CN105631595A - 一种电网与经济水平协调度的获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电网与经济水平协调度的获取方法，分别建立电网及经济水平的指标数据库；在指标数据库中分别筛选出电网及经济水平的评价指标；计算各评价指标之间的灰色关联系数；计算各评价指标之间的关联权重；基于灰色加权关联法计算电网与经济水平的协调度。本发明提出的方法实用性强且可靠有效，通过对结果细致的分析，准确找出区域电网与经济发展之间不协调的原因，为未来电网规划和决策提供科学指导和理论支撑，实现了电网发展与经济增长之间的良好协调，进而保证了电网长期可靠且稳定的运行。

Description

一种电网与经济水平协调度的获取方法

技术领域

本发明涉及电网协调技术领域，具体涉及一种电网与经济水平协调度的获取方法。

背景技术

电网是关系国计民生的基础行业，其可持续发展是实现经济增长、社会稳定的重要保障。区域电网与经济发展的协调度是电网建设须与一定的经济发展阶段和发展水平相适应。科学定量的计算协调度，从供需平衡角度出发，考虑经济发展所处的形态，做到满足经济和社会发展对电能的需求；从结构优化的角度出发，考虑引导经济发展的作用，做到电网发展与经济的增长速度相协调。

现有研究一般采用回归模型分析电网与经济发展之间的关系，但在回归分析前未检验两者之间是否存在长期稳定的因果关系；另外，目前的文献主要研究国民经济与电网之间的相互影响，但未计算两者之间的协调度，并且现有的研究无法解决电网中哪些因素对经济发展具有重要影响。

总体来看，当前针对区域电网与经济发展协调度的研究还比较少；同时，已有研究中的协调度计算方法相对更侧重于静态评价，只能得出比较宏观的协调与不协调的结论，不能通过对结果更细致分析，找出导致不协调的原因，实用性相对不足。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的一种电网与经济水平协调度的获取方法，该方法实用性强且可靠有效，通过对结果细致的分析，准确找出区域电网与经济发展之间不协调的原因，为未来电网规划和决策提供科学指导和理论支撑，实现了电网发展与经济增长之间的良好协调，进而保证了电网长期可靠且稳定的运行。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种电网与经济水平协调度的获取方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1.分别建立电网及经济水平的指标数据库；

步骤2.在所述指标数据库中分别筛选出所述电网及经济水平的评价指标；

步骤3.计算各所述评价指标之间的灰色关联系数；

步骤4.计算各所述评价指标之间的关联权重；

步骤5.基于灰色加权关联法计算所述电网与经济水平的协调度。

优选的，所述步骤1中的所述电网的指标数据库包括：

电网总资产、电网年度投资、社会总用电量、社会最大总负荷、人均用电量、期末总装机容量、变电容量、线路长度、线损率、线路容载比、人均生活用电量及年均停电时间。

优选的，所述步骤1中的所述经济水平的指标数据库包括：

国内生产总值、人均国内生产总值、国内生产总值增长率、第一产业生产总值、第二产业生产总值及第三产业生产总值和财政收入。

优选的，所述步骤2中的在所述指标数据库中筛选出评价指标的筛选方法包括：

频度分析法、专家咨询法和主成分分析法。

优选的，所述步骤3之前还包括：

a.规范所述电网及经济水平的评价指标，得到正向指标集及逆向指标集

$X_i^{+}\left(t\right)=\frac{x_i\left(t\right)-\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{minx}}_i\left(t\right)}}{\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{maxx}}_i\left(t\right)}-\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{minx}}_i\left(t\right)}}---\left(1\right)$

$X_j^{-}\left(t\right)=\frac{\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{maxx}}_i\left(t\right)}-x_i\left(t\right)}{\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{maxx}}_i\left(t\right)}-\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{minx}}_i\left(t\right)}}---\left(2\right)$

其中，x_i(t)为所述电网或经济水平的评价指标，X_i(t)为评价指标规范化处理后的值，t为时间，i为某个电网的评价指标；t为某一时刻；n为总时长；

b.根据所述电网及经济水平的正向指标集及逆向指标集得到t时刻的电网的评价指标的规范化值及经济水平的评价指标的规范化值

优选的，所述步骤3包括：

计算各所述评价指标之间的灰色关联系数：

$c_{ij}\left(t\right)=\frac{\underset{i}{min}\underset{j}{min}|X_i^E\left(t\right)-X_j^C\left(t\right)|+\mathrm{\ρ}\underset{i}{max}\underset{j}{max}|X_i^E\left(t\right)-X_j^C\left(t\right)|}{|X_i^E\left(t\right)-X_j^C\left(t\right)|+\mathrm{\ρ}\underset{i}{max}\underset{j}{max}|X_i^E\left(t\right)-X_j^C\left(t\right)|}---\left(3\right)$

式(3)中，ρ为规范化系数；c_ij(t)是t时刻的关联系数；i为某个电网的评价指标；j为某个经济水平的评价指标。

优选的，所述步骤4包括：

计算各所述评价指标之间的关联权重：

${\mathrm{\ω}}_{ij}=\frac{{\mathrm{\ω}}_i{\mathrm{\ω}}_j}{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{l}{\Σ}}{\mathrm{\ω}}_i{\mathrm{\ω}}_j},({\mathrm{\ω}}_{ij}\≥0,\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{l}{\Σ}}{\mathrm{\ω}}_{ij}=1)---\left(4\right)$

式(4)中，ω_i为电网指标权重；ω_j为经济指标权重；m为电网指标个数；l为经济指标个数；ωⁱ _j为电网第i个指标与经济第j个指标的关联权重。

优选的，所述步骤5包括：

基于灰色加权关联法计算所述电网与经济水平的协调度C(t)：

$C\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{l}{\Σ}}{c}_{ij}\left(t\right){\mathrm{\ω}}_{ij}---\left(5\right).$

从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种电网与经济水平协调度的获取方法，分别建立电网及经济水平的指标数据库；在指标数据库中分别筛选出电网及经济水平的评价指标；计算各评价指标之间的灰色关联系数；计算各评价指标之间的关联权重；基于灰色加权关联法计算电网与经济水平的协调度。本发明提出的方法实用性强且可靠有效，通过对结果细致的分析，准确找出区域电网与经济发展之间不协调的原因，为未来电网规划和决策提供科学指导和理论支撑，实现了电网发展与经济增长之间的良好协调，进而保证了电网长期可靠且稳定的运行。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：

1、本发明所提供的技术方案中，实用性强且可靠有效，通过对结果细致的分析，准确找出区域电网与经济发展之间不协调的原因，为未来电网规划和决策提供科学指导和理论支撑。

2、本发明所提供的技术方案，实现了电网发展与经济增长之间的良好协调，进而保证了电网长期可靠且稳定的运行。

3、本发明提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

图1是本发明的一种电网与经济水平协调度的获取方法的流程图；

图2是本发明的一种电网与经济水平协调度的获取方法的具体应用例的流程示意图；

图3是本发明的实例中河南电网与经济发展之间的协调度示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种电网与经济水平协调度的获取方法，包括如下步骤：

步骤1.分别建立电网及经济水平的指标数据库；

步骤2.在指标数据库中分别筛选出电网及经济水平的评价指标；

步骤3.计算各评价指标之间的灰色关联系数；

步骤4.计算各评价指标之间的关联权重；

步骤5.基于灰色加权关联法计算电网与经济水平的协调度。

其中，步骤1中的电网的指标数据库包括：

电网总资产、电网年度投资、社会总用电量、社会最大总负荷、人均用电量、期末总装机容量、变电容量、线路长度、线损率、线路容载比、人均生活用电量及年均停电时间。

其中，步骤1中的经济水平的指标数据库包括：

国内生产总值、人均国内生产总值、国内生产总值增长率、第一产业生产总值、第二产业生产总值及第三产业生产总值和财政收入。

其中，步骤2中的在指标数据库中筛选出评价指标的筛选方法包括：

频度分析法、专家咨询法和主成分分析法。

其中，步骤3之前还包括：

a.规范电网及经济水平的评价指标，得到正向指标集及逆向指标集

$X_i^{+}\left(t\right)=\frac{x_i\left(t\right)-\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{minx}}_i\left(t\right)}}{\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{maxx}}_i\left(t\right)}-\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{minx}}_i\left(t\right)}}---\left(1\right)$

$X_j^{-}\left(t\right)=\frac{\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{maxx}}_i\left(t\right)}-x_i\left(t\right)}{\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{maxx}}_i\left(t\right)}-\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{minx}}_i\left(t\right)}}---\left(2\right)$

其中，x_i(t)为电网或经济水平的评价指标，X_i(t)为评价指标规范化处理后的值，t为时间，i为某个电网的评价指标；t为某一时刻；n为总时长；

b.根据电网及经济水平的正向指标集及逆向指标集得到t时刻的电网的评价指标的规范化值及经济水平的评价指标的规范化值

其中，步骤3包括：

计算各评价指标之间的灰色关联系数：

$c_{ij}\left(t\right)=\frac{\underset{i}{min}\underset{j}{min}|X_i^E\left(t\right)-X_j^C\left(t\right)|+\mathrm{\ρ}\underset{i}{max}\underset{j}{max}|X_i^E\left(t\right)-X_j^C\left(t\right)|}{|X_i^E\left(t\right)-X_j^C\left(t\right)|+\mathrm{\ρ}\underset{i}{max}\underset{j}{max}|X_i^E\left(t\right)-X_j^C\left(t\right)|}---\left(3\right)$

式(3)中，ρ为规范化系数；c_ij(t)是t时刻的关联系数；i为某个电网的评价指标；j为某个经济水平的评价指标。

其中，步骤4包括：

计算各评价指标之间的关联权重：

${\mathrm{\ω}}_{ij}=\frac{{\mathrm{\ω}}_i{\mathrm{\ω}}_j}{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{l}{\Σ}}{\mathrm{\ω}}_i{\mathrm{\ω}}_j},({\mathrm{\ω}}_{ij}\≥0,\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{l}{\Σ}}{\mathrm{\ω}}_{ij}=1)---\left(4\right)$

式(4)中，ω_i为电网指标权重；ω_j为经济指标权重；m为电网指标个数；l为经济指标个数；ωⁱ _j为电网第i个指标与经济第j个指标的关联权重。

其中，步骤5包括：

基于灰色加权关联法计算电网的协调度：

$C\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{l}{\Σ}}{c}_{ij}\left(t\right){\mathrm{\ω}}_{ij}---\left(5\right)$

式(5)中，C(t)为电网与经济水平的协调度。

如图2所示，本发明提供一种电网与经济水平协调度的获取方法的具体应用例，如下：

以河南省为例，验证本发明提出的区域电网与经济发展协调度的获取方法：

(1)建立河南电网发展指标数据库和河南省经济指标数据库。其中，区域电网指标数据库包括电网总资产、电网年度投资、全社会用电量、全社会最大负荷、人均用电量、期末总装机容量、变电容量、线路长度、线损率、线路容载比、人均生活用电量、年均停电时间等；经济发展指标数据库包括国内生产总值、人均国内生产总值、国内生产总值增长率、第一产业生产总值、第二产业生产总值、第三产业生产总值、财政收入等。

(2)评价指标作为计算区域电网和经济发展协调度的载体，是表征两系统特性的基本单元，应该全面、真实地体现两系统的状态和相互关系，评价指标应满足科学性、实用性和完备性原则。

本具体应用例首先对中国知识基础设施工程数据库中2003-2014年有关电网发展和经济增长的指标设计文献采用频度法进行统计，选择其中使用频率较高的指标；然后与电力学者、经济学教授等多位专家交流和分析，并结合相关理论，基于相关性原则进行筛选；最后，利用《2014年河南统计年鉴》和《河南电力年鉴2014》中的相关数据，采用统计产品与服务解决方案软件进行主成分分析，得到评价区域电网和经济协调度的指标。其中，区域电网指标包括电网总资产、电网年度投资、全社会用电量、全社会最大负荷、人均用电量、变电容量、线路长度和线损率；经济发展指标包括国内生产总值、人均国内生产总值和第三产业生产总值。

(3)计算电网子系统和经济子系统各指标间的关联系数。

为避免评价指标不同量纲对结果的影响，须首先对电网和经济指标进行规范化处理，正向指标采用式(1)，逆向指标采用式(2)。

$X_i^{+}\left(t\right)=\frac{x_i\left(t\right)-\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{minx}}_i\left(t\right)}}{\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{maxx}}_i\left(t\right)}-\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{minx}}_i\left(t\right)}}---\left(1\right)$

$X_j^{-}\left(t\right)=\frac{\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{maxx}}_i\left(t\right)}-x_i\left(t\right)}{\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{maxx}}_i\left(t\right)}-\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{minx}}_i\left(t\right)}}---\left(2\right)$

式中：x_i(t)为评价指标，X_i(t)为评价指标规范化处理后的值，t为时间，i为指标数，电网指标规范化值记为经济指标规范化值记为

各指标间的关联系数，如式(3)。

$c_{ij}\left(t\right)=\frac{\underset{i}{min}\underset{j}{min}|X_i^E\left(t\right)-X_j^C\left(t\right)|+\mathrm{\ρ}\underset{i}{max}\underset{j}{max}|X_i^E\left(t\right)-X_j^C\left(t\right)|}{|X_i^E\left(t\right)-X_j^C\left(t\right)|+\mathrm{\ρ}\underset{i}{max}\underset{j}{max}|X_i^E\left(t\right)-X_j^C\left(t\right)|}---\left(3\right)$

式中：分别为t时刻电网与经济指标的规范化值；ρ为规范化系数，一般取为0.5；c_ij(t)是t时刻的关联系数。

将关联系数按样本数求其平均值可以得到一个关联度矩阵，反映了电网发展与经济增长之间的相互关系。在关联度矩阵基础上分别按行或列求其平均值，根据其大小及对应的值域范围，可以遴选出区域电网对经济发展最主要的约束因素和促进因素。

(4)关联权重的合理性将影响协调度的可信度和准确性。

为避免单一方法的不足，本实例将主观的层次分析法和客观的熵值法相结合形成综合集成赋权法，以科学确定不同评价指标的权重。各指标的权重计算公式如式(4)

${\mathrm{\ω}}_k=\frac{u_k+v_k}{2}---\left(4\right)$

式中：u_k为层次分析法得到指标k的权重；v_ij为熵权法得到指标k的权重；g_ij为综合集成赋权法得到指标k权重。

两系统指标间的关联权重计算如式(5)。

${\mathrm{\ω}}_{ij}=\frac{{\mathrm{\ω}}_i{\mathrm{\ω}}_j}{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{l}{\Σ}}{\mathrm{\ω}}_i{\mathrm{\ω}}_j},({\mathrm{\ω}}_{ij}\≥0,\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{l}{\Σ}}{\mathrm{\ω}}_{ij}=1)---\left(5\right)$

式中：ω_i为电网指标权重；ω_j为经济指标权重；m为电网指标个数；l为经济指标个数；ω_ij为电网第i个指标与经济第j个指标的关联权重。

(5)采用灰色加权关联计算两系统的协调度，如式(6)。

$C\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{l}{\Σ}}{c}_{ij}\left(t\right){\mathrm{\ω}}_{ij}---\left(6\right)$

式中：C(t)表示区域电网与经济发展的协调度。

(6)分析与决策。2003-2014年河南电网与经济发展的协调度如图3所示，协调度等级分类如表1所示。由图3可知：2003年河南电网发展滞后，缺电严重，阻碍了经济发展，使得电网与经济发展很不协调；随着电力体制改革的推进，河南电力公司成立后加大电网投资和建设，有效改善了电网状况，电网与经济的协调度不断提高；2008年美国金融危机爆发，河南省经济下滑，二者协调度有所下降；随着经济复苏，2012年协调度达到最高；2013-2014年，随着经济结构调整的深入，河南省经济发展进入新常态，二者协调度小幅降低。总体而言，自2006年以来电网发展与国民经济处于基本协调状态，但还未达到完全协调，这与河南省所处的发展阶段和经济结构有关。随着河南省经济的不断增长和河南电网发展的不断加快，未来电网发展和国民经济之间将会达到完全协调状态。

表1区域电网与经济发展协调度等级分类

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电网与经济水平协调度的获取方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1.分别建立电网及经济水平的指标数据库；

步骤2.在所述指标数据库中分别筛选出所述电网及经济水平的评价指标；

步骤3.计算各所述评价指标之间的灰色关联系数；

步骤4.计算各所述评价指标之间的关联权重；

步骤5.基于灰色加权关联法计算所述电网与经济水平的协调度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中的所述电网的指标数据库包括：

电网总资产、电网年度投资、社会总用电量、社会最大总负荷、人均用电量、期末总装机容量、变电容量、线路长度、线损率、线路容载比、人均生活用电量及年均停电时间。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中的所述经济水平的指标数据库包括：

国内生产总值、人均国内生产总值、国内生产总值增长率、第一产业生产总值、第二产业生产总值及第三产业生产总值和财政收入。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中的在所述指标数据库中筛选出评价指标的筛选方法包括：

频度分析法、专家咨询法和主成分分析法。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3之前还包括：

a.规范所述电网及经济水平的评价指标，得到正向指标集及逆向指标集

$X_i^{+}\left(t\right)=\frac{x_i\left(t\right)-\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{minx}}_i\left(t\right)}}{\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{maxx}}_i\left(t\right)}-\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{minx}}_i\left(t\right)}}---\left(1\right)$

$X_j^{-}\left(t\right)=\frac{\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{maxx}}_i\left(t\right)}-x_i\left(t\right)}{\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{maxx}}_i\left(t\right)}-\underset{1\≤t\≤n}{{\mathrm{minx}}_i\left(t\right)}}---\left(2\right)$

其中，x_i(t)为所述电网或经济水平的评价指标，X_i(t)为评价指标规范化处理后的值，t为时间，i为某个电网的评价指标；t为某一时刻；n为总时长；

b.根据所述电网及经济水平的正向指标集及逆向指标集得到t时刻的电网的评价指标的规范化值及经济水平的评价指标的规范化值

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：

计算各所述评价指标之间的灰色关联系数：

$c_{ij}\left(t\right)=\frac{\underset{i}{min}\underset{j}{min}|X_i^E\left(t\right)-X_j^C\left(t\right)|+\mathrm{\ρ}\underset{i}{\max }\underset{j}{\max }|X_i^E\left(t\right)-X_j^C\left(t\right)|}{|X_i^E\left(t\right)-X_j^C\left(t\right)|+\mathrm{\ρ}\underset{i}{\max }\underset{j}{\max }|X_i^E\left(t\right)-X_j^C\left(t\right)|}---\left(3\right)$

式(3)中，ρ为规范化系数；c_ij(t)是t时刻的关联系数；i为某个电网的评价指标；j为某个经济水平的评价指标。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤4包括：

计算各所述评价指标之间的关联权重：

${\mathrm{\ω}}_{ij}=\frac{{\mathrm{\ω}}_i{\mathrm{\ω}}_j}{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{l}{\Σ}}{\mathrm{\ω}}_i{\mathrm{\ω}}_j},({\mathrm{\ω}}_{ij}\≥0,\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{l}{\Σ}}{\mathrm{\ω}}_{ij}=1)---\left(4\right)$

式(4)中，ω_i为电网指标权重；ω_j为经济指标权重；m为电网指标个数；l为经济指标个数；ωⁱ _j为电网第i个指标与经济第j个指标的关联权重。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤5包括：

基于灰色加权关联法计算所述电网与经济水平的协调度C(t)：

$C\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{l}{\Σ}}{c}_{ij}\left(t\right){\mathrm{\ω}}_{ij}---\left(5\right).$