可以確定出指標(biāo)的權(quán)重,利用加權(quán)法可得到電力自供區(qū)的綜合價(jià)值分?jǐn)?shù):

Value=(76.44,78.76,71.05,76.62,74.55,

71.49,73.81,79.18)

綜上,在電力自供區(qū)的最終評(píng)價(jià)中,A8>A2>A4>A1>A5>A7>A6>A3,其中評(píng)價(jià)結(jié)果最好的是A8。

繪制8個(gè)電力自供區(qū)的綜合價(jià)值分?jǐn)?shù)如圖6所示。資產(chǎn)收購(gòu)價(jià)值分?jǐn)?shù)在75分以上的為優(yōu)質(zhì)電力自供區(qū),資產(chǎn)收購(gòu)價(jià)值分?jǐn)?shù)在75分以下的為待考量電力自供區(qū)。

圖6 綜合價(jià)值分?jǐn)?shù)Fig.6 Comprehensive value score

圖6中,A8、A4、A2、A1為急需收購(gòu)的自供區(qū),應(yīng)優(yōu)先收購(gòu),因其在保證存量市場(chǎng)的同時(shí),能快速收回成本并產(chǎn)生利潤(rùn);對(duì)于A5、A7、A6、A3這4個(gè)電力自供區(qū),應(yīng)進(jìn)一步分析其潛在價(jià)值,通過預(yù)測(cè)未來的運(yùn)營(yíng)情況,決定是否收購(gòu)。

4 結(jié) 語

本文在新電改背景下,從電網(wǎng)嘗試保證存量市場(chǎng)入手,分析電力自供區(qū)收購(gòu)成本與未來利潤(rùn),針對(duì)如何選取優(yōu)質(zhì)電力自供區(qū)的問題,提出采用改進(jìn)物元法對(duì)自供區(qū)資產(chǎn)價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)。

首先,建立了由當(dāng)前價(jià)值與潛在價(jià)值構(gòu)成的價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。當(dāng)前價(jià)值指標(biāo)包括電壓等級(jí)、年用電量、固定資產(chǎn)凈值、項(xiàng)目經(jīng)營(yíng)期;潛在價(jià)值指標(biāo)包括年電量增長(zhǎng)率、投資回收周期、凈現(xiàn)值率、內(nèi)部收益率。

然后,根據(jù)新電改相關(guān)政策與專家建議對(duì)指標(biāo)進(jìn)行量化,運(yùn)用模糊三參數(shù)標(biāo)度評(píng)價(jià)客戶,經(jīng)過去模糊化得到模糊物元矩陣,由熵權(quán)法確定指標(biāo)的權(quán)重,建立基于信息熵和模糊物元法的電力自供區(qū)價(jià)值評(píng)價(jià)模型。

最后,將該模型運(yùn)用于某省8個(gè)電力自供區(qū)的評(píng)價(jià),分析各電力自供區(qū)的潛在投資價(jià)值,篩選出優(yōu)質(zhì)電力自供區(qū)供電網(wǎng)公司進(jìn)行優(yōu)先收購(gòu),以期達(dá)到保證存量市場(chǎng)的目的,并使該電網(wǎng)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)地位。

本文建立的模型使評(píng)價(jià)過程系統(tǒng)化,能夠較為準(zhǔn)確客觀的對(duì)電力自供區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià),而且現(xiàn)有案例的評(píng)估結(jié)果與實(shí)際情況基本一致,說明該方法是可行的。實(shí)踐表明,該模型具有普遍適用性和較好的可操作性。