居民用電行為調(diào)查分析

姚瑞 郭峻希 韓浩宇 吳格格

摘 要：居民用電行為是電力系統(tǒng)里的重要組成部分，隨著居民生活質(zhì)量的不斷提升，居民用電方式也趨于多元化，對(duì)生活供電的滿意度也在逐漸發(fā)生變化。本文基于大數(shù)據(jù)分析方法理論，整理了2012年至2020年的相關(guān)文獻(xiàn)，通過對(duì)蚌埠市城鄉(xiāng)居民用電情況進(jìn)行問卷調(diào)查和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)， 分析了城鄉(xiāng)居民生活用電情況及其影響因素， 同時(shí)利用決策樹ID3分類算法研究居民對(duì)生活供電的滿意程度，從而為智能電網(wǎng)下居民互動(dòng)機(jī)制設(shè)計(jì)提供有效參考。

關(guān)鍵詞：用電行為;樣本調(diào)查;決策樹分類

居民用電行為是電力系統(tǒng)中重要組成部分，隨著社會(huì)發(fā)展，居民生活質(zhì)量不斷提升，居民用電方式也趨于多元化，正因?yàn)榫用竦娜粘Ｉ顢?shù)據(jù)隱藏著用戶的用電行為習(xí)慣，該項(xiàng)目基于大數(shù)據(jù)方法的居民用電行為分析，通過對(duì)蚌埠市城鄉(xiāng)居民生活用電情況進(jìn)行問卷調(diào)查，分析了城鄉(xiāng)居民家庭用電情況的相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)決策樹分類算法研究某一類型居民對(duì)生活供電的滿意度，從而為智能電網(wǎng)下居民互動(dòng)機(jī)制設(shè)計(jì)提供有效參考。

一、調(diào)查設(shè)計(jì)與實(shí)施

（一）研究對(duì)象與抽樣方法

本研究于2021年1-5月采用階段抽樣和簡單隨機(jī)抽樣相結(jié)合的方法，對(duì)安徽省蚌埠市市四區(qū)三縣的城鄉(xiāng)居民開展一對(duì)一的問卷調(diào)查。首先根據(jù)蚌埠市的轄區(qū)劃分，以龍子湖區(qū)、蚌山區(qū)和懷遠(yuǎn)縣為初級(jí)抽樣單元;然后采用不等概率抽樣方法抽取一定數(shù)量的街道、社區(qū);最后以社區(qū)中的每位居民為最終單位，采用隨機(jī)抽樣的方式對(duì)居民進(jìn)行問卷調(diào)查。

（二）樣本量的確定

通過查找資料得知，安徽省蚌埠市屬中小城市，擁有近343萬人口。對(duì)于中小城市，樣本量在200-300之間比較適合。在95%的置信度下計(jì)算樣本容量，（誤差值，取最大值0.25，在95%的置信水平下取值為1.96[4]）。綜合考慮精確度、費(fèi)用以及調(diào)查實(shí)施過程中可能出現(xiàn)的問題，本次調(diào)查將樣本容量確定為500個(gè)。

二、調(diào)查樣本構(gòu)成

本次調(diào)查發(fā)放問卷共計(jì)500份，城鄉(xiāng)居民各250份，與蚌埠市城鄉(xiāng)居民結(jié)構(gòu)基本對(duì)應(yīng)（2020年年末蚌埠市戶籍人口城鎮(zhèn)化率58.6%）?；厥盏挠行颖竟灿?jì)404個(gè)，回收率為80.8%。其中，城鄉(xiāng)居民樣本量均為202名;問卷通過單選題多選題的形式，調(diào)查蚌埠市居民用電行為，受調(diào)查區(qū)域的限制，本次問卷調(diào)查共收到有效數(shù)據(jù)404份，其中男生196（48.51%）人，女生208（51.49%）人，調(diào)查樣本主要為青少年和中老年，各占到調(diào)查總樣本的25%。由調(diào)查結(jié)果顯示，收入水平在2000以下的居多，研究發(fā)現(xiàn)，這是由于調(diào)查對(duì)象多為青少年和老年，需引起重視。

三、調(diào)查數(shù)據(jù)分析

（一）城鄉(xiāng)居民用電行為基本情況

1.城鄉(xiāng)居民家庭及月收入情況

鄉(xiāng)村居住的房屋類型主要是普通房屋，其占比52%，臨時(shí)住宅7%，高級(jí)住宅7%，別墅3%，而城鎮(zhèn)主要是高級(jí)住宅，其占比48%;目前，隨著二胎、三胎政策的放開，城鄉(xiāng)居民的家庭成員多數(shù)為4位，鄉(xiāng)村超過4位的家庭成員占10%，城鎮(zhèn)家庭成員超過四位的僅占5%，居住房屋面積多半為90～120平方米;在所有受訪的鄉(xiāng)村居民中，目前的月收入水平2000元以下的有56.44%，2000～3000元的占比9.9%，3000元以上的占比13.86%，其中還有對(duì)自己收入水平?jīng)]有準(zhǔn)確理解的占比19.8%，城鎮(zhèn)居民的月收入水平大于3000元的則占54%。

2.城鄉(xiāng)居民家庭用電量情況

與農(nóng)村地區(qū)相比，城鎮(zhèn)（城市）地區(qū)居民用電量更大。本次調(diào)查城鎮(zhèn)居民用電100度以下的占比28.71%;100-200度范圍內(nèi)的占比49.50%;200-300度占比10.89%;300-400度占比為3.96%;400-500度占比2.96%;500度以上占比3.96%;

3.城鄉(xiāng)居民常用電器及家庭用戶量主要消耗情況

就用電方式而言，鄉(xiāng)村居民餐飲用電占絕大多數(shù)，占比42.57%。液化氣罐和管道煤氣占比大體相同，分別為26.73%和24.75%?，F(xiàn)代化社會(huì)，煤炭以及木柴占比極少，污染環(huán)境的方式也在逐漸減少。

城鎮(zhèn)居民娛樂用電則占大多數(shù)，占比40%，餐飲用電次之，占32%;目前家用電器基本上占比相對(duì)平均，其中電冰箱以及空調(diào)、電腦、洗衣機(jī)、電視機(jī)、電飯煲等占比大致相同，也是家用電器的主流方向。

城鄉(xiāng)居民在家庭用電情況中，室內(nèi)開燈用電占大部分，空調(diào)電視也緊隨其后，家用電器耗電主要體現(xiàn)在電視電腦、室內(nèi)開燈、手機(jī)充電、空調(diào)電視以及洗衣機(jī)等。此外，由調(diào)查可知，居民用電高峰期多數(shù)為傍晚，白天用電消耗較小，夜間八點(diǎn)后到十二點(diǎn)為高峰期，占比47.52%。

4.城鄉(xiāng)居民對(duì)生活供電的評(píng)價(jià)情況

城鄉(xiāng)居民對(duì)生活電價(jià)的評(píng)價(jià)基本一致。大部分居民表示電價(jià)基本合理，目前多數(shù)居民對(duì)供電企業(yè)的供電狀況基本滿意，占比66.34%，只有極少數(shù)的人表示不滿意。其中，居民不滿意主要表現(xiàn)為電價(jià)偏高，占比22.77%，繳費(fèi)不方便的占比10.89%，咨詢困難的占比20.79%，報(bào)裝接電程序繁雜的占比15.84%。搶修不及時(shí)的占比20.79%，停電過多占比8.91%。由此可見，為提高居民的滿意度還需不斷調(diào)整電價(jià)，開放簡單便捷的溝通渠道。

（二）決策樹ID3分類方法及結(jié)果

由上述可知，不同地區(qū)居民的用電行為或許存在顯著性差異。因此，進(jìn)一步采用決策樹分類方法對(duì)居民收入情況、家庭人口、住宅水平以及用電量主要消耗等方面分析居民對(duì)生活用電的滿意程度受何種因素影響，調(diào)查收集的居民用電情況各屬性如表1所示。

1.決策樹ID3分類方法

信息增益是劃分?jǐn)?shù)據(jù)特征前后熵的差值，ID3算法是根據(jù)信息增益來選擇進(jìn)行劃分的特征，然后遞歸地構(gòu)建決策樹。假設(shè)“對(duì)生活供電的評(píng)價(jià)”為類別屬性，其它為描述屬性，各屬性之間互相獨(dú)立。

分類步驟：

①從選擇的根節(jié)點(diǎn)開始，計(jì)算信息增益，即所有可能的特征的信息增益，選擇信息增益最大的特征作為節(jié)點(diǎn)的劃分特征;

②根據(jù)特征的不同取值建立子節(jié)點(diǎn);

③再對(duì)子節(jié)點(diǎn)遞歸①②步，構(gòu)建決策樹;

④直到?jīng)]有特征可以選擇或類別完全相同為止，得到最終的決策樹

2.分類結(jié)果

選擇居住地作為根結(jié)點(diǎn)，根據(jù)信息增益劃分特征后決策樹如下：

由上圖可知，對(duì)生活供電不滿意的居民包括農(nóng)村高級(jí)住宅居民以及城市家庭人口超過四人并且月用電量多于300度且主要用于娛樂用電和餐飲用電的居民。

四、結(jié)論與建議

（一）關(guān)于居民用電行為的結(jié)論

1.居民的用電情況受居民收入和住宅水平的影響。城鎮(zhèn)居民用電量明顯比鄉(xiāng)村居民用電量大，此外，不同收入水平的居民用電量的主要消耗也有所不同，娛樂用電漸漸替代以往的照明用電，成為用電量的主要消耗。

2.居民對(duì)供電情況的滿意程度受居民收入情況、家庭人口、住宅水平以及用電量主要消耗等方面的影響。可以看出，居民的家庭基本情況影響著自身對(duì)生活供電的要求，從而造成了人們對(duì)生活供電滿意度的不同。

（二）對(duì)智能電網(wǎng)的建議

有關(guān)部門可以采用大數(shù)據(jù)分析以及預(yù)測手段，基于不同類型居民用電特征的分析，可以提前進(jìn)行區(qū)域電網(wǎng)的規(guī)劃從而選用不同配網(wǎng)設(shè)備，極大程度的做到節(jié)約電網(wǎng)資源;此外，著重關(guān)注對(duì)供電情況不滿意的居民群體，改善居民用電體驗(yàn)。

總而言之，相較于二十年前，我國居民在用電習(xí)慣以及對(duì)生活供電的滿意度都已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化，但此次調(diào)查只反映了中小城市的水平，我們不可否認(rèn)，在某些偏遠(yuǎn)地區(qū)，人們?nèi)赃^著“火力發(fā)電”的生活。相信在全國人們的共同努力下，我們會(huì)有越來越好的用電體驗(yàn)。

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