電網設備購置決策評估方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電網設備購置決策評估方法，包括，建立電網設備費用?效能多層次評估模型的步驟；以及在上述電網設備費用?效能多層次評估模型的基礎上，采用專家經驗并結合模糊決策理論來進行設備購置的費用?效能分析，通過模糊數學理論分析影響因素對評估結果的影響，同時通過三角隸屬度函數來描述影響因素與費用?效能等級間的模糊關系，即電網設備費用?效能模糊綜合評估的步驟。達到得出費用和效能最佳配合方案的目的。
【專利說明】
電網設備購置決策評估方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及電力領域中資產管理與電力工程相結合的技術領域，具體地，設及一 種電網設備購置決策評估方法。
【背景技術】
[0002] 設備采購作為資產全壽命周期管理的重要一環(huán)，其是否合理是能否實現電網企業(yè) "集約化發(fā)展、精益化管理"的重要條件。近年來隨著國民經濟的高速發(fā)展，電網建設的任務 十分繁重。在眾多的電力工程中，設及到大量的電力設備購置決策問題，設備選擇是否合理 不僅關系到電力工程的造價，更關系到電力系統運行的安全和電網企業(yè)的運營效益。而在 運一領域，目前尚缺乏深入的研究，不能為電力設備招標工作提供可參考的實用方法。在電 力工程實際中，可滿足某一功能的電力設備有很多種選擇，而運些設備之間的比較很難用 某一個指標進行對比，它們不僅在價格上有差異、而且在設備可靠性、可維護性、運營成本、 工程安裝成本、使用壽命等方面也有一定差別，因此在工程實際中做出購置決策往往很難 權衡，有必要研究建立一套綜合的參考評價方法，對不同供貨商提供的設備進行評估、為設 備的招標采購提供參考依據。根據電力系統的實際，建立費用效能分析方法將是電網企業(yè) 設備購置決策的重要手段。電網企業(yè)中，現有設備購置的通行做法是商務評價(費用）加技 術評價，購置決策的依據是商務分加技術分，確定得分最高者為供貨對象。采用運一方法存 在的問題是商務評價和技術評價分離，商務評委打分往往只簡單注重供貨商的報價，而技 術評委通常只關屯、設備在業(yè)界的使用性能。此外，運種綜合評分采取商務和技術的簡單相 加，不能夠綜合考慮所需購置設備的性能和費用。對于某些重要設備，如繼電保護裝置，往 往對其性能要求很高，而價格是次要考慮對象;而某些設備，在同等性能下，應該選擇價格 低廉的產品。因此，費用和技術需要確定不同的權重?，F有技術中常用的費效分析方法有： 傳統效費比法、最優(yōu)線性分派法、層次TOPSIS法和灰色系統預測理論、數據包絡分析、灰色 關聯綜合評價法、模糊理想點法等。目前費效分析方法主要應用于軍工設備和制造業(yè)。對于 電網企業(yè)，由于行業(yè)的特殊性，尚未建立適合電力設備的費效分析方法，因此，開展運方面 的研究具有重要的經濟價值和社會價值。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種電網設備購置決策評估方法，W實現 得出費用和效能最佳配合方案的優(yōu)點。
[0004] 為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：
[0005] -種電網設備購置決策評估方法，包括，
[0006] 建立電網設備費用-效能多層次評估模型的步驟；
[0007] W及在上述電網設備費用-效能多層次評估模型的基礎上，采用專家經驗并結合 模糊決策理論來進行設備購置的費用-效能分析，通過模糊數學理論分析影響因素對評估 結果的影響，同時通過S角隸屬度函數來描述影響因素與費用-效能等級間的模糊關系，即 電網設備費用-效能模糊綜合評估的步驟。
[0008] 優(yōu)選的，上述建立電網設備費用-效能多層次評估模型的步驟中，用到的效能度量 包括，指標效能和效能指數，
[0009] 所述指標效能:是對各種影響效能的因素進行度量；
[0010] 所述效能指數:是指系統在規(guī)定的條件下滿足給定定量特征和服務要求的能力。 是系統可用性、可信性及固有能力的綜合反映。
[0011] 優(yōu)選的，上述建立電網設備費用-效能多層次評估模型的步驟中，采用的費用-效 能評估準則包括，等費用準則、等效能準則和費效比準則，
[0012] 所述等費用準則:對電力設備建立多個方案，如各個方案所需的總費用都是一定 的，那么此時評估運些方案優(yōu)劣的主要方法是衡量運些方案的效能，效能高的方案相對來 說是較好的；
[0013] 所述等效能準則:對電力設備建立多個方案，并確定一個具體的效能值，各個方案 都W運個效能值為基準，如果在滿足運個效能值的情況下，哪個方案需要的費用值最小，那 么哪個方案相對來說就是最優(yōu)的；
[0014] 所述費效比準則:通過費用模型和效能模型，分別計算出費用值和效能值，再通過 比值得出效能/費用比。
[0015] 優(yōu)選的，上述建立電網設備費用-效能多層次評估模型的步驟中，電網設備費用選 用年平均壽命周期費用，所述指標效能包括可靠性、可維修性和技術先進性。
[0016] 優(yōu)選的，所述電網設備費用-效能模糊綜合評估的步驟包括，
[0017] 步驟1:建立與電力設備費效相關的因素集；
[0018] 步驟2:將上述與電力設備費效相關的因素集的重要性劃分為5個等級，從而建立 表示評判結果等級的評判集；
[0019] 步驟3:使用=角隸屬函數確定各評價結果等級的隸屬度；
[0020] 步驟4:計算各因素的評價值。
[0021] 本發(fā)明的技術方案具有W下有益效果：
[0022] 本發(fā)明的技術方案，采用專家經驗并運用模糊決策理論來進行設備購置的費用- 效能分析，為電力設備購置提供科學的決策依據。費用-效能(簡稱費效)分析是指通過確定 目標、建立備選方案、從費用和效能兩方面綜合評價各方案的過程。費效分析的目的就是為 了綜合費用和效能的各種指標，從而達到得出費用和效能最佳配合方案的目的。
[0023] 下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明的電網設備費用-效能多層次評估模型圖；
[0025] 圖2是本發(fā)明的評價等級隸屬度函數圖；
[0026] 圖3是本發(fā)明的電網設備費效模糊綜合評估方法流程圖。
[0027]
【具體實施方式】
[0028] W下結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實 施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0029] -種電網設備購置決策評估方法，包括，
[0030] 建立電網設備費用-效能多層次評估模型的步驟；
[0031] W及在上述電網設備費用-效能多層次評估模型的基礎上，采用專家經驗并結合 模糊決策理論來進行設備購置的費用-效能分析，通過模糊數學理論分析影響因素對評估 結果的影響，同時通過S角隸屬度函數來描述影響因素與費用-效能等級間的模糊關系，即 電網設備費用-效能模糊綜合評估的步驟。
[0032] 優(yōu)選的，建立電網設備費用-效能多層次評估模型的步驟中，用到的效能度量包 括，指標效能和效能指數，
[0033] 指標效能:是對各種影響效能的因素進行度量；
[0034] 效能指數:是指系統在規(guī)定的條件下滿足給定定量特征和服務要求的能力。是系 統可用性、可信性及固有能力的綜合反映。
[0035] 建立電網設備費用-效能多層次評估模型的步驟中，采用的費用-效能評估準則包 括，等費用準則、等效能準則和費效比準則，
[0036] 等費用準則:對電力設備建立多個方案，如各個方案所需的總費用都是一定的，那 么此時評估運些方案優(yōu)劣的主要方法是衡量運些方案的效能，效能高的方案相對來說是較 好的；
[0037] 等效能準則:對電力設備建立多個方案，并確定一個具體的效能值，各個方案都W 運個效能值為基準，如果在滿足運個效能值的情況下，哪個方案需要的費用值最小，那么哪 個方案相對來說就是最優(yōu)的；
[0038] 費效比準則:通過費用模型和效能模型，分別計算出費用值和效能值，再通過比值 得出效能/費用比。
[0039] 建立電網設備費用-效能多層次評估模型的步驟中，電網設備費用選用年平均壽 命周期費用，所述指標效能包括可靠性、可維修性和技術先進性。
[0040] 電網設備費用-效能模糊綜合評估的步驟包括，
[0041] 步驟1:建立與電力設備費效相關的因素集；
[0042] 步驟2:將上述與電力設備費效相關的因素集的重要性劃分為5個等級，從而建立 表示評判結果等級的評判集；
[0043] 步驟3:使用=角隸屬函數確定各評價結果等級的隸屬度；
[0044] 步驟4:計算各因素的評價值。
[0045] 1、電網設備費用-效能多層次評估模型：
[0046] 本發(fā)明的電網設備費用-效能多層次評估模型是指是指計及了電力設備的選型、 維護、修理、保護、控制和運行等各種因素，在咨詢相關專家的基礎上，將維修性和技術先進 性綜合考慮入影響效能的指標，最終形成多層次的評估指標體系，W下對上述模型進行詳 細說明。
[0047] (1)效能度量：
[0048] 效能的度量是衡量效能大小的尺度，是系統達到其任務目標程度的度量。影響電 力設備效能的因素有:電力設備的固有能力、可靠性、維修性、耐久性、安全性、保障性、生存 性、人的因素等。運些因素構成電力設備效能的主要組成部分，它們有各自的度量，將運些 度量與電力設備的任務目標或分析的目的相聯系后，即可確定效能的度量。一般來說，電力 設備效能的度量有如下兩類：
[0049] 指標效能:對各種影響效能的因素進行度量，如對功率的度量-千瓦化W)、對可靠 性的度量-平均故障間隔時間(MTBF)等均是一種效能的度量，即指標效能。根據所研究的角 度和重點不同，可取影響效能的因素中的一個或多個，也可W對多于一個的因素進行一定 程度的綜合分析作為效能的度量。
[0050] 系統效能或效能指數:是指系統在規(guī)定的條件下滿足給定定量特征和服務要求的 能力。它是系統可用性、可信性及固有能力的綜合反映。
[0051] 運兩種度量均是利用綜合分析技術，從系統的角度對影響電力設備效能的各因素 進行綜合分析，從而得出單一的度量，綜合程度高，結果為單一數值，便于決策參考。由于效 能的內涵隨研究的角度不同而具體化，因此效能的度量也隨研究角度的不同而有所差異。 可靠性、維修性及保障性可W從一個角度說明效能的大??；而采用綜合分析方法所獲得的 系統效能、效能指數等可W從系統的角度綜合說明電力設備效能的大小。
[0052] (2)費用-效能評估準則：
[0053] 等費用準則:對電力設備建立多個方案，如果各個方案所需的總費用都是一定的， 那么此時評估運些方案優(yōu)劣的主要方法是衡量運些方案的效能，效能高的方案相對來說是 較好的。
[0054] 等效能準則:對電力設備建立多個方案，當確定一個具體的效能值，各個方案都W 運個效能值為基準，如果在滿足運個效能值的情況下，哪個方案需要的費用值最小，那么哪 個方案相對來說就是最優(yōu)的。
[0055] 費效比準則：當不同電力設備的效能或者費用難于確定等同條件時，就可W用費 用/效能比（效能/費用比）準則進行分析。該準則也是應用最為廣泛的準則之一。它是通過 費用模型和效能模型，分別計算出費用值和效能值，再通過比值得出效能/費用比。如果借 用價值工程中的"價值"概念，電力設備的效能/費用比也可叫做電力設備的價值。
[0056] (3)電網設備費用-效能多層次評估指標體系構建：
[0057] 由于不同設備的壽命周期不同，為了在同等條件下比較，我們選用年平均壽命周 期費用。由W上分析，費用是由年一次性投資費用和年運行維護費用構成。效能在運里可W 視為由可靠性、可維修性和技術先進性構成。具體如圖1所示。電力設備的年一次性投資費 用、年運行維護費用可W通過計算得出。而可靠性是指在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內，電力設 備完成規(guī)定功能的能力。可靠性常用可用系數、失效率或平均故障間隔時間等來度量。另 夕h可維修性和技術先進性則需要專家對其綜合評分。
[0058] 2、電網設備費用-效能模糊綜合評估方法：
[0059] 在上述電網設備費用-效能多層次評估模型研究基礎上，本發(fā)明采用專家經驗并 結合模糊決策理論來進行設備購置的費用-效能分析，通過模糊數學理論分析個影響因素 對評估結果的影響，同時通過=角隸屬度函數來描述評估因素與費用-效能等級間的模糊 關系，建立了一種電網設備模糊綜合評估方法，并形成具體評估流程，為設備選型決策提供 理論依據。
[0060] 在對電力設備進行費效分析時，由于許多因素難W用精確的指標或數學模型描 述，因此不能采用傳統的費效分析方法，而只能使用模糊評判法對運些性能進行評估。電力 設備的費效模糊綜合評判法如下所述：
[0061] (1)建立電力設備費效相關因素集：
[0062] 電網企業(yè)作為資金技術密集型企業(yè)，其電力設備具有初始投資大，運行成本高，月良 役時間長，運行維護費用遞增的特點。影響電力設備費效的因素非常多，主要有:基建費，人 工費，年運行費用，購置費，利率，可靠性與可維修性，綜合保障性，適應性，先進性等。根據 層次分析法原理和電力設備的特點，本發(fā)明將上述指標進行綜合，選取費效評價的指標為： 基建費、年運行費用、購置費、可靠性、可維修性、使用壽命、技術先進性。
[0063] (2)建立表示評判結果等級的評判集：
[0064] 評判集的等級劃分，視實際情況而定，等級劃分太少會影響評判精度，太多則將極 大地增加運算復雜度。根據電力系統的特點，將影響電力設備費用效能各因素的重要性劃 分為5個等級，即V= m，￥2，￥3，￥4，￥引，分別對應"好""較好"、"中"、"較差"、"差"五個等 級。
[0065] (3)確定各評價等級的隸屬度：
[0066] 隸屬度可根據實際情況采用多種函數形式，本發(fā)明使用S角隸屬函數（如圖2所 示，其中X5<X4<X3<X2<XD來計算因素集中各因素的隸屬度。橫坐標X2-X，X3-X1，X4-X2，X5- X3,0-X4分別對應評判集中的V1-V5五個等級，縱坐標U(X)為X相對應的隸屬度。S角隸屬度 函數，表現形式簡單，適宜工程計算，并且經驗證發(fā)現，與其它的復雜形式隸屬度函數得出 的結果差別較小。
[0067] ( 1 )
[0068] (.2)
[0069] ( 3 ')
[0070] 4 )
[0071 ] (5)
[0072] 模糊關系矩陣中每個正指標的評價因素對應于每個評價等級的隸屬度可根據上 述隸屬度函數公式（1)~巧)確定，由于負指標的計算過程與正指標類似，運里不再詳述。式 中定量描述指標的連續(xù)性賦值及定性描述指標的離散化賦值(即X5-X1的取值）由統計數據 和各電力企業(yè)的具體情況確定，而式中X表示被評判設備各因素的實際取值，由該電力設備 的實際數據得到。例如，某型號變壓器的基建費、年運行費用、購置費、可靠性、可維修性、使 用壽命和技術先進性等參數可通過調查統計該設備在電力系統中的實際數據獲得。
[0073] (4)計算各因素的評價值：
[0074] 將5個評價等級數量化后視為一個向量，如取C= (0.9,0.7,0.5,0.3,0.1)，則第i 個因素的數值化費效評價值為：
[0075] Xi = Ritr (6)
[0076] 費效模糊綜合評判法流程如附圖3所示，其主要步驟如下：
[0077] Stepl:建立與電力設備費效相關的因素集；
[0078] Step2:獲取電力設備的實際參數或者根據專家經驗對各指標進行評分；
[0079] Step3:通過公式（1)~(5)計算因素集與評判集之間的模糊關系；
[0080] Step4:利用改進的層次分析方法確定權重，避免層次分析方法要驗證一致性的弊 端；
[0081] steps:利用模糊綜合評判法進行電力設備費效綜合排序；
[0082] 由W上分析可知，費用效能模糊綜合評判法是對診斷和評價中的各種模糊信息做 出貼近的量化處理，逐漸使之清晰化，最后進行費效綜合判斷的新方法。
[0083] 最后應說明的是：W上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可 W對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的 保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種電網設備購置決策評估方法，其特征在于，包括， 建立電網設備費用-效能多層次評估模型的步驟； 以及在上述電網設備費用-效能多層次評估模型的基礎上，采用專家經驗并結合模糊 決策理論來進行設備購置的費用-效能分析，通過模糊數學理論分析影響因素對評估結果 的影響，同時通過三角隸屬度函數來描述影響因素與費用-效能等級間的模糊關系，即電網 設備費用-效能模糊綜合評估的步驟。2. 根據權利要求1所述的電網設備購置決策評估方法，其特征在于，上述建立電網設備 費用-效能多層次評估模型的步驟中，用到的效能度量包括，指標效能和效能指數， 所述指標效能:是對各種影響效能的因素進行度量； 所述效能指數:是指系統在規(guī)定的條件下滿足給定定量特征和服務要求的能力， 是系統可用性、可信性及固有能力的綜合反映。3. 根據權利要求2所述的電網設備購置決策評估方法，其特征在于， 上述建立電網設備費用-效能多層次評估模型的步驟中，采用的費用-效能評估準則包 括，等費用準則、等效能準則和費效比準則， 所述等費用準則:對電力設備建立多個方案，如各個方案所需的總費用都是一定的，那 么此時評估這些方案優(yōu)劣的主要方法是衡量這些方案的效能，效能高的方案相對來說是較 好的； 所述等效能準則:對電力設備建立多個方案，并確定一個具體的效能值，各個方案都以 這個效能值為基準，如果在滿足這個效能值的情況下，哪個方案需要的費用值最小，那么哪 個方案相對來說就是最優(yōu)的； 所述費效比準則:通過費用模型和效能模型，分別計算出費用值和效能值，再通過比值 得出效能/費用比。4. 根據權利要求2所述的電網設備購置決策評估方法，其特征在于，上述建立電網設備 費用-效能多層次評估模型的步驟中，電網設備費用選用年平均壽命周期費用，所述指標效 能包括可靠性、可維修性和技術先進性。5. 根據權利要求1至4任一所述的電網設備購置決策評估方法，其特征在于，所述電網 設備費用-效能模糊綜合評估的步驟包括， 步驟1:建立與電力設備費效相關的因素集； 步驟2:將上述與電力設備費效相關的因素集的重要性劃分為5個等級，從而建立表示 評判結果等級的評判集； 步驟3:使用三角隸屬函數確定各評價結果等級的隸屬度； 步驟4:計算各因素的評價值。
【文檔編號】G06Q50/06GK105956782SQ201610313254
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】王維洲, 劉福潮, 鄭晶晶, 張剛, 杜培東, 韓永軍, 解佗, 馬朝暉, 張建華, 李正遠, 華夏, 王慶玲
【申請人】國網甘肅省電力公司電力科學研究院, 國網甘肅省電力公司, 國家電網公司, 西安理工大學