CN106991516A - 一种基于电网资源的投资规划方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种基于电网资源的投资规划方法及装置，所述方法包括步骤：根据电网通信资源建设项目的综合评价指标体系，初筛投资项目，以获得满足条件的电网通信资源建设项目；根据项目间的关系，构建加成效应函数其中，项目间的关系为互补类型、互斥类型、从属类型和其他类型；依据现代投资组合理论，根据带宽占用率和纤芯利用率获得每一个项目的技术性效益T_i，以及根据可靠性指标获得每一个项目的可靠性效益B_i；根据加成效应函数项目间的关系、技术性效益T_i可靠性效益B_i，获得电网资源投资目标函数J；根据项目与资金的约束关系，采用遗传算法对电网资源投资目标函数J进行求解，获得电网投资项目。应用本发明实施例，提高了总体项目投资收益。

Description

一种基于电网资源的投资规划方法及系统

技术领域

本发明涉及电网资源组合技术领域，特别涉及一种基于电网资源的投资规划方法及系统。

背景技术

电网通信资源投资规划是对未来通信资源建设项目最优组合的预先规划。它的目的在于考虑已有的投资资金约束，合理分配电网通信资源投资建设资金，从而在待选项目中实现最优的投资组合，进而创造最优的投资效益。研究电网通信资源投资规划模型的意义在于实现电网通信资源投资的最优预算、实现电网通信资源建设项目的最优组合、实现电网通信资源投资效益最大化、实现全电网的全面协调可持续发展，从而对电网通信建设提供参考价值。

考虑基本供电责任的电网规划项目排序领域，尤其涉及通过排序实现项目投资效益最大化的方法。该发明提供了一种综合考虑电网企业基本供电责任的中低压配电网规划项目优选排序方法，其特征在于：基于电网企业的公共事业单位属性，定义履行基本供电义务责任的项目属性，以此为依据项目划分为不参与排序的必选项目和参与排序的待选项目两大类；再通过分析待选项目的效益、成本构成，对不同类型待选项目以效益比成本的比值为依据分别进行分类排序，以该比值大者为优选项目，从而满足企业在履行基本供电责任的前提下实现规划项目投资效益的最大化。

现有技术是通过对不同类型项目以效益比成本的比值为依据分别进行分类拍寻，比值大者为优选项目从而满足企业在炉型宫殿责任的前提下实现规划项目投资效益的最大化，但统一对于显示情况下的各个项目之间的关系本发明并未纳入考虑，使得所得结果准确性不高。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于电网资源的投资规划方法及系统，以通过获得总效益最优的通信资源建设项目投资组合，提高总体项目投资收益。

为达到上述目的，本发明实施例公开了

一种基于电网资源的投资规划方法，所述方法包括步骤：

根据电网通信资源建设项目的综合评价指标体系，初筛投资项目，以获得满足条件的电网通信资源建设项目；

根据所述项目间的关系，构建加成效应函数其中，所述项目间的关系为互补类型、互斥类型或从属类型；

依据现代投资组合理论，根据带宽占用率和纤芯利用率获得每一个项目的技术性效益T_i，以及根据可靠性指标获得每一个项目的可靠性效益B_i；

根据所述加成效应函数所述项目间的关系、所述技术性效益T_i可靠性效益B_i，获得电网资源投资目标函数J；

根据项目与资金的约束关系，采用遗传算法对所述电网资源投资目标函数J进行求解，获得电网投资项目。

优选的，所述电网通信资源建设项目的综合评价指标体系的构建依据包括：

安全效益、社会效益、经济效益、管理效益中的一种或者多种。

优选的，所述加成效应函数的具体表达为：

其中，x_i为决策变量，表示第i个电网通信资源建设项目投资是为1，否则为0；α为加成效益影响系数；n为电网通信资源建设投资项目个数；当项目间的关系为所述互补类型时A_ij＝α·max(G_i,G_j)，为所述互斥类型时A_ij＝0，为所述从属类型时A_ij＝α·min(G_i,G_j)，为所述其他类型时G_i表示第i个项目的总投资效益。

优选的，所述项目间的关系为互补类型、互斥类型、从属类型和其他类型时项目件的约束关系分别为：

当项目j和j为所述互斥类型时x_i+x_j≤1，表示两个电网通信资源建设项目不能同时存在；

当项目j和j为所述互斥类型时x_i-x_j≤0，表示只有项目j存在时，项目i才可以存在；

当项目j和j为所述互斥类型时x_i-x_j＝0，表示两个项目必须同时存在或同时不存在；

当项目j和j为的关系为任何不属于上述三类项目间关系的情况都归于所述其他类型。

优选的，所述技术性效益T_i、所述可靠性效益B_i的具体表达分别为：

B_i＝(t_i+0.4).C_i

其中，r_i为第i个电网通信资源建设项目的带宽占用效益系数，s_i为第i个电网通信资源建设项目的纤芯利用效益系数；C_i是第i个电网通信资源建设项目的投资成本，t_i是第i个电网通信资源建设项目的网络覆盖效益系数。

优选的，所述r_i、所述s_i、所述t_i的具体表达分别为：

其中，a表示过高带宽占用率对所述技术性效益的影响系数，b表示过低带宽占用率对所述技术性效益的影系数，d表示过高纤芯利用率对所述技术性效益的影响系数，d表示过低纤芯利用率对所述技术性效益的影响系数，e是过低网络覆盖率对所述可靠性效益的影响系数

优选的，所述电网资源投资目标函数的具体表达为：

其中，x_i为第i个电网通信资源建设项目的决策变量，C_i是第i个电网通信资源建设项目的投资成本，B_i是第i个电网通信资源建设项目的可靠性效益，T_i是第i个电网通信资源建设项目的技术性效益。

优选的，所述第i个项目的总投资效益G_i，具体表达为：

G_i＝T_i+B_i

其中，B_i是第i个电网通信资源建设项目的可靠性效益，T_i是第i个电网通信资源建设项目的技术性效益。

优选的，所述项目与资金的约束关系，包括：

其中，F为全部投资金额，f₀为剩余资金。

一种基于电网资源投资规划的系统，所述装置包括：

初筛模块，用于根据电网通信资源建设项目的综合评价指标体系，初筛投资项目，以获得满足条件的电网通信资源建设项目；

构建模块，用于根据所述项目间的关系，构建加成效应函数其中，所述项目间的关系为互补类型、互斥类型、从属类型和其他类型；

第一获得模块，用于依据现代投资组合理论，根据带宽占用率和纤芯利用率获得每一个项目的技术性效益T_i，以及根据可靠性指标获得每一个项目的可靠性效益B_i；

第二获得模块，用于根据所述加成效应函数所述项目间的关系、所述技术性效益T_i可靠性效益B_i，获得电网资源投资目标函数J；

求解模块，用于根据项目与资金的约束关系，采用遗传算法对所述电网资源投资目标函数J进行求解，获得电网投资项目。

应用本发明实施例，首先根据项目间的相关联系对项目关系进行分类，之后在基于电网通信资源建设项目的投资成本的基础上，采用成本导向法构造效应乘数将通信资源效益经济化，在获得资金约束与项目间关系约束的条件下，通过遗传算法对所得到的模型关系进行求解，进而得到模型的近似最优解，相应的就得到了最优投资组合。仿真试验表明，本发明所提供模型及求解方法，最终可获得总效益最优的通信资源建设项目投资组合，提高总体项目投资收益。

当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为投资成本导向法的电网通信项目投资效益优化模型的流程图。

图2为一种基于电网资源的投资规划方法流程图。

图3为一种基于电网资源的投资规划系统的结构图。

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。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

参见图1，图1为投资成本导向法的电网通信项目投资效益优化模型的流程图，基于投资成本导向法的电网通信项目投资效益优化模型流程如下：

根据综合评价方法，筛选出综合评价得分较高和相对效益值较高的项目，完成项目投资的初步筛选；将项目间关系划分为互补、互斥、从属和其他四种类型；根据现代投资组合理论构建合理的加成效应函数A_ij，将加成效应数量化为其中x_i为决策变量，表示第i个电网通信资源建设项目是否投资；采用成本导向法构造效应乘数将通信资源效益经济化，根据带宽占用率和纤芯利用率求得技术性效益： 根据可靠性指标——网络覆盖率来衡量可靠性效益:B_i＝(t_i+0.4).C_i；确定资金及项目之间的关系约束；通过遗传算法得到模型近似最优；得到最优投资组合，模型求解结束。以下为根据该模型得到的一种基于电网资源的投资规划方法流程图及一种电网资源投资规划装置结构图。

图2为一种基于电网资源的投资规划方法流程图，所述方法包括步骤：

S101，根据电网通信资源建设项目的综合评价指标体系，初筛投资项目，以获得满足条件的电网通信资源建设项目。

投资项目初筛根据电网通信资源项目特征，从安全效益、社会效益、经济效益、管理效益出发，构建了电网通信资源建设项目的综合评价指标体系。

为了得满足初筛条件的项目，项目评价分析采用结合数据包络分析法与灰色关联分析法相结合的综合评价方法，遴选出综合评价得分较高和相对效益值较高的项目。

S102，根据项目间的关系，构建加成效应函数其中，项目间的关系为互补类型、互斥类型、从属类型和其他类型。

有的研究在构建投资组合优化模型时，都不曾考虑项目之间的关系及其对投资组合的影响。然而在现实中，项目与项目之间往往都存在一定的激励作用，例如在电网通信资源建设项目中，如果基建项目能顺利实施，则后期的技改项目、维修项目都会有良好基础，而技改项目的持续推进又将使得基建、维修等项目运行地更加顺畅。

进一步的，项目间的关系为互补类型、互斥类型、从属类型和其他类型时项目件的约束关系分别为：

当项目j和j为互斥类型时x_i+x_j≤1，表示两个电网通信资源建设项目不能同时存在；

当项目j和j为互斥类型时x_i-x_j≤0，表示只有项目j存在时，项目i才可以存在；

当项目j和j为互斥类型时x_i-x_j＝0，表示两个项目必须同时存在或同时不存在；

当项目j和j为的关系为任何不属于上述三类项目间关系的情况都归于其他类型。

进一步的，将加成效应数量化为具体表达为：

其中，x_i为决策变量，表示第i个电网通信资源建设项目投资是为1，否则为0；α为加成效益影响系数；n为电网通信资源建设投资项目个数；当项目间的关系为互补类型时A_ij＝α·max(G_i,G_j)，为互斥类型时A_ij＝0，为从属类型时A_ij＝α·min(G_i,G_j)，为其他类型时G_i表示第i个项目的总投资效益。

S103，依据现代投资组合理论，根据带宽占用率和纤芯利用率获得每一个项目的技术性效益T_i，以及根据可靠性指标获得每一个项目的可靠性效益B_i。

由于电网通信资源投资项目的产品不具有实物的形态，其主要的作用是为电网提供一种服务，因而直接衡量其经济效益是比较难以实现的。本文在基于电网通信资源建设项目的投资成本的基础上，采用成本导向法构造效应乘数将通信资源效益经济化T_i。

可靠性和技术性是电网通信资源的投资效益主要来源。衡量技术性效益的技术性指标是带宽占用率和纤芯利用率：

S104，根据加成效应函数项目间的关系、技术性效益T_i可靠性效益B_i，获得电网资源投资目标函数J。

进一步的，若第i个电网通信资源建设项目的带宽占用率和纤芯利用率分别是p_i和q_i，则我们构造的技术效益系数如下，技术性效益T_i、可靠性效益B_i的具体表达分别为：

B_i＝(t_i+0.4).C_i

其中，r_i为第i个电网通信资源建设项目的带宽占用效益系数，s_i为第i个电网通信资源建设项目的纤芯利用效益系数；C_i是第i个电网通信资源建设项目的投资成本，t_i是第i个电网通信资源建设项目的网络覆盖效益系数。

进一步的，r_i、s_i、t_i的具体表达分别为：

其中，a表示过高带宽占用率对技术性效益的影响系数，b表示过低带宽占用率对技术性效益的影系数，d表示过高纤芯利用率对技术性效益的影响系数，d表示过低纤芯利用率对技术性效益的影响系数，e是过低网络覆盖率对可靠性效益的影响系数。

将组合关系划分为互补、互斥、从属和其他四种类型，并结合现代投资组合理论构建合理的加成效应函数；针对各个项目关系的相对性，本发明在基于电网通信资源建设项目的投资成本基础上，采用成本导向法构造效应乘数将通信资源效益经济化，从而建立了电网通信资源投资最优化模型，并基于此模型通过遗传算法进行了最优解的求解。

S105，根据项目与资金的约束关系，采用遗传算法对电网资源投资目标函数J进行求解，获得电网投资项目。

进一步的，电网资源投资目标函数的具体表达为：

其中，x_i为第i个电网通信资源建设项目的决策变量，C_i是第i个电网通信资源建设项目的投资成本，B_i是第i个电网通信资源建设项目的可靠性效益，T_i是第i个电网通信资源建设项目的技术性效益。

进一步的，第i个项目的总投资效益G_i，具体表达为：

G_i＝T_i+B_i

其中，B_i是第i个电网通信资源建设项目的可靠性效益，T_i是第i个电网通信资源建设项目的技术性效益。

进一步的，项目与资金的约束关系，包括：

其中，F为全部投资金额，f₀为剩余资金。

本发明研究了一种基于投资成本导向法的电网通信项目投资效益优化模型，其优点在于：

该模型以现代投资综合理论为基础，对项目间的加成效益综合考虑，首先根据项目间的相关联系对项目关系进行分类，之后在基于电网通信资源建设项目的投资成本的基础上，采用成本导向法构造效应乘数将通信资源效益经济化，在获得资金约束与项目间关系约束的条件下，通过遗传算法对所得到的模型关系进行求解，进而得到模型的近似最优解，相应的就得到了最优投资组合。仿真试验表明，本发明所提供模型及求解方法，最终可获得总效益最优的通信资源建设项目投资组合，提高总体项目投资收益，以下举例进行说明。

本文将使用遗传算法对规划问题进行求解。遗传算法(Genetic Algorithm，GA)是根据美国学者Holland在1975年提出的一种依据适者生存的原理而建立的模拟自然选择和遗传学理论的最优化高效搜索算法。遗传算法作为启发式进化算法的一种，是根据自然界生物学进化而发展起来的，具有易行、简单、抽象性与鲁棒性的特点。遗传算法求解的过程是根据待解问题的参数集进行编码，根据往复循环的进化机制将规划问题抽象为纯数学的问题。所以多种目标函数和约束条件可以用遗传算法来考虑，对于大型电网通信资源建设的规划问题可以直接将网络的运行结果计入评价值而不需要分解处理，从而避免了由于分解或线性化而造成的误差。通过该算法我们可以得到模型近似最优解，相应地就可以得到最优投资组合。

示例性的，电力公司A计划投资一批通信资源建设项目，对综合评价指标体系的进行初步筛选之后，有7个待选项目需要进行投资组合优化。资金约束为12000万元，表1列出了各项目的投资成本及预计的各指标平均值数据，如下所示。

1表

其中，项目1与项目3为互斥项目，即x₁+x₃≤1；项目4、5、6、7均分别与项目1、2、3为互补项目，获得如下关系：

x₁-x₄＝0,x₁-x₅＝0,x₁-x₆＝0,x₁-x₇＝0；x₂-x₄＝0,x₂-x₅＝0,x₂-x₆＝0,x₂-x₇＝0；x₃-x₄＝0,x₃-x₅＝0,x₃-x₆＝0,x₃-x₇＝0。

综合历史数据与实践经验，各参数取值为：a＝0.8，b＝0.7，c＝0.6，d＝0.9，e＝0.8。

计算各效益系数及效益如下表2所示：

表2

假设加成效应的系数α＝0.1，两两项目间加成效应函数通过项目关系计算来得到，如下表3：

表3

利用Matlab软件对以上问题进行求解，最后结果为：(x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,x₆,x₇)＝(0,1,1,1,1,0,1)，z＝51250.05万元，即选中第2、3、4、5、7个项目，预计项目收益为51250.05万元。

在简单运算后我们可以得知，若仅考虑项目本身创造的效益，2、3、4、5、7五个项目综合起来的总收益为34212.95万元，很明显小于考虑加成效益之后的总收益51250.05万元。从而得出结论：在考虑项目间的加成效益时，可以更加直观地得知项目间互惠效益，得到的投资组合总效益更为严谨。

参见图3，图3为一种基于电网资源的投资规划系统的结构图，系统包括：

初筛模块201，用于根据电网通信资源建设项目的综合评价指标体系，初筛投资项目，以获得满足条件的电网通信资源建设项目；

构建模块202，用于根据项目间的关系，构建加成效应函数其中，项目间的关系为互补类型、互斥类型、从属类型和其他类型；

第一获得模块203，用于依据现代投资组合理论，根据带宽占用率和纤芯利用率获得每一个项目的技术性效益T_i，以及根据可靠性指标获得每一个项目的可靠性效益B_i；

第二获得模块204，用于根据加成效应函数项目间的关系、技术性效益T_i可靠性效益B_i，获得电网资源投资目标函数J；

求解模块205，用于根据项目与资金的约束关系，采用遗传算法对电网资源投资目标函数J进行求解，获得电网投资项目。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于电网资源的投资规划方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

根据电网通信资源建设项目的综合评价指标体系，初筛投资项目，以获得满足条件的电网通信资源建设项目；

根据所述项目间的关系，构建加成效应函数其中，所述项目间的关系为互补类型、互斥类型或从属类型；

依据现代投资组合理论，根据带宽占用率和纤芯利用率获得每一个项目的技术性效益T_i，以及根据可靠性指标获得每一个项目的可靠性效益B_i；

根据所述加成效应函数所述项目间的关系、所述技术性效益T_i可靠性效益B_i，获得电网资源投资目标函数J；

根据项目与资金的约束关系，采用遗传算法对所述电网资源投资目标函数J进行求解，获得电网投资项目。

2.根据权利要求1所述的一种基于电网资源的投资规划方法，其特征在于，所述电网通信资源建设项目的综合评价指标体系的构建依据包括：

安全效益、社会效益、经济效益、管理效益中的一种或者多种。

3.根据权利要求1所述的一种基于电网资源的投资规划方法，其特征在于，所述加成效应函数的具体表达为：

其中，x_i为决策变量，表示第i个电网通信资源建设项目投资是为1，否则为0；α为加成效益影响系数；n为电网通信资源建设投资项目个数；当项目间的关系为所述互补类型时A_ij＝α·max(G_i,G_j)，为所述互斥类型时A_ij＝0，为所述从属类型时A_ij＝α·min(G_i,G_j)，为所述其他类型时G_i表示第i个项目的总投资效益。

4.根据权利要求1-3所述的一种基于电网资源的投资规划方法，其特征在于，所述项目间的关系为互补类型、互斥类型、从属类型和其他类型时项目件的约束关系分别为：

当项目j和j为所述互斥类型时x_i+x_j≤1，表示两个电网通信资源建设项目不能同时存在；

当项目j和j为所述互斥类型时x_i-x_j≤0，表示只有项目j存在时，项目i才可以存在；

当项目j和j为所述互斥类型时x_i-x_j＝0，表示两个项目必须同时存在或同时不存在；

当项目j和j为的关系为任何不属于上述三类项目间关系的情况都归于所述其他类型。

5.根据权利要求4所述的一种基于电网资源的投资规划方法，其特征在于，所述技术性效益T_i、所述可靠性效益B_i的具体表达分别为：

B_i＝(t_i+0.4)·C_i

其中，r_i为第i个电网通信资源建设项目的带宽占用效益系数，s_i为第i个电网通信资源建设项目的纤芯利用效益系数；C_i是第i个电网通信资源建设项目的投资成本，t_i是第i个电网通信资源建设项目的网络覆盖效益系数。

6.根据权利要求5所述的一种基于电网资源的投资规划方法，其特征在于，所述r_i、所述s_i、所述t_i的具体表达分别为：

其中，a表示过高带宽占用率对所述技术性效益的影响系数，b表示过低带宽占用率对所述技术性效益的影系数，d表示过高纤芯利用率对所述技术性效益的影响系数，d表示过低纤芯利用率对所述技术性效益的影响系数，e是过低网络覆盖率对所述可靠性效益的影响系数。

7.根据权利要求5-6所述的一种基于电网资源的投资规划方法，其特征在于，所述电网资源投资目标函数的具体表达为：

其中，x_i为第i个电网通信资源建设项目的决策变量，C_i是第i个电网通信资源建设项目的投资成本，B_i是第i个电网通信资源建设项目的可靠性效益，T_i是第i个电网通信资源建设项目的技术性效益。

8.根据权利要求5所述的一种基于电网资源的投资规划方法，其特征在于，所述第i个项目的总投资效益G_i，具体表达为：

G_i＝T_i+B_i

其中，B_i是第i个电网通信资源建设项目的可靠性效益，T_i是第i个电网通信资源建设项目的技术性效益。

9.根据权利要求1所述的一种基于电网资源的投资规划方法，其特征在于，所述项目与资金的约束关系，包括：

其中：F为全部投资金额，f₀为剩余资金。

10.一种基于电网资源的投资规划系统，其特征在于，所述装置包括：

初筛模块，用于根据电网通信资源建设项目的综合评价指标体系，初筛投资项目，以获得满足条件的电网通信资源建设项目；

构建模块，用于根据所述项目间的关系，构建加成效应函数其中，所述项目间的关系为互补类型、互斥类型、从属类型和其他类型；

第一获得模块，用于依据现代投资组合理论，根据带宽占用率和纤芯利用率获得每一个项目的技术性效益T_i，以及根据可靠性指标获得每一个项目的可靠性效益B_i；

第二获得模块，用于根据所述加成效应函数所述项目间的关系、所述技术性效益T_i可靠性效益B_i，获得电网资源投资目标函数J；

求解模块，用于根据项目与资金的约束关系，采用遗传算法对所述电网资源投资目标函数J进行求解，获得电网投资项目。