CN105956782A - 电网设备购置决策评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电网设备购置决策评估方法，包括，建立电网设备费用‑效能多层次评估模型的步骤；以及在上述电网设备费用‑效能多层次评估模型的基础上，采用专家经验并结合模糊决策理论来进行设备购置的费用‑效能分析，通过模糊数学理论分析影响因素对评估结果的影响，同时通过三角隶属度函数来描述影响因素与费用‑效能等级间的模糊关系，即电网设备费用‑效能模糊综合评估的步骤。达到得出费用和效能最佳配合方案的目的。

Description

电网设备购置决策评估方法

技术领域

本发明涉及电力领域中资产管理与电力工程相结合的技术领域，具体地，涉及一种电网设备购置决策评估方法。

背景技术

设备采购作为资产全寿命周期管理的重要一环，其是否合理是能否实现电网企业“集约化发展、精益化管理”的重要条件。近年来随着国民经济的高速发展，电网建设的任务十分繁重。在众多的电力工程中，涉及到大量的电力设备购置决策问题，设备选择是否合理不仅关系到电力工程的造价，更关系到电力系统运行的安全和电网企业的运营效益。而在这一领域，目前尚缺乏深入的研究，不能为电力设备招标工作提供可参考的实用方法。在电力工程实际中，可满足某一功能的电力设备有很多种选择，而这些设备之间的比较很难用某一个指标进行对比，它们不仅在价格上有差异、而且在设备可靠性、可维护性、运营成本、工程安装成本、使用寿命等方面也有一定差别，因此在工程实际中做出购置决策往往很难权衡，有必要研究建立一套综合的参考评价方法，对不同供货商提供的设备进行评估、为设备的招标采购提供参考依据。根据电力系统的实际，建立费用效能分析方法将是电网企业设备购置决策的重要手段。电网企业中，现有设备购置的通行做法是商务评价(费用)加技术评价，购置决策的依据是商务分加技术分，确定得分最高者为供货对象。采用这一方法存在的问题是商务评价和技术评价分离，商务评委打分往往只简单注重供货商的报价，而技术评委通常只关心设备在业界的使用性能。此外，这种综合评分采取商务和技术的简单相加，不能够综合考虑所需购置设备的性能和费用。对于某些重要设备，如继电保护装置，往往对其性能要求很高，而价格是次要考虑对象；而某些设备，在同等性能下，应该选择价格低廉的产品。因此，费用和技术需要确定不同的权重。现有技术中常用的费效分析方法有：传统效费比法、最优线性分派法、层次TOPSIS法和灰色系统预测理论、数据包络分析、灰色关联综合评价法、模糊理想点法等。目前费效分析方法主要应用于军工设备和制造业。对于电网企业，由于行业的特殊性，尚未建立适合电力设备的费效分析方法，因此，开展这方面的研究具有重要的经济价值和社会价值。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种电网设备购置决策评估方法，以实现得出费用和效能最佳配合方案的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种电网设备购置决策评估方法，包括，

建立电网设备费用-效能多层次评估模型的步骤；

以及在上述电网设备费用-效能多层次评估模型的基础上，采用专家经验并结合模糊决策理论来进行设备购置的费用-效能分析，通过模糊数学理论分析影响因素对评估结果的影响，同时通过三角隶属度函数来描述影响因素与费用-效能等级间的模糊关系，即电网设备费用-效能模糊综合评估的步骤。

优选的，上述建立电网设备费用-效能多层次评估模型的步骤中，用到的效能度量包括，指标效能和效能指数，

所述指标效能：是对各种影响效能的因素进行度量；

所述效能指数：是指系统在规定的条件下满足给定定量特征和服务要求的能力。是系统可用性、可信性及固有能力的综合反映。

优选的，上述建立电网设备费用-效能多层次评估模型的步骤中，采用的费用-效能评估准则包括，等费用准则、等效能准则和费效比准则，

所述等费用准则：对电力设备建立多个方案，如各个方案所需的总费用都是一定的，那么此时评估这些方案优劣的主要方法是衡量这些方案的效能，效能高的方案相对来说是较好的；

所述等效能准则：对电力设备建立多个方案，并确定一个具体的效能值，各个方案都以这个效能值为基准，如果在满足这个效能值的情况下，哪个方案需要的费用值最小，那么哪个方案相对来说就是最优的；

所述费效比准则：通过费用模型和效能模型，分别计算出费用值和效能值，再通过比值得出效能/费用比。

优选的，上述建立电网设备费用-效能多层次评估模型的步骤中，电网设备费用选用年平均寿命周期费用，所述指标效能包括可靠性、可维修性和技术先进性。

优选的，所述电网设备费用-效能模糊综合评估的步骤包括，

步骤1:建立与电力设备费效相关的因素集；

步骤2:将上述与电力设备费效相关的因素集的重要性划分为5个等级，从而建立表示评判结果等级的评判集；

步骤3:使用三角隶属函数确定各评价结果等级的隶属度；

步骤4：计算各因素的评价值。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明的技术方案，采用专家经验并运用模糊决策理论来进行设备购置的费用-效能分析，为电力设备购置提供科学的决策依据。费用-效能(简称费效)分析是指通过确定目标、建立备选方案、从费用和效能两方面综合评价各方案的过程。费效分析的目的就是为了综合费用和效能的各种指标，从而达到得出费用和效能最佳配合方案的目的。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明的电网设备费用-效能多层次评估模型图；

图2是本发明的评价等级隶属度函数图；

图3是本发明的电网设备费效模糊综合评估方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

一种电网设备购置决策评估方法，包括，

建立电网设备费用-效能多层次评估模型的步骤；

以及在上述电网设备费用-效能多层次评估模型的基础上，采用专家经验并结合模糊决策理论来进行设备购置的费用-效能分析，通过模糊数学理论分析影响因素对评估结果的影响，同时通过三角隶属度函数来描述影响因素与费用-效能等级间的模糊关系，即电网设备费用-效能模糊综合评估的步骤。

优选的，建立电网设备费用-效能多层次评估模型的步骤中，用到的效能度量包括，指标效能和效能指数，

指标效能：是对各种影响效能的因素进行度量；

效能指数：是指系统在规定的条件下满足给定定量特征和服务要求的能力。是系统可用性、可信性及固有能力的综合反映。

建立电网设备费用-效能多层次评估模型的步骤中，采用的费用-效能评估准则包括，等费用准则、等效能准则和费效比准则，

等费用准则：对电力设备建立多个方案，如各个方案所需的总费用都是一定的，那么此时评估这些方案优劣的主要方法是衡量这些方案的效能，效能高的方案相对来说是较好的；

等效能准则：对电力设备建立多个方案，并确定一个具体的效能值，各个方案都以这个效能值为基准，如果在满足这个效能值的情况下，哪个方案需要的费用值最小，那么哪个方案相对来说就是最优的；

费效比准则：通过费用模型和效能模型，分别计算出费用值和效能值，再通过比值得出效能/费用比。

建立电网设备费用-效能多层次评估模型的步骤中，电网设备费用选用年平均寿命周期费用，所述指标效能包括可靠性、可维修性和技术先进性。

电网设备费用-效能模糊综合评估的步骤包括，

步骤1:建立与电力设备费效相关的因素集；

步骤2:将上述与电力设备费效相关的因素集的重要性划分为5个等级，从而建立表示评判结果等级的评判集；

步骤3:使用三角隶属函数确定各评价结果等级的隶属度；

步骤4：计算各因素的评价值。

1、电网设备费用-效能多层次评估模型：

本发明的电网设备费用-效能多层次评估模型是指是指计及了电力设备的选型、维护、修理、保护、控制和运行等各种因素，在咨询相关专家的基础上，将维修性和技术先进性综合考虑入影响效能的指标，最终形成多层次的评估指标体系，以下对上述模型进行详细说明。

(1)效能度量：

效能的度量是衡量效能大小的尺度，是系统达到其任务目标程度的度量。影响电力设备效能的因素有：电力设备的固有能力、可靠性、维修性、耐久性、安全性、保障性、生存性、人的因素等。这些因素构成电力设备效能的主要组成部分，它们有各自的度量，将这些度量与电力设备的任务目标或分析的目的相联系后，即可确定效能的度量。一般来说，电力设备效能的度量有如下两类：

指标效能：对各种影响效能的因素进行度量，如对功率的度量-千瓦(kW)、对可靠性的度量-平均故障间隔时间(MTBF)等均是一种效能的度量，即指标效能。根据所研究的角度和重点不同，可取影响效能的因素中的一个或多个，也可以对多于一个的因素进行一定程度的综合分析作为效能的度量。

系统效能或效能指数：是指系统在规定的条件下满足给定定量特征和服务要求的能力。它是系统可用性、可信性及固有能力的综合反映。

这两种度量均是利用综合分析技术，从系统的角度对影响电力设备效能的各因素进行综合分析，从而得出单一的度量，综合程度高，结果为单一数值，便于决策参考。由于效能的内涵随研究的角度不同而具体化，因此效能的度量也随研究角度的不同而有所差异。可靠性、维修性及保障性可以从一个角度说明效能的大小；而采用综合分析方法所获得的系统效能、效能指数等可以从系统的角度综合说明电力设备效能的大小。

(2)费用-效能评估准则：

等费用准则：对电力设备建立多个方案，如果各个方案所需的总费用都是一定的，那么此时评估这些方案优劣的主要方法是衡量这些方案的效能，效能高的方案相对来说是较好的。

等效能准则：对电力设备建立多个方案，当确定一个具体的效能值，各个方案都以这个效能值为基准，如果在满足这个效能值的情况下，哪个方案需要的费用值最小，那么哪个方案相对来说就是最优的。

费效比准则：当不同电力设备的效能或者费用难于确定等同条件时，就可以用费用/效能比(效能/费用比)准则进行分析。该准则也是应用最为广泛的准则之一。它是通过费用模型和效能模型，分别计算出费用值和效能值，再通过比值得出效能/费用比。如果借用价值工程中的“价值”概念，电力设备的效能/费用比也可叫做电力设备的价值。

(3)电网设备费用-效能多层次评估指标体系构建：

由于不同设备的寿命周期不同，为了在同等条件下比较，我们选用年平均寿命周期费用。由以上分析，费用是由年一次性投资费用和年运行维护费用构成。效能在这里可以视为由可靠性、可维修性和技术先进性构成。具体如图1所示。电力设备的年一次性投资费用、年运行维护费用可以通过计算得出。而可靠性是指在规定条件下和规定时间内，电力设备完成规定功能的能力。可靠性常用可用系数、失效率或平均故障间隔时间等来度量。另外，可维修性和技术先进性则需要专家对其综合评分。

2、电网设备费用-效能模糊综合评估方法：

在上述电网设备费用-效能多层次评估模型研究基础上，本发明采用专家经验并结合模糊决策理论来进行设备购置的费用-效能分析，通过模糊数学理论分析个影响因素对评估结果的影响，同时通过三角隶属度函数来描述评估因素与费用-效能等级间的模糊关系，建立了一种电网设备模糊综合评估方法，并形成具体评估流程，为设备选型决策提供理论依据。

在对电力设备进行费效分析时，由于许多因素难以用精确的指标或数学模型描述，因此不能采用传统的费效分析方法，而只能使用模糊评判法对这些性能进行评估。电力设备的费效模糊综合评判法如下所述：

(1)建立电力设备费效相关因素集：

电网企业作为资金技术密集型企业，其电力设备具有初始投资大，运行成本高，服役时间长，运行维护费用递增的特点。影响电力设备费效的因素非常多，主要有：基建费，人工费，年运行费用，购置费，利率，可靠性与可维修性，综合保障性，适应性，先进性等。根据层次分析法原理和电力设备的特点，本发明将上述指标进行综合，选取费效评价的指标为：基建费、年运行费用、购置费、可靠性、可维修性、使用寿命、技术先进性。

(2)建立表示评判结果等级的评判集：

评判集的等级划分，视实际情况而定，等级划分太少会影响评判精度，太多则将极大地增加运算复杂度。根据电力系统的特点，将影响电力设备费用效能各因素的重要性划分为5个等级，即V＝{V1，V2，V3，V4，V5}，分别对应“好”“较好”、“中”、“较差”、“差”五个等级。

(3)确定各评价等级的隶属度：

隶属度可根据实际情况采用多种函数形式，本发明使用三角隶属函数(如图2所示，其中X5<X4<X3<X2<X1)来计算因素集中各因素的隶属度。横坐标X2-X，X3-X1，X4-X2，X5-X3，0-X4分别对应评判集中的V1-V5五个等级，纵坐标U(x)为x相对应的隶属度。三角隶属度函数，表现形式简单，适宜工程计算，并且经验证发现，与其它的复杂形式隶属度函数得出的结果差别较小。

$U_1\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& x\&GreaterEqual;x_1\\ \frac{x-x_2}{x_1-x_2}& x_2\&le;x<x_1\\ 0& x<x_2\end{array}\right.---\left(1\right)$

$U_2\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{x_1-x}{x_1-x_2}& x_2\&le;x<x_1\\ 0& x\&GreaterEqual;x_1,x<x_3\\ \frac{x-x_3}{x_2-x_3}& x_3\&le;x<x_2\end{array}\right.---\left(2\right)$

$U_3\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{x_2-x}{x_2-x_3}& x_3\&le;x<x_2\\ 0& x\&GreaterEqual;x_2,x<x_4\\ \frac{x-x_4}{x_3-x_4}& x_4\&le;x<x_3\end{array}\right.---\left(3\right)$

$U_4\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{x_3-x}{x_3-x_4}& x_4\&le;x<x_3\\ 0& x\&GreaterEqual;x_3,x<x_5\\ \frac{x-x_5}{x_4-x_5}& x_5\&le;x<x_4\end{array}\right.---\left(4\right)$

$U_5\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x\&GreaterEqual;x_4\\ \frac{x_4-x}{x_4-x_5}& x_5\&le;x<x_4\\ 1& x<x_5\end{array}\right.---\left(5\right)$

模糊关系矩阵中每个正指标的评价因素对应于每个评价等级的隶属度可根据上述隶属度函数公式(1)～(5)确定，由于负指标的计算过程与正指标类似，这里不再详述。式中定量描述指标的连续性赋值及定性描述指标的离散化赋值(即X5-X1的取值)由统计数据和各电力企业的具体情况确定，而式中x表示被评判设备各因素的实际取值，由该电力设备的实际数据得到。例如，某型号变压器的基建费、年运行费用、购置费、可靠性、可维修性、使用寿命和技术先进性等参数可通过调查统计该设备在电力系统中的实际数据获得。

(4)计算各因素的评价值：

将5个评价等级数量化后视为一个向量，如取C＝(0.9,0.7,0.5,0.3,0.1)，则第i个因素的数值化费效评价值为：

X_i＝R_i℃^τ (6)

费效模糊综合评判法流程如附图3所示，其主要步骤如下：

Step1:建立与电力设备费效相关的因素集；

Step2:获取电力设备的实际参数或者根据专家经验对各指标进行评分；

Step3:通过公式(1)～(5)计算因素集与评判集之间的模糊关系；

Step4:利用改进的层次分析方法确定权重，避免层次分析方法要验证一致性的弊端；

Step5:利用模糊综合评判法进行电力设备费效综合排序；

由以上分析可知，费用效能模糊综合评判法是对诊断和评价中的各种模糊信息做出贴近的量化处理，逐渐使之清晰化，最后进行费效综合判断的新方法。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电网设备购置决策评估方法，其特征在于，包括，

建立电网设备费用-效能多层次评估模型的步骤；

以及在上述电网设备费用-效能多层次评估模型的基础上，采用专家经验并结合模糊决策理论来进行设备购置的费用-效能分析，通过模糊数学理论分析影响因素对评估结果的影响，同时通过三角隶属度函数来描述影响因素与费用-效能等级间的模糊关系，即电网设备费用-效能模糊综合评估的步骤。

2.根据权利要求1所述的电网设备购置决策评估方法，其特征在于，上述建立电网设备费用-效能多层次评估模型的步骤中，用到的效能度量包括，指标效能和效能指数，

所述指标效能：是对各种影响效能的因素进行度量；

所述效能指数：是指系统在规定的条件下满足给定定量特征和服务要求的能力，

是系统可用性、可信性及固有能力的综合反映。

3.根据权利要求2所述的电网设备购置决策评估方法，其特征在于，

上述建立电网设备费用-效能多层次评估模型的步骤中，采用的费用-效能评估准则包括，等费用准则、等效能准则和费效比准则，

所述等费用准则：对电力设备建立多个方案，如各个方案所需的总费用都是一定的，那么此时评估这些方案优劣的主要方法是衡量这些方案的效能，效能高的方案相对来说是较好的；

所述等效能准则：对电力设备建立多个方案，并确定一个具体的效能值，各个方案都以这个效能值为基准，如果在满足这个效能值的情况下，哪个方案需要的费用值最小，那么哪个方案相对来说就是最优的；

所述费效比准则：通过费用模型和效能模型，分别计算出费用值和效能值，再通过比值得出效能/费用比。

4.根据权利要求2所述的电网设备购置决策评估方法，其特征在于，上述建立电网设备费用-效能多层次评估模型的步骤中，电网设备费用选用年平均寿命周期费用，所述指标效能包括可靠性、可维修性和技术先进性。

5.根据权利要求1至4任一所述的电网设备购置决策评估方法，其特征在于，所述电网设备费用-效能模糊综合评估的步骤包括，

步骤1:建立与电力设备费效相关的因素集；

步骤2:将上述与电力设备费效相关的因素集的重要性划分为5个等级，从而建立表示评判结果等级的评判集；

步骤3: 使用三角隶属函数确定各评价结果等级的隶属度；

步骤4：计算各因素的评价值。