Investment Decision Evaluation of Distribution Network Construction Project Considering Risk
杜轩①② DU Xuan；孔珍珠① KONG Zhen-zhu；廖天怡① LIAO Tian-yi
（①三峡大学机械与动力学院，宜昌 443002；②三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室，宜昌 443002）
（①College of Mechanical & Power Engineering，China Three Gorges University，Yichang 443002，China；②Hubei Key Laboratory of Hydroelectric Machinery Design & Maintenance，College of Mechanical & Power Engineering，Yichang 443002，China）
摘要：随着电网建设与改造项目投资力度的加大，电力投资公司面临着巨大的投资挑战，为了提高投资效益、减小投资风险，同时满足施工单位的技术要求以及基本的社会需求，本文在原有经济性和技术性指标体系的基础上引入投资风险和社会影响两大因素，建立了一套完善的配电网建设项目投资决策评价指标体系，并结合欧式贴近度、灰色关联度修正传统理想解法（TOPSIS）的贴近度，通过贴近度的二次根式相乘来确定评价对象决策值，据此量化描述电网规划的效果，实现多个规划项目之间的比较，进而完成项目投资优选。最后，通过实际案例的计算分析了风险对项目投资决策的影响，证明了本文改进方法的有效性与准确性，为配电网投资提供了一套科学、客观的决策理论。
Abstract: The paper is to consider the risk of distribution network construction project investment decision-making evaluation, in order to improve the investment benefit and reduce the investment risk, at the same time satisfy the requirements of the construction units and basic social needs, introduces investment risk and social influence to establish a set of perfect evaluation index system on the basis of the existing economic and technical index system. Combining European degree and grey correlation degree, the traditional TOPSIS is improved, and the decision value is determined through the multiplication of quadratic roots. According to the result, the implementation effect of the investment planning is described quantitatively, and the comparison between the planned and the current is realized, which optimized the investment project. By the actual case analysis, the effectiveness of this evaluation method is proved, which provides an effective decision-making method for the investment of distribution network.
关键词：配电网建设；投资决策；风险指标；理想解法
Key words: distribution network construction；investment decision；risk indicator；TOPSIS
中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）35-0065-05
0 引言
充足的电能是人类生产、生活的基本保障，近年来，随着经济水平的好转，人们对电能的需求飙升，导致现有的配电系统已经不能满足日益增长的电能需求。目前国家采取对电网的改造和建设加大投资力度、扩大投资规模的系列措施，无疑给电力投资公司带来很大的压力，为了增强投资的准确性与安全性，电网建设项目投资决策评价越来越受重视。
现有的关于配电网建设项目投资决策的评价指标体系和评价方法研究有很多。文献[1]主要从经济性、技术性和社会性三个方面分析项目投资决策的影响因素。文献[2]建立供电可靠性、供电质量、供电能力、短路电流水平、经济性五个方面的评价指标体系，并提出一种主观专家权重和客观熵权相结合的综合权重计算方法，克服了投资决策的主观性。文献[1-2]所构建的决策体系侧重于经济性、技术性目标，对项目建设前的评价，缺乏对投资风险以及投资影响等方面的考虑，不能形成一套完善的评价指标体系。文献[3]采用鱼骨图法建立投资决策评价指标体系，根据欧式贴近度、汉明贴近度、灰色关联度三者的综合贴近度来进行项目的优选。文献[4]提出层次分析法和网络分析法相结合的决策方法确定项目的优先次序。文献[3-4]克服单一评价方法的缺陷，将多种评价方法组合优化为项目排序，但未能准确的描述项目建设效果。
虽然项目投资决策评价现已普遍展开，但目前仍没有一套合理可行的评价指标体系，评价工作缺乏有效的评价方法，不能量化描述配电网建设项目的实时效果。针对这些问题，本文构建一套考虑经济、技术、风险以及社会影响的配电网项目投资决策评价体系，建立改进理想解法的评价模型，使之能够有效的预知项目建设效果，实现投资项目优选，明确未来投资导向。
1 评价指标的选取
配电网投资决策评价是配电网投资建设计划的依据[5-8]，为了提高投资效益、减小投资风险，需要对配电网投资决策的科学合理性进行检验，同时项目的建立也要满足施工单位的技术要求以及基本的社会需求。考虑以上因素建立关于项目经济效益、技术水平、投资风险、以及对社会及环境带来的社会影响四个方面的配电网建设项目投资决策指标体系。本文提出的投资决策指标体系的内容如下表1所示。
1.1 经济效益
尽管配电网的改造与建设是为了满足一定的社会需求，但作为企业存在的形式，电力公司同样也是以营利为目的的商业机构，因此在投资决策时首先要重点考虑的就是配电网建设项目所能带来的经济效益，只有保证了企业的投资是“有利可图”的，项目才有进行的必要性。配电网建设项目的经济性需综合考虑该项目的投资支出和投资收益，投资支出包括项目建设投资成本和运行维护成本；投资收益指标主要有动态投资回收期、内部收益率、净利润率。这些指标都是作为项目经济性分析的重要参考指标。
1.2 技术水平
配电网建设项目技术水平反映了电网建设项目的效果实现情况，技术水平要求太高会增加项目的投资建设成本，技术水平要求太低则不能满足电能增长需求，无法实现电网建设的意义。因此，技术水平指标的选择将直接影响项目的可行性，必须认真选取确定。而判断电网效果的优劣主要体现在供电能力是否强劲、网架结构是否合理，装备设施是否先进等方面，故本文综合考虑项目建成的供电能力、网架结构、装备设施三个方面的影响，来评价电网建设项目的效果目标的实现程度。
1.3 投资风险
配电网建设项目开发周期长，资金投入规模大，同时受经济、技术、政策等多方面影响，使电网投资过程中面临着极大的不确定性[9]，存在很大的投资风险，导致建设项目的实际收益与预期收益存在偏离。由于投资风险受众多不可控因素的影响，只有全面、准确地发现并识别风险类型，才能衡量投资风险给项目建设带来的影响。另外，由于国家目前处于加强电网建设与改造阶段，为了保证未来电网的服务质量，政府对电网建设项目大多是支持态度，故在此不考虑政策变化带来的投资风险影响，而主要从经济市场变化和技术因素两个方面引起的投资风险进行分析。
1.4 社会与环境影响
社会影响评价，是从社会方面来评价配电网建设项目，主要考察配电网建设项目对其所涉及区域范围内的经济拉动情况和促进就业情况。环境影响评价，从节能和环保两个方面出发，一方面要保证项目对环境影响在允许范围内，另一方面项目的建设应提高资源利用率，实现项目建设的资源节约。
2 投资决策评价模型
项目投资决策评价是为了解决投资过程中多个投资项目的优选，通过将多个项目决策值的量化排序，对不同规划项目进行对比，以突出不同规划项目的优缺点，为决策者提供科学的指导依据。现有评价方法中，TOPSIS法是一种多目标决策方法，可以求出多个评价对象与理想目标之间的接近程度，据此作为方案优劣程度的判断依据，常用于公司效益评价、项目样本优选、项目规划决策等领域[10]。传统的TOPSIS法使用距离来计算评价对象与正、负理想解之间的贴近度，而距离仅能反映数据曲线间的位置关系，不能体现数据内部关联性，在指标数据相差较大的情况下，只要评价对象和理想目标之间的距离贴近仍会出现评价对象优劣相近的结果，造成较大的误差。此外，TOPSIS的贴近度排序不能很好地反映评价对象之间的优劣，因此本文将结合欧式贴近度、灰色关联度来修正传统的贴近度，并通过贴近度的二次根式相乘来确定评价对象决策值。建立评价模型的步骤如下：
Step 1 样本数据无量纲化处理；由于本文建立的评价指标体系同时存在定性指标和定量指标两种数据类型，故首先需对定性指标通过量化手段转换成定量数据，本文定性指标的数据结果是通过与专家的多次问卷调查统计所得；其次各指标间数据属性以及数据单位不同，需要对样本数据进行无量纲化处理，将各种类型的数据转换成可以直接比较的数据格式。其中，数据x■■（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n）是第i个样本中第j个指标的数值，处理方法如下：
正向指标处理：■ （1）
逆向指标处理：■ （2）
其中，正向指标是指指标数值越大属性性能越好的指标；逆向指标是指指标数值越小属性性能越好的指标。
Step 2 样本数据归一化处理；
■ （3）
Step 3 指标权重的确定；权重确定方法有主观权重法和客观权重法两类，主观权重计算对决策者的经验要求较高，且受外界条件变化的影响较大，故本文采取常用的客观权重计算方法—熵权法来确定各指标的权重。权重计算过程如下：
第j个指标的熵值：
■ （4）
则第j个指标的熵权：
■ （5）
Step4 计算加权规范化矩阵R；基于归一化后的数据矩阵P和综合权重向量W，建立加权规范化矩阵■，其中■。
Step5 确定正理想解集和负理想解集；取所得R中各项指标元素的最大值构成正理想解集■，各项指标元素的最小值构成负理想解集为■。
Step6 计算样本与理想解集对应参数的欧式贴近度；
与正理想的欧式贴近度：
■ （6）
与负理想的欧式贴近度：
■ （7）
Step7 计算样本与理想解序列对应参数的灰色关联度；
①计算第i个样本与正理想解集关于第j个指标的灰色关联系数，计算式如下：
■（8）
其中，ρ∈[0，1]为分辨系数，一般取0.5。则各样本与正理想解集的灰色关联系数矩阵为：
■ （9）
第i个样本与正理想解集的灰色关联度为：
■（10）
②计算第i个样本与负理想解集关于第j个指标的灰色关联系数，计算式如下：
■ （11）
则各样本与负理想解集的灰色关联系数矩阵为：
■ （12）
第i个样本与负理想解集的灰色关联度为：
■ （13）
Step8 确定综合接近度；将灰色关联度看作对贴近度的影响因子，运用乘法原理来修正传统的贴近度。合成后的数值结果越大，则贴近度的求解结果与正理想解或负理想解之间的距离越接近。
■（14）
■（15）
Step9 确定方案的综合决策值；
■（16）
基于上述步骤，确定评价对象到正、负理想解的综合逼近程度，并通过贴近度二次根式的乘法来确定评价对象决策值，为评价对象进行综合排序。其中，计算的决策值越小，评价样本就越接近理想解的程度，项目建设效果也就越好。该模型除了可用于不同项目间的评价，实现项目实施效果的量化描述，对各规划项目进行横向比较，还可用于同一项目中多方案的评价，实现规划方案之间结果对比，突出不同规划方案的优缺点。
3 案例分析
以A市为例，针对现状配电网供电能力不足、供电质量不稳定、电能损耗严重等现象，为完善配电网系统，现拟对A市进行配电网项目的建设与改造，提出了三个不同的规划项目，但由于经济、资源等诸多方面的限制，只能选取部分项目进行配电网系统改造计划的实施。针对以上现象，采取本文提出的决策方法完成多个项目间的评价，实现对各规划项目横向比较，明确指导配电网建设项目的投资决策。各项目指标值如表2所示。
■
通过数据的规范化处理后，根据熵权计算公式，求解出各指标的权重分布，熵权计算结果如下：
■
再分别计算欧式贴近度与灰色关联度，将灰色关联度看作对贴近度的影响因子，结合欧式贴近度计算综合贴近度。各项贴近度计算结果如表3所示。
■
由所得综合贴近度值，进行样本投资决策值计算，并将其与传统理想解法求解的决策结果进行对比，结果如表4所示。
■
根据本文提出的改进方法计算各项目决策值，由决策值越小样本越优的排列原则，通过决策值排序结果c1<c2<c3，可知方案A所提出的项目建设方案投资效益好，投资风险小；而方案C提出的项目建设方案效果最差。将改进方法与传统理想解法的决策结果对比，两种方法求解的项目优劣排序基本一致但略有差异，对于方案A的排序相同，而方案B和C的排序不同，参考求解的欧式贴近度与灰色关联度数值，发现两组数据中项目B与正理想解的贴近度要大于项目C，而与负理想解的贴近度小于项目C，故项目B较项目C更贴近正理想解而偏离负理想解，项目B效果优于项目C，与本文改进方法的排序结果相同；另外，如图1所示，将改进方法与传统理想解法的决策值进行对比，传统理想解法不同评价对象间的决策值偏差大，这是因为传统理想解法为了使决策者能直观地做出判断，侧重反映评价对象各项指标间的突出性，而后果则是使决策误差偏大甚至导致决策失误，而本文采取欧式贴近度与灰色关联度相乘来修正传统单一贴近度的方法，使贴近度更均衡，更符合实际，保证了决策结果的准确度，具有更高的可信度。综上，本文改进方法能优化投资决策排序结果，使决策结果更精确，对项目投资决策评价合理有效。
在改进方法合理有效的基础上，采用本文改进方法，再次计算不考虑风险情况下的评价对象的投资决策值，计算结果依次为：
■，将其与上文考虑风险计算所得的决策值进行对比，如图2所示。在不考虑风险的情况下，项目B的决策值变小，而项目A和项目C的决策值变大，由决策值的不同变化趋势，可知投资风险会对项目的投资决策产生影响，体现了考虑风险指标体系的有效性与现实意义，能够给决策者带来更综合全面的投资科学性依据，为投资决策的准确性与安全性提供保障。
4 结束语
本文是考虑风险的配电网建设项目投资决策评价，为了提高投资效益、减小投资风险，同时满足施工单位的技术要求以及基本的社会需求，在原有经济性和技术性指标体系的基础上引入投资风险和社会影响因素，建立了一套完善的电网投资决策的评价指标体系。另一方面结合欧式贴近度、灰色关联度修正传统理想解法的贴近度，并通过二次根式的乘法来构建决策评价模型，计算评价决策值，为项目决策提供依据。该模型除了可用于不同项目间的评价，实现项目实施效果的量化描述，对各规划项目进行横向比较；并可用于同一项目中多方案的评价，实现规划方案之间结果对比，突出不同规划方案的优缺点。
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