電網運行效率和投資效益評價指標體系研究

邵 帥，李 銘，單政揚

(1．國網吉林省電力有限公司經濟技術研究院，長春 130062;2．國網長春供電公司，長春 130021)

研究確定電網運行效率和投資效益(以下簡稱電網效率效益)評價指標體系，對各地區進行量化評價，形成投資約束，杜絕無效投資，嚴控低效投資，為電網項目投資的決策者、管理者提供科學合理的方法和策略，對提升電網效率效益有深遠的意義。

在建立綜合指標體系，對多個項目或網絡以及同一項目不同年份運行狀況進行對比評價時，如果希望評價結果側重于電網運行的低碳環保性，可在綜合指標體系中增加此方面的指標(如綠色施工指標、新能源電源接納力度等)［1］;如果希望評價結果側重于電網規劃效果，可在相應指標體系中增加供電安全性、供電可靠性等方面的指標［2］。綜合評價側重的角度不同，針對其建立的指標體系各異，得出的評價結果就不同［3-4］。由于輸電網和配電網在電力系統中承擔的任務不同，對其性能要求有別，在進行綜合評價時，指標的評價和指標的計算方法也會存在差異［5-7］。

以下采用多指標綜合評價方法，對某省各地區電網整體運營效率和投資效益進行綜合評價。運用層次分析法和德爾菲法建立電網效率效益評價指標體系，分析指標數據，從而診斷電網中存在的問題，最終得到各地區投資效率效益總得分，由此建立電網投資地區預警機制。

1 電網效率效益評價指標體系

1．1 多指標綜合評價分析方法

通過對研究對象的多方面分析，確定主要影響因素，設計和篩選關鍵指標，搭建綜合評價指標體系。收集處理數據，將數據進行標準化和歸一化處理，并應用德爾菲法確定各級指標的權重。根據模型計算綜合評價值，得出評價結論。針對此流程，對各地區電網整體效率效益開展評價分析，選取信息量大且能夠反映電網效率效益本質的的指標，充分利用現有可靠的統計資料，應用數據分析(SPSS)軟件篩選出有代表性的綜合指標和重點指標，通過對多年實際電網運行數據分析，單一電網項目投產后，由于相關設備調試等因素，其設備負載率逐年提升至所在地區電網的平均水平，短期內的指標值無法體現其真實的效率效益。以下將對電網各地區5年的歷史有效數據進行綜合分析。

1．2 指標體系構建

設定指標體系評價分數滿分為100分，采用德爾菲法對第一級指標運營效率和投資效益賦予相應的權重，權重和為1。對運行效率和投資效益的下一級指標依然采用相同的方法賦權重，主變年最大負載率、線路最大負載率等所有屬于運營效率的指標權重和為1。經德爾菲法得出的各級指標體系結構見圖1。

圖1 指標體系結構圖

1．3 基礎數據的匯集與處理

各指標的原始計算數據來源于各地區逐年可靠統計數據。運行效率方面所有指標計算周期為1年，計算時間段為2012至2015年，共統計4次(受記錄系統更換影響，2011年數據缺失)。在電網運行數據充分的條件下，該指標體系的應用不僅局限于220 kV電壓等級，也可擴展至各地區全部電壓等級。投資效益方面計算周期為5年，其中增供電量為2011至2015年逐年供電量分別與2010年供電量的差值之和。

2 電網效率效益單項指標評價

應用基礎數據對各二級指標進行數值計算并開展結果分析。由于二級指標較多，僅對部分指標進行闡述。

2．1 220 kV主變效率指標

2．1．1 容載比

從2012年至2015年統計數據中篩選出220 kV變電站相關信息，求取各地區220 kV變電站變電容量總和與網供最大負荷，由此計算出各地區逐年220 kV容載比，計算結果見表1。

表1 各地區逐年220 kV電壓等級容載比

Q-GDW 156—2006《城市電力網規劃設計導則》規定:220 kV 容載比區間為1．6～1．9，各地區220 kV容載比整體較高，部分地區在個別年份有超過3的情況，220 kV變電容量利用效率偏低。從表1可知，地區一220 kV容載比每年均維持在各地區較低值水平，為1．99～2．18，變化幅度較小，可用變電容量略高于地區用電需求。地區二220 kV容載比大體上呈現逐年增大的情況，原因在于220 kV新增主變逐年投入較多而該地區網供最大負荷增長緩慢，其網供最大負荷在某一年份甚至出現負增長的情況導致變電容量與用電需求差距增大，該指標在2015年超過3。地區三變電容量增加速度低于網供最大負荷增速，出現容載比降低的情況。地區四在計算時間區間內沒有220 kV新增主變投入系統，該指標隨網供最大負荷變化而反比例變化，因網供最大負荷逐年降低而呈升高態勢。地區五逐年網供最大負荷基本保持持平，該指標呈小幅增長態勢。

2．1．2 主變年最大負載率

3）規范原則。結合高壓輸電線路檢修工作要求及相關規范要求，依托現有檢測技術和新型檢測手段，及時診斷線路故障，并在檢測過程中時刻注重積累和總結工作經驗，定期實施狀態評估。

從2012年到2015年統計數據中篩選出220 kV變電站相關信息，求取各地區220 kV變電站變電容量總和與年最大負荷總和，由此計算出各地區逐年220 kV主變年最大負載率，計算結果見表2。

表2 各地區逐年220 kV主變年最大負載率 %

由表2可知，地區一和地區三逐年220 kV主變年最大負載率保持在全省各地區較高水平，均維持在50%以上。地區二220 kV主變年最大負載率呈下降趨勢。地區四該指標在連續三年下跌后，于2015年因最大負荷增長出現回升趨勢。地區五主變年最大負荷逐年變化不大，近三年在變電容量不變的情況下，該指標僅出現細微波動。

2．1．3 主變年等效平均負載率

從2012年到2015年統計數據中篩選出220 kV變電站相關信息，求取各地區220 kV變電站變電容量總和與主變正反向電量絕對值的和，由此計算出各地區逐年220 kV主變年等效平均負載率，計算結果見表3。

表3 各地區逐年220 kV主變年等效平均負載率 %

由表3可知，地區一220 kV主變年等效平均負載率始終處于各地區較高水平，維持在30%以上。地區二在2013至2015年間220 kV變電站流經電量逐年降低，并有新主變接入系統，故出現主變年等效平均負載率逐年降低的情況。地區三220 kV主變年等效平均負載率出現小幅波動情況，維持在25%以上，該地區在新增主變的同時主變流經電量也出現相應增長。地區四在計算期間內沒有新增主變，主變年等效平均負載率可以反映該地區220 kV主變流經電量的變化情況。地區五在2013年新增主變投入系統的情況下，存在電量增長，該指標保持穩定，呈小幅波動趨勢變化?？己?015年各地區主變年等效平均負載率情況可知，各地區該指標大部分在20% ～30%，僅地區一指標超過30%，地區四該指標低于20%。全網220 kV主變運行效率有較大的提升空間。

綜合上述3項指標，可以看出:地區一220 kV變電站整體運行效率較高，其容載比在1．99～2．18、主變年最大負載率在 56．1% ～73．7%、主變年等效平均負載率維持在30%上下，可隨該地區經濟增長情況，增加220 kV輸變電工程的投入。地區二220 kV容載比保持較高數值、主變年最大負載率和主變年等效平均負載率出現下降的情況，不建議短期內投入220 kV主變。地區三220 kV容載比數值出現下降趨勢，主變年最大負載率大體呈上升趨勢，主變年等效平均負載率保持穩定，可適當投入220 kV主變。地區四在計算時間段內無新增主變投入，隨網供最大負荷降低容載比逐年升高，該地區主變最大負載率和年等效平均負載率在連續下降后于2015年隨供電量和網供負荷的增長出現小幅回升情況，不建議在該地區新增220 kV主變。地區五各項指標均保持在較穩定狀態，可延期增加220 kV主變。

2．2 220 kV線路效率指標

2．2．1 線路最大負載率

以2012至2015年220 kV線路數據為基礎，按線路兩側連接的變電站所屬地區將其分配至各地市。對于線路兩側變電站所屬地區不同的情況，將該線路分配至所連接的兩個地區，即該兩個地區均包含此條線路。本計算及后續220 kV線路相關數據計算中不考慮跨省連接線路。在此基礎上，計算各地區220 kV線路的經濟輸送功率與全年運行的最大輸送功率，由此計算各地區220 kV線路整體最大負載率，計算結果見表4。

表4 各地區逐年220 kV線路年最大負載率 %

由表4可知，某省各地區220 kV線路最大負載率均呈逐年降低的態勢。地區一和地區五在線路增多、經濟輸送功率增加的情況下，最大輸送功率逐年降低，該指標出現大幅度減小的情況。地區三在2015年因一條線路退出運行導致經濟輸送功率降低，最大輸送功率先升后降，該指標總體呈下降趨勢。地區四在計算時間段內無新增220 kV線路，經濟輸送功率保持不變，最大輸送功率連續小幅下降，該指標呈小幅降低態勢，但地區四該指標逐年均為各地區的最大值。

2．2．2 線路年等效平均負載率

以2012至2015年220 kV線路數據為基礎數據，計算各地區220 kV線路的經濟輸送功率和與全年流經電量之和，由此計算各地區220 kV線路年等效平均負載率，計算結果見表5。

表5 各地區逐年220 kV線路年等效平均負載率 %

由表5可知，某省各地區220 kV線路年運行等效平均負載率處于逐年降低的情況。2014年和2015年2年該指標總體水平明顯低于2012年和2013年。其中，地區一220 kV線路流經電量增速緩慢，在逐年投入新增線路的情況下，該指標逐年降低。地區三在線路條數增多的情況下，流經電量降低，該指標呈逐年降低趨勢。地區二和地區四在2015年出現220 kV線路流經電量回升，該指標增大。其中地區四該指標數值每年均為各地區的最大值，220 kV線路利用效率相對較高。地區五每年均有220 kV線路投入系統，經濟輸送功率逐年增加，但流經電量近三年處于逐年降低趨勢，該指標數值處于各地區的最低值。

綜合220 kV線路效率部分五個指標可知，地區一2015年線路最大負載率為56．9%，等效平均負載率為23．8%，2012至2015年重載線路逐漸減少，輕載線路逐漸增多，線路利用效率有較大的提升空間，應利用好電網存量。地區三220 kV線路輸送容量有較大幅度的增長，而負荷、電量增長緩慢甚至降低，2015年線路等效平均負載率17．4%，對220 kV線路投入應當慎重考慮。地區四220 kV線路運行指標表明，該地區220 kV線路利用效率較高，年等效平均負載率逐年均為各地區的最大值。地區五各項指標均保持在較穩定狀態，指標數值波動不大，220 kV電網有充分的空間提升效率，建議暫緩220 kV線路項目的投資。

3 電網效率效益綜合評價

由于各二級指標的量綱不同，正逆最佳方向各異，在計算出各地區二級指標的基礎上，對同一指標采用去除量綱的極差變換歸一化算法，得到各指標的得分比例，由權重結果計算出各地區最終得分(見表6)。

由表6可知，地區二和地區五的電網效率效益得分較低，地區二負荷需求逐年降低，地區五負荷需求保持穩定且設備利用效率并不高，在滿足供電可靠性和單獨負荷需求的情況下，應慎重考慮進一步投資建設。

表6 各地區電網效率效益得分排名

4 結論

用多指標綜合分析方法，篩選出的評價指標，構建電網效率效益評價體系，評價各地區電網多年整體運行效率和投資效益，由最終得分設置投資預警區域。通過各地區分項指標的對比分析，表明該電網的運行效率的提升空間。建議進一步加強投資約束，以評價機制為基準，以電網運行效率和投資效益為目標導向，節約成本，提質增效，避免低效投資，提升電網整體運營水平。

電網效率效益評價指標體系是針對某電網實際運行和投資數據建立的，其研究方法同樣適用于其他電網。該指標體系可運用于該電網此后每個五年計劃效率效益的總結分析，做到對已投資建設情況的掌控和對各地區電網建設情況的監管。