CN106940833A - 一种基于模糊三角数和改进层次分析法的电网企业售电侧风险评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于模糊三角数和改进层次分析法的电网企业售电侧风险评估方法，具体步骤如下：建立电网企业售电侧风险评估指标体系；建立电网企业售电侧风险评估指标评分标准；建立模糊三角转化函数；建立指标评分映射关系；建立判断矩阵；判断矩阵一致性校验，若不满足一致性，则返回上一步骤；若满足一致性，则进入下一步骤；计算权重系数；确定重要风险因子。通过专家评分法对各风险指标作了风险评估，能比较全面的对售电侧风险作出评价，且评估方法简单易于操作，但主观性相对较大；基于模糊三角数配合多维专家打分集能够减少专家打分的主观性，提高后续层次分析法输出结果的准确性。

Description

一种基于模糊三角数和改进层次分析法的电网企业售电侧风 险评估方法

技术领域

本发明涉及的是电网企业售电侧业务的风险评估方法，特别涉及一种基于模糊三角数和改进层次分析法的电网企业售电侧风险评估方法。

背景技术

电力营销是供电企业的核心业务，电力营销工作的质量关系到电力企业自身的存在和发展，电力需求具有多重性，而且相互矛盾。一是电力消费者希望低电价、质量服务和安全稳定供电；二是企业希望投资收益率高，技术不断进步，能够获得更大发展空间；三是员工希望工作有保障、希望得到高工资；四是政府希望电力发展要与社会经济发展相适应，环境需要得到保护；五是监管部门希望市场实现最优选择，实现价值最大化。

电力营销管理风险可分为外部风险和内部风险。外部风险包括市场风险、法律风险、政策风险和社会公共关系风险等；内部风险包括电力欠费风险、窃电及线损风险、营销服务风险和电力职工人身安全风险等。

目前，常用的风险评估方法有专家调查法、人工神经网络、层次分析方法等，各方法的特点如下：

1、专家调查法，在风险识别的基础之上，请专家对风险因素的发生概率和影响程度进行评价，再综合整体风险水平进行评价。该方法简单易行，可以在采用德尔菲法进行风险识别时同时进行，节约成本和时间，缺点是主观性强，依赖于专家水平。

2、蒙特卡洛模拟法，蒙特卡洛模拟法又称统计试验法或随机模拟法，其原理是将项目目标变量(风险评价指标)和各个风险变量综合在一个数学模拟模型内，每个风险变量用一个概率分布来描述，然后利用计算机产生随机数(或伪随机数)，并根据随机数在各个风险变量的概率分布中取值，算出目标变量值，经过多次运算即可得出目标变量的期望值、方差、概率分布等指标，绘制累计概率图，供决策者参考。

3、计划评审技术(PERT)，该方法是用网络图来体现项目中各项活动的进度和相互之间的关系，确定关键路径，计算总工期及概率，再综合考虑资源因素，得到最佳的项目计划方案。PERT主要用于对项目的进度管理，评价进度和费用方面的风险。它适用于评价缺乏历史经验资料的科研或产品研发项目风险以及与进度相关的项目风险。由于该方法的前提是假设项目每项活动的时间服从正态分布或β分布，总工期和关键路径都具有随机性，但是随着关键路径的确定，这一假设就失去意义，因此具有一定的缺陷。

4、层次分析法，层次分析法的基本思想是把复杂问题分解成若干层次，在最低层次通过两两比对得出各因素的权重，通过由低到高的层层分析计算，最后计算出各事件对总目标的权数。其主要特征是将定性与定量的决策结合起来，将决策过程层次化、数量化。层次分析法可用于处理复杂的社会、政治、经济、技术等方面决策问题的综合评价与方案的比选方法。

三角模糊数是为了解决不确定环境下的问题，由Zadeh在1965年提出Dev模糊集的概念，应用于质量管理、风险管理。三角模糊数(triangular fuzzy number)所谓给定论域U上的一个模糊集。是指对任何x∈U，都有一个数μ(x)∈[0,1]与之对应，μ(x)称为x对U的隶属度，μ称为x的隶属函数。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，而提供一种基于模糊三角数和改进层次分析法的电网企业售电侧风险评估方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。这种基于模糊层次分析法的电缆多状态安全运行评估方法，具体步骤是：

(1)建立电网企业售电侧风险评估指标体系；

(2)建立电网企业售电侧风险评估指标评分标准；

(3)建立模糊三角转化函数；

(4)建立指标评分集映射函数；

(5)建立判断矩阵；

(6)判断矩阵一致性校验，若不满足一致性，则返回步骤(5)；若满足一致性，则进入下一步骤；

(7)计算权重系数；

(8)确定重要风险因子。

各步骤具体为：

(1)建立电网企业售电侧风险评估指标体系

根据相关商业风险体系和电网企业实际情况，科学合理的选取影响售电侧管理的风险指标，建立评价指标体系，将指标评价分为三个层次：目标层N、一级评价指标层N_i(i＝1,2,3,4)、二级评价指标层N_1i(i＝1,2,3,4)或N_2i(i＝1,2,3,4)或N_3i(i＝1,2,3)或N_4i(i＝1,2)；目标层N售电侧风险分解为战略风险N₁、运营风险N₂、金融风险N₃、管制与法规风险N₄四个评判项目N＝(N₁，N₂，N₃，N₄)；其中，战略风险N₁又可分为客户需求N₁₁、企业声誉N₁₂、竞争力N₁₃和政治环境N₁₄四个子项目N₁＝(N₁₁，N₁₂,，N₁₃，N₁₄)；运营风险N₂可分为人员N₂₁、企业管理N₂₂、供应商N₂₃、能源交易N₂₄四个子项目N₂＝(N₂₁，N₂₂，N₂₃，N₂₄)。金融风险N₃可分为能源价格N₃₁、信用N₃₂、流动资金N₃₃三个子项目N₃＝(N₃₁，N₃₂，N₃₃)。管制与法规风险N₄可分为法规N₄₁、合约N₄₂两个子项目N₄＝(N₄₁，N₄₂)。

(2)建立电网企业售电侧风险评估指标评分标准

结合专家打分，建立评分标准V＝(最低得分，合适得分，最高得分)，表示为V＝(v_min，v_p，v_max)，应用于每个风险指标。

(3)建立模糊三角转化函数；

若一个模糊数A可由(a,b,c)决定，且隶属函数值为：

则称A为三角模糊数，记为A＝(a,b,c)。当a＝b＝c时，A为一个精致数，三角模糊数的分布如图1所示。

建立三角模糊矩阵。假设有n个专家参与评价，待评价的某定性指标共有p个评价对象。专家对每个评价对象在[0,10]之间按照个人的意见打分。第i个专家对第j个评价对象给出的评价为[a_ij,b_ij,c_ij]，a_ij表示第i个专家对第j个评价对象i个专家对第j个评价对象最保守的评价；b_ij表示第i个专家对第j个评价对象i个专家对第j个评价对象的最可能的评价；c_ij表示第i个专家对第j个评价对象i个专家对第j个评价对象的最乐观的评价。从而形成初始评价矩阵：

根据专家评价的权重集Q＝[q₁,q₂,…q_n]，q_i表示第i个专家给出的评价值在全部综合评价中占的比重。从而求出模糊合成矩阵

其中，为模糊合成算子，采用的是加权平均型模糊算子。加权平均算子可以保证矩阵R信息的充分利用，具有较大程度的综合性，而且可以保证Q具有权向量性质。既考虑了整体性，又兼顾了各个相关因素的重要作用。即

根据三角模糊数的特点，为了更大程度的体现评价的可能值，采用

确定第j个评价对象的三角模糊值，即第j个评价对象的某定性指标的评价结果。通过归一化处理后得到第j个评价对象所有m个定性指标的三角模糊值集

T_j＝(t₁,t₂,…t_m)

(4)建立指标评分集映射函数

建立评分集映射函数，将各指标重要性评分比值转化适合层次分析法的判断矩阵输入，转化规则如下：

评分差值	一致性矩阵输入
		-8～-7.5	1/9
-7.5～-6.5	1/8
		-6.5～-5.5	1/7
-5.5～-4.5	1/6
		-4.5～-3.5	1/5
-3.5～-2.5	1/4
		-2.5～-1.5	1/3
-1.5～-0.5	1/2
		-0.5～0.5	1
0.5～1.5	2
		1.5～2.5	3
2.5～3.5	4
		3.5～4.5	5
4.5～5.5	6
		5.5～6.5	7
6.5～7.5	8
		7.5～8.0	9

(5)建立判断矩阵

建立判断矩阵，确定目标层N下的四个指标关于N的两两比较结果，战略风险N₁下的四个指标关于N₁的两两评价结果，运营风险N₂下的四个指标关于N₂的两两评价结果，金融风险N₃下的四个指标关于N₃的两两评价结果，管制与法规风险N₄下的四个指标关于N₄的两两评价结果，得到判断矩阵A、A₁、A₂、A₃、A₄。

判断矩阵A＝A(a_i,j)中元素a_i,j表示两指标N_i与N_j关于评估目标的相对重要性程度之比。

因素Ni比因素Nj	量化值
		同等重要	1
稍微重要	3
		较强重要	5
强烈重要	7
		极端重要	9
两相邻判断的中间值	2，4，6，8

(6)判断矩阵的一致性及检验

为了保证模糊层次法得到的结论基本合理,还需要对构造的矩阵进行一致性检验。故在层次分析法中引入判断矩阵最大特征根λ以外的其余特征根的负平均值，作为度量判断矩阵偏离一致性的指标。

CR＝CI/RI

这里需引入判断矩阵平均随机一致性指标RI的值，一、二阶时，RI＝0，三阶时，RI＝0.58，当CR<0.1时，一般认为判断矩阵具有满意的一致性，否则就需要调整判断矩阵并使之具有满意的一致性，CI表示一致性指标，λ_max表示判断矩阵特征向量的最大值，n指的是该判断矩阵表示的指标个数，RI指的是平均随机一致性指标，CR表示一致性比率。

随机判断矩阵的一致性指标值

n	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											RI	0	0	0.58	0.9	1.12	1.24	1.32	1.41	1.46	1.49

(7)指标权重系数的确定

指标的权重即指体系中各级指标对于评价目标的相对重要程度。当被评估对象及评估指标都给定时，评估的结果就依赖于权重系数了。因此，权重系数是综合评估中的核心问题。

先假设某一指标层的各评估指标的权重系数是w₁,w₂,w₃,……，且判断矩阵为A＝A(a_i,j)，用权重向量w右乘判断矩阵A，则得矩阵A的特征方程：

Aw＝λw

式中λ为矩阵A的特征值的最大值，于是便可通过求解特征值问题得出A的与特征值λ相对应的特征向量w＝(w₁,w₂,…，w_m)^T，并将其归一化即得各权重系数w_j(j＝1,2,…,m)。

该方法能够通过人们的判断,对每个层次、元素确定相对重要性，进行比较排序，最后把各层次定量关系联系起来，得到总排序作为决策依据。

与现有技术相比，本发明的创新之处是，首先，本发明结合电改背景下电网企业的新型业务环境提出了较为全面和先进的风险评估指标体系(包括战略风险，运营风险，金融风险和管制与法规风险等)，指标体系综合全面，且易于评分；其次，利用专家打分法对风险进行定量分析，且用多维度评分代替原本的单一评分模式；然后，利用模糊三角模型对多维度的专家评分结果进行归一化，以达到降低评分主观性的目的；最后，本发明改进了原有的层次分析法，在进行层次分析法进行风险权重分析时，为了减少专家打分的数量(层次分析法的输入量)，本发明仅对最低层级的指标进行专家评分，通过一定的映射关系得到符合层次分析法的指定输入。

附图说明

图1：三角模糊数的分布示意图。

图2：一种基于模糊三角数和改进层次分析法的电网企业售电侧风险评估方法流程图。

图3：电网企业售电侧风险评估指标分层图。

具体实施方式

下面通过具体实例对本发明进行进一步的阐述，如图1所示，风险评估方法具体步骤如下：

(1)建立电网企业售电侧风险评估指标体系

首先建立电网企业售电侧风险评估方法，结合售电侧逐渐开放大环境下的业务升级，本发明采用三层风险评估指标，建立模型如图3所示：

根据相关商业风险体系和电网企业实际情况，本发明的风险指标评估体系分为三个层次：目标层N、一级评价指标层Ni(i＝1,2,3,4)、二级评价指标层N1i(i＝1,2,3,4)或N2i(i＝1,2,3,4)或N3i(i＝1,2,3)或N4i(i＝1,2)；目标层N售电侧风险分解为战略风险N1、运营风险N2、金融风险N3、管制与法规风险N4四个评判项目N＝(N1，N2，N3，N4)；其中，战略风险N1又可分为客户需求N11、企业声誉N12、竞争力N13和政治环境N14四个子项目N1＝(N11，N12,，N13，N14)；运营风险N2可分为人员N21、企业管理N22、供应商N23、能源交易N24四个子项目N2＝(N21，N22，N23，N24)。金融风险N3可分为能源价格N31、信用N32、流动资金N33三个子项目N3＝(N31，N32，N33)。管制与法规风险N4可分为法规N41、合约N42两个子项目N4＝(N41，N42)。

(2)建立电网企业售电侧风险评估指标评语集

为了减少专家单一打分的主观性，本发明建立综合专家评分体系，设定每位专家的评分标准为(最低得分，合适得分，最高得分)，表示为V＝(v_min，v_p，v_max)。(打分为1-9分：5分为基准分，1分为影响很小，3分为影响较小，7分为影响较大，9分为影响很大，2、4、6、8介于之间)

例如，以下为某位专家对战略风险(N1)下的评分：

(3)建立模糊三角转化函数

为了将专家的综合评分得到最终评分，建立如下模糊三角函数：

对于多位专家打分，结合每位专家的权威性确定权重，可以得到某一指标的最终评分：

m表示专家的个数，wi表示第i位专家的权重，vi表示第i位专家的打分结果。

在本例中，为简化说明，仅取一位专家的打分结果(即权重为1)，打分结果如下所示：

(4)建立指标评分集映射函数

层次分析法的判断矩阵需要各指标之间的相对重要度之比，作为一致性判断矩阵和权重计算的输入：

判断矩阵A＝A(a_i,j)中元素a_i,j表示两指标N_i与N_j关于评估目标的相对重要性程度之比。

为了减少专家打分的输入，保证专家对各项指标的思维一致性，本发明只要求专家对每个指标进行重要性评分，而不需对指标之间的相对重要度进行评分。

显然，各指标重要性评分之间的差值和指标的相对重要度存在联系。基于此，本发明建立两者的映射关系，如下所示：

评分差值	一致性矩阵输入
		-8～-7.5	1/9
-7.5～-6.5	1/8
		-6.5～-5.5	1/7
-5.5～-4.5	1/6
		-4.5～-3.5	1/5
-3.5～-2.5	1/4
		-2.5～-1.5	1/3
-1.5～-0.5	1/2
		-0.5～0.5	1
0.5～1.5	2
		1.5～2.5	3
2.5～3.5	4
		3.5～4.5	5
4.5～5.5	6
		5.5～6.5	7
6.5～7.5	8
		7.5～8.0	9

(5)建立判断矩阵

判断矩阵A＝A(a_i,j)，四阶矩阵：

剩余的元素：

a11＝a22＝a33＝a44＝1
	a21＝1/a12＝3
a31＝1/a13＝3
	a32＝1/a23＝3
a41＝1/a14＝5
	a42＝1/a24＝2
a43＝1/a34＝1/2

如此则可得到判断矩阵：

(6)判断矩阵的一致性及检验

在得到矩阵A后，便可得到其最大特征根λmax＝4.48，而后代入下列计算公式：

CR＝CI/RI

λ_max表示判断矩阵特征向量的最大值，n指的是该判断矩阵表示的指标个数，RI指的是平均随机一致性指标：

n	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											RI	0	0	0.58	0.9	1.12	1.24	1.32	1.41	1.46	1.49

如此便可得到CR＝0.06<0.1，通过一致性检验。

(7)指标权重系数的确定

各评估指标的权重系数是w₁,w₂,w₃,w₄，且判断矩阵为A＝A(a_i,j)，用权重向量w右乘判断矩阵A，则得矩阵A的特征方程：

Aw＝λw

式中λ为矩阵A的特征值的最大值，于是便可通过求解特征值问题得出A的与特征值λ相对应的特征向量w＝(w₁,w₂,w₃,w₄)^T，并将其归一化即得各权重系数w_j(j＝1,2,3,4)。

通过MATLAB或者excel可以计算得到各个指标的重要性权重，如下所示：

同理，可以得到其他指标的重要性权重，过程相似。

通过重要性权重的比较，可以得到比原始专家评分更为直观的对比效果。不仅可以知道重要性程度最高的指标(竞争力)，而且可以知道相对于其他指标重要性的量化程度。有助于后续业务开展中的资金及人力的分配。

以上所述是仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于模糊三角数和改进层次分析法的电网企业售电侧风险评估方法，其特征在于，具体步骤是：

(1).建立电网企业售电侧风险评估指标体系；

(2).建立电网企业售电侧风险评估指标评分标准；

(3).建立模糊三角转化函数；

(4).建立指标评分集映射关系；

(5).建立判断矩阵；

(6).判断矩阵一致性校验，若不满足一致性，则返回步骤(5)；若满足一致性，则进入下一步骤；

(7).计算权重系数；

(8).确定重要风险因子。

2.根据权利要求1所述的基于模糊三角数和改进层次分析法的电网企业售电侧风险评估方法，其特征在于，所述步骤(1)为：选取影响电网企业售电侧业务的风险指标，将指标评价分为三个层次：目标层N、一级评价指标层N_i(i＝1,2,3,4)、二级评价指标层N_1i(i＝1,2,3,4)或N_2i(i＝1,2,3,4)或N_3i(i＝1,2,3)或N_4i(i＝1,2)；目标层N售电侧风险分解为战略风险N₁、运营风险N₂、金融风险N₃、管制与法规风险N₄四个评判项目N＝(N₁，N₂，N₃，N₄)；其中，战略风险N₁又可分为客户需求N₁₁、企业声誉N₁₂、竞争力N₁₃和政治环境N₁₄四个子项目N₁＝(N₁₁，N₁₂,，N₁₃，N₁₄)；运营风险N₂可分为人员N₂₁、企业管理N₂₂、供应商N₂₃、能源交易N₂₄四个子项目N₂＝(N₂₁，N₂₂，N₂₃，N₂₄)；金融风险N₃可分为能源价格N₃₁、信用N₃₂、流动资金N₃₃三个子项目N₃＝(N₃₁，N₃₂，N₃₃)；管制与法规风险N₄可分为法规N₄₁、合约N₄₂两个子项目N₄＝(N₄₁，N₄₂)。

3.根据权利要求1所述的基于模糊三角数和改进层次分析法的电网企业售电侧风险评估方法，其特征在于，所述步骤(2)为：结合专家打分，建立评分标准V＝(最低得分，合适得分，最高得分)，表示为V＝(v_min，v_p，v_max)。

4.根据权利要求1所述的基于模糊三角数和改进层次分析法的电网企业售电侧风险评估方法，其特征在于，所述步骤(3)为：建立模糊三角函数，

${\mathrm{\&mu;}}_A\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x<a\\ \frac{x-a}{b-a}& a\&le;x\&le;b\\ \frac{c-x}{c-b}& b\&le;x\&le;c\\ 0& x\&GreaterEqual;c\end{array}\right.$

$v=\frac{vmin+3vp+vmax}{5}.$

5.根据权利要求1所述的基于模糊三角数和改进层次分析法的电网企业售电侧风险评估方法，其特征在于，所述步骤(4)为：通过步骤(3)得到的归一化评分，通过建立指标评分差值与指标相对重要性的映射关系，得到满足符合层次分析法输入的数据。

6.根据权利要求1所述的基于模糊三角数和改进层次分析法的电网企业售电侧风险评估方法，其特征在于，所述步骤(5)为：建立判断矩阵，确定目标层N下的四个指标关于N的两两比较结果，战略风险N₁下的四个指标关于N₁的两两评价结果，运营风险N₂下的四个指标关于N₂的两两评价结果，金融风险N₃下的四个指标关于N₃的两两评价结果，管制与法规风险N₄下的四个指标关于N₄的两两评价结果，得到判断矩阵A、A₁、A₂、A₃、A₄。

7.根据权利要求1所述的基于模糊三角数和改进层次分析法的电网企业售电侧风险评估方法，其特征在于，所述步骤(6)为：引入判断矩阵A最大特征根λ以外的其余特征根的负平均值，作为度量判断矩阵偏离一致性的指标，

$CI=\frac{\mathrm{\&lambda;}max-n}{n-1}$

CR＝CI/RI

引入判断矩阵平均随机一致性指标RI的值，一、二阶时，RI＝0，三阶时，RI＝0.58，当CR<0.1时，认为判断矩阵具有满意的一致性，否则就需要调整判断矩阵并使之具有满意的一致性，CI表示一致性指标，λ_max表示判断矩阵特征向量的最大值，n指的是该判断矩阵表示的指标个数，RI指的是平均随机一致性指标，CR表示一致性比率。

8.根据权利要求1所述的基于模糊三角数和改进层次分析法的电网企业售电侧风险评估方法，其特征在于，所述步骤(7)为：

先假设某一指标层的各评估指标的权重系数是w₁,w₂,w₃,……，且判断矩阵为A＝A(a_i,j)，用权重向量w右乘判断矩阵A，则得矩阵A的特征方程：

Aw＝λw

式中λ为矩阵A的特征值的最大值，于是便可通过求解特征值问题得出A的与特征值λ相对应的特征向量，并将其归一化即得各权重系数，判断矩阵A中的元素a_i,j表示该指标层下的两两指标关于评估目标的相对重要程度之比的赋值。

9.根据权利要求1所述的基于模糊三角数和改进层次分析法的电网企业售电侧风险评估方法，其特征在于，所述步骤(8)为：由步骤(7)所得权重集中，数值越大的风险指标代表对整体风险更大的影响程度；以此为依据，对风险指标进行排序，作为后续业务开展的参考指标。