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基于工程属性的配电网投资决策优化模型及其管理应用研究

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  • 论文编号:el2018052121371316954
  • 日期:2018-05-20
  • 来源:上海论文网
本文是一篇工程管理论文,工程管理专业培养具备管理学、经济学和土木工程技术的基本知识,高级管理人才。学生在校学习期间,要接受工程师和经济师的基本素质训练,打好工程技术、管理、经济、法律、外语及计算机应用方面的坚实基础。(以上内容来自百度百科)今天上海论文网为大家推荐一篇工程管理论文,供大家参考。
 
第1章 绪 论
 
1.1 选题背景及意义
1.1.1 选题背景
随着我国国民经济的快速发展和人民群众的生活水平日渐提高,电力能源的供应和消耗已渗透到社会发展和人民生活的各个角落,城乡用电负荷迅速增长,社会对电力的需求量越来越大,建设坚强可靠的电网显得至关重要。2015 年,国家能源局、国家发展改革委分别于 7 月份和 9 月份先后发布了《配电网建设改造行动计划(2015~2020 年)》与《关于加快配电网建设改造的指导意见》,报告中提出 2015 年-2020 年,配电网建设改造投资不低于 2 万亿元,其中 2015 年投资不低于 3000 亿元,“十三五”期间累计投资不低于 1.7 万亿元。在如此巨大的投资环境下,如何分配投资资金,确定配电网建设改造的投资优化策略,对于电网企业和国家层面都是至关重要的。配电网是电力系统最重要的组成部分,是直接输送电能到企业用户和居民用户的末端电网,其投资建设直接关系到经济的发展和居民生活水平的提高,并且关系到整个电网的安全可靠经济运行和供电企业核心竞争力的提升。为此,应不断加快配电网建设改造的步伐与力度,正如在《配电网建设改造行动计划》中制定了诸如配电网统筹规划行动、配电网技术标准体系构建及宣贯行动、城市配电网供电可靠性提升行动、农村供电能力提升行动、边远贫困地区供电行动、配电网网架优化行动、配电网装备提升行动、电能替代行动、配电网自动化建设行动、新能源及多元化负荷接入畅通行动共计 10 项专栏重点行动计划。在众多配电网建设项目中,如何进行项目的优选和排序,从而达到投资成效最优,成为电网企业亟需解决的关键问题。传统的电网规划项目由规划到计划决策时,一般由专家依据长期积累的经验,并结合可行性研究做出决策。针对高压输变电建设项目,其数量少,这种做法是可行的。但是由于配电网建设项目众多,特别是中、低压配网项目,此种决策方法很难保证科学合理,可能会导致盲目投资和资金浪费,致使配电网络不断地进行建设改造,但成效不显著。
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1.2 国内外研究现状
对于配电网投资优化问题,国内外现有的研究成果,主要分为两大类:一类是基于评价指标体系的配电网投资评价决策法,另一类是基于优化模型的配电网投资优化决策法。接下来本文分别从上述两个方面具体介绍国内外关于配电网投资优化问题的相关研究成果。层次分析法(AHP)是上世纪 80 年代由美国一位名叫 T.L.Saaty 的运筹学家提出的一种用于分析多目标决策问题的方法[1]。该方法将与决策问题相关的影响因素分解为目标、准则及方案等多个层次,然后采用定性与定量分析相结合的决策方法。它为复杂的多准则、多目标问题提供了一种简单可行的决策方法。国外学者关于 AHP 方法在电网投资评价应用方面的研究中,文献[2]介绍了基于 AHP 的多准则项目评价方法和基于效用理论函数的综合方法,并对两种方法进行了对比。文献[3]基于 AHP 和线性规划方法构建了电网投资评价模型。文献[4]基于 AHP 研究了伊朗的分布式发电技术排序问题,包括经济、技术、环境与地区主要能源四大准则。文献[5]运用模糊层次分析法结合 TOPSIS 理论研究了印度的电站选址问题,涉及成本、资源的可得性、可行性、生态环境、物理环境和社会经济发展六个准则。文献[6]针对大规模光伏发电的特点。运用 AHP 方法建立综合评价体系,通过对经济,控制和效益三个层次的分析,将优化配置电力资源的结果用于评价光伏并网系统的综合状态,为电网规划提供参考。
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第2章 配电网建设项目的工程属性分析及其投资决策优化
 
“工程属性”是一个比较宽泛的概念,它既可以指工程项目外在的自然属性,如工程规模(大型、小型)、建设周期(长期、中期、短期)等,也可以指工程项目内在的社会经济属性,如所有制属性(公有制工程、私有制工程)。本文中,针对配电网建设项目的“工程属性”概念主要是从项目建设的目的属性来定义的。具体而言,本文所提出的配电网建设项目的工程属性概念是指,针对配电网的不同需求对象,不同类别的配电网建设项目所解决的具体问题。基于此,本章以马斯洛需求层次理论为基础,对配电网建设项目所要满足的需求进行分析,明确配电网建设项目的投资驱动因素和建设目的。之后以此为依据对配电网建设项目类别进行划分,以配电网建设项目所要解决的主要问题为标准,进而明确各类别所对应的工程属性,并对各工程属性的影响因素进行分析,以支撑下文基于工程属性的配电网建设项目投资优化分析。
 
2.1 配电网建设项目的工程属性分析
根据在电力系统中发挥的作用,将电网分为输电网和配电网,而配电网是通过配电设施把从输电网或地区发电厂输送来的电能,逐级分配给电力用户,是电力系统中直接面向用户的重要部分。配电网的分类依据不同标准划分如下:按照电压等级依次分为低压配电网、中压配电网和高压配电网;按照地域服务对象依次分为农村配电网和城市配电网;按照配电线路类型依次分为电缆配电网和架空配电网。配网作为城市和农村现代化建设的基础设施,重要性日益凸显,其项目投资应在保证整体电网安全经济运行的基础上,与主网的规划和建设步调一致,根据规划目标、负荷密度、负荷性质、经济发展水平等因素划分供电区,实现城市电网规划与市政建设相配合,为地区经济发展提供有力保障,并适度超前。因此,配电网建设项目投资决策优化中,既要求获得合理的投资效益,又要重视项目建成投运是否能优化电网结构,是否能提高供电可靠性,是否能实现节能降损,获得预期的投资成效,这就要求在项目投资决策时在分析网络运行现状的基础上,全面评价不同工程属性的配电网建设项目,综合考虑不同工程属性项目对配网投资成效贡献度不同做出科学合理的投资优化决策。配电网建设项目具有如下特点:(1)配电网建设项目来源于电网规划项目库,但规划项目在具体实施时常常受到电网投资限额的影响,部分项目被推迟建设;(2)配电网建设项目建设周期长、资金需求量大,属典型的资金密集型工程项目;(3)配电网建设项目目的是为提高配网的供电能力,除了体现在对负荷的供应能力增加之外,还体现在供电可靠性提高及线损降低等方面;(4)从配电网建设项目的特点可知,在考虑其投资决策优化时,需从全网的角度,考虑多类项目对电网技术经济性的贡献程度;而技术经济满足要求的建设项目是否能实施又取决于电网的投资限额。本文所研究的配电网仅限于中压配电网,以此为前提对配电网建设项目投资决策优化模型进行研究。
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2.2 基于工程属性的配电网建设项目投资决策优化分析
传统的配电网建设项目投资优化问题,主要从技术性、经济性、协调性等方面出发,通过适当的评价方法对备选项目进行评价和排序,以确定最优的方案或组合。但是,传统的配电网建设项目投资优化问题主要存在几个问题:首先,对于各类配电网建设项目,难以确定统一有效的评价标准。不同的配电网建设项目,由于其建设的目的不同,因而运用统一的评价标准对其进行评价往往难以反映其真实的建设效果,因而也就无法获得最优的投资方案。其次,对于存在投资总额约束的配电网建设项目,其投资分配比的确定主要以区域为划分,由上级电网企业确定下级各电网企业的投资额,这样逐级划分的投资分配比往往仅体现各地方的电网总体的建设需求,而无法反映各配电网针对具体层面(如安全供电、负荷供应等)的建设需求。此外,当前配电网建设投资优化主要以单项目的评价和排序为基础,在满足投资额约束的条件下筛选符合要求的建设项目。但是,这种优化方法并未考虑到配电网的系统性,仅以单项目评价结果作为筛选标准,不利于从整体角度把握配电网发展趋势,可能会造成重复建设,造成浪费。基于此,本文在对当前配电网建设项目投资优化研究进行总结分析的基础上,结合工程属性理论,提出基于工程属性的配电网建设项目投资优化,不仅能够有效评价各配电网建设项目的实际建设效果,也能够反映各配电网具体层面的真实建设需求,进而从工程属性的角度合理规划配电网建设项目投资分配比,使得各配电网建设项目不再相互割裂,避免重复建设。#p#分页标题#e#
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第 3 章 基于工程属性的配电网建设项目投资成效评价指标 ....25
3.1 基于工程属性的配电网建设项目评价指标的确定 .... 25
3.1.1 评价指标确定的基本思路........ 25
3.1.2 评价指标确定的基本原则........ 26
3.1.3 评价指标体系的构建...... 27
3.2 基于工程属性的评价指标关联关系分析.......... 28
3.3 评价指标分析及计算 ........... 32
3.4 本章小结 ........... 38
第 4 章 基于工程属性的配电网建设项目投资决策优化模型研究 ......39
4.1 基于 TOPSIS 方法的项目群筛选 ............ 39
4.2 基于工程属性的配电网建设项目群投资决策优化模型构建 ........ 49
4.2.1 目标函数 ..... 49
4.2.2 约束条件 ..... 50
4.3 基于遗传算法的投资决策优化模型求解.......... 51
4.4 本章小结 ........... 52
第 5 章 实证分析 .....53
5.1 算例背景介绍 ............. 53
5.2 基于 TOPSIS 方法的项目群筛选结果 .... 53
5.3 配电网建设项目群投资决策优化结果.... 63
5.4 本章小结 ........... 69
 
第5章 实证分析
 
本章以福建省的福州市为研究对象,在分析电网现状的基础上,结合实际规划数据,运用本文所构建投资决策优化模型,对配网滚动规划库内项目进行优选,从而指导配网投资决策。并通过实证分析结果,验证所构建模型的实用性和有效性。
 
5.1 算例背景介绍
本文以福建省福州市供电公司为例,结合本文建立的基于工程属性的配电网建设项目投资优化决策模型,对该公司 2016 年配电网建设项目进行基于单项目排序的项目群筛选和项目群投资组合优化分析。2016 年,福建省福州市供电公司计划对辖区内的配电网进行改造,根据本文划分的六类工程属性,共拟投资 2897 个配电网建设项目。其中,负荷供应项目1317 个,网架完善项目 288 个,安全供电项目 379 个,电能质量提升项目 242 个,智能化水平项目 386 个,效益增长项目 285 个。限于篇幅,本章算例分析以部分配电网建设项目相关数据为例,运用本文所构建的模型对其进行投资优化分析,以验证模型的实用性和有效性。具体而言,本章算例分析选取负荷供应、网架完善、安全供电、电能质量提升、智能化水平和效益增长六类工程属性下各 7 个项目,共计 42 个项目的相关数据作为实证分析的基础,接下来本章具体介绍运用本文提出的基于工程属性的配电网建设项目投资优化决策模型进行投资优化分析的步骤。
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结论
 
本文在总结分析以往关于配电网建设项目投资优化研究的基础上,以工程属性为切入点,论述了工程属性理论在配电网建设项目评价方面的必要性、可行性和优势,并设计了相应的评价流程,在此基础上提出了基于工程属性的配电网建设项目群投资优化模型,并运用福建省福州市供电公司 2016 年配电网建设项目库中的有关数据对模型进行了检验,验证了模型的实用性和有效性。总体而言,本文的主要研究成果包括以下内容:
第一,将工程属性理论和配电网建设投资评价理论相结合,提出了基于工程属性的配电网建设项目投资优化思路。文章首先以马斯洛需求层次理论为支撑,层层分析了配电网建设的投资驱动因素,以此为基础对配电网建设工程属性进行了划分,并对各类工程属性的影响因素进行了分析。在此基础上,文章进一步分析了基于工程属性的配电网建设项目投资优化的必要性、可行性和优势。最后,文章提出了基于工程属性的配电网建设项目投资优化思路,并对其进行了详细的阐释。
第二,构建了基于工程属性的配电网建设项目投资成效评价指标体系。文章首先论述了指标体系构建的基本思路和原则,在此基础上构建了基于工程属性的配电网建设项目投资成效评价指标体系。之后,文章分析了各工程属性下指标间的相互关联关系,并阐述了各个评价指标的含义和计算方法。
第三,提出了基于工程属性的配电网建设项目投资优化模型。本文提出的模型主要包括两个部分:首先,运用 ANP-AEW-TOPSIS 方法对各工程属性下单项目进行排序及筛选,得到各工程属性下的配电网建设项目群;之后,设定基于工程属性的配电网建设项目群投资优化目标函数和约束条件,对前述项目群进行投资优化分析,得到最终的基于工程属性的配电网建设项目群投资优化结果。
第四,以福建省福州市供电公司 2016 年配电网建设项目库中的相关项目数据为支撑,运用本文所提出的基于工程属性的配电网建设项目投资优化模型进行投资优化分析,结果表明本文所提出的优化模型能够对该电网公司项目库中的配电网建设项目进行投资优化,且经过本文所提出的模型优化之后,所得到的基于工程属性的配电网建设项目群具有较好的投资成效。因此,可以验证,本文所提出的基于工程属性的配电网建设项目投资优化模型具有实用性和科学性。
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参考文献(略)
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