沈阳市中高档住宅供电配套设施容量影响因素的模糊聚类分析

张沈生,任姗姗,潘东旭(沈阳建筑大学管理学院，辽宁 沈阳 110168)

随着人们的物质生活水平和精神文化水平的提高，居民对住宅小区的质量、美观、舒适程度等也提出了更高的要求。供电配套设施作为住宅基础配套设施的重要组成部分，其容量确定是否合理，直接关系到住宅小区供电配套设施的规划设计及配置。如果容量确定过大，相应的供电配套设施投入就高，造成资源的不必要浪费；而容量确定过小，就会严重影响居民的生活质量和安全，也会增加供电企业的维修管理费用。因此，确定中高档住宅供电配套设施容量的主要影响因素，为其合理设置提供理论依据，可以促进社会资源的合理配置，为居民生活质量的提高提供保障。

1　中高档住宅小区界定

中高档住宅小区是由较高级住宅构成，主要户型面积适中，园区环境、配套设施与高档住宅小区相比较差一些，比如高层、多层普通住宅等，而本研究认为别墅不在讨论范围。

中高档住宅小区的特点是：① 主要户型面积为 90 m2～120 m2；② 用电量较大，通常家用电器品种多，业主对电力消费的费用的敏感程度一般；③ 社区容积率适中；④社区内配套设施种类多，除物业管理外还有银行、店铺、超市、餐馆等；⑤ 社区对供电可靠性要求高；⑥ 社区对环境要求较高，供电配套设施不向外裸露，且景致较优美。

中高档住宅小区的主要消费对象是中等收入阶层，主要包括：政府公务员、各类研究机构人员、金融证券行业职员、教师、医生、企事业单位的干部、企业初中级管理人员和个体从业者，年龄大多在 30～50 岁之间，有稳定的收入，还贷能力和信用等级比较好，边际消费倾向居中，消费类型正在从小康型向富裕型转变。

2　中高档住宅供电配套设施容量影响因素分析

(1) 居民影响因素。居民是住宅小区电力的主要使用者。随着科技水平的进步和居民对生活品质需求的提高，家用电器的种类日益增加，在住宅供电配套设施容量满足城市居民用电量需求的同时，城市居民也应拥有良好的节能意识和节能行为。

中高档住宅供电配套设施容量的居民影响因素包括居民收入水平、供电可靠性、电器产品发展水平以及居民用电习惯 4 个方面的内容。

(2) 开发企业影响因素。开发企业主要负责沈阳市住宅区供电配套设施的建设过程，而供电配套设施容量越大，其材料、设备的购置等费用就会越高，开发企业的利润就会因此降低。中高档住宅供电配套设施容量的开发企业影响因素包括供电配套设施投资、供电设施施工进度以及供电设施规划布局 3 个方面的内容。

(3) 供电企业影响因素。沈阳市住宅供电配套设施容量规划设计主要由供电企业负责，住宅供电配套设施的日常维修更是离不开供电企业的服务。在供电配套设施容量设置过程中，如果过大，所产生的无功功率就会偏大，供电企业所承担的成本也会增多，其经济效益就会降低。中高档住宅供电配套设施容量的供电企业影响因素包括供电设施故障率、供电服务水平、供电规划设计以及供电经济效益 4 个方面的内容。

(4) 政府影响因素。住宅供电配套设施容量涉及多方面内容，对城市居民生活影响巨大，它的合理确定离不开政府层面的支持。通过制定完善的政策以及供电规划可以为住宅供电配套设施容量的合理确定创造良好的外部环境。反之，对其合理确定会产生阻碍，给居民生活带来隐患。中高档住宅供电配套设施容量的政府影响因素包括环境保护力度、资源节约重视程度、电力科技发展促进程度以及政府供电规划4个方面的内容。

3　供电配套设施容量影响因素指标体系构建

为了便于沈阳市住宅供电配套设施容量主要影响因素的确定，将沈阳市住宅小区供电配套设施容量确定过程中受到的居民、开发企业、供电企业及政府方面的影响因素进行归纳综合。以沈阳市住宅小区供电配套设施容量的合理确定作为目标层 A，将以上 4 个方面作为准则层 B，将居民收入水平、供电可靠性、电器产品发展水平、居民用电习惯、供电配套设施投资、供电设施施工进度、供电设施规划布局、供电设施故障率、供电服务水平、供电规划设计、供电经济效益、环境保护力度、资源节约重视程度、电力科技发展促进程度、政府供电规划、相关政策等 16 个影响因素作为因素层 C，从而构建出具有层次性的沈阳市住宅小区供电配套设施容量合理确定的指标体系，见图1。

图1　沈阳市住宅小区供电配套设施容量影响因素指标体系

4　供电配套设施容量影响因素模糊聚类构建

4.1　模糊聚类方法概述

传统的聚类分析一般是采取硬性划分的办法，但由于现实生活中很多对象之间并没有非常严格的属性，因此本研究将模糊理论与聚类分析相结合，形成了模糊聚类分析方法。模糊聚类分析方法的基本步骤如下：

(1) 数据标准化。选取指标或者因素作为论域 U={u1,u2,u3,…,un}，其中 ui通过一组数据来表示，即 ui=(xi1,xi2,…,xim)(i=1,2,…,n) ，从而形成论域的评分矩阵 X=(xij)n×m。

由于在实际问题中，指标或者因素由于量纲的不同存在着较大程度的数量差异，导致不同指标或者因素无法在量上进行直接比较。因此，需要对原始评分矩阵进行标准化处理。数据标准化需经过标准差转换和极差转换两个步骤，具体计算过程不做详细叙述。

(2) 模糊相似关系矩阵建立。论域 U={u1,u2,u3,…,un}，其中每个指标或者因素为一个样本，建立 U 上的模糊相似关系矩阵 R=(rij)n×m的计算可采用绝对值倒数法，其计算方法如式(1)所示。

通常情况下，可令式中 C 取值为 0.1。

(3) 模糊聚类。为了进行模糊聚类，需要将模糊相似关系矩阵 R 转化为模糊等价矩阵 R＊=(rij＊)n×n，即将 R 进行布尔传递包计算，依次求平方：R→R2→R4→…。当第一次出现 R2k=Rk时，表明 Rk已经具有传递性，Rk就是所求的模糊等价关系矩阵 R＊=(rij＊)n×n。

将 R＊ 中的数值从大到小排列，λ 按该排列依次取值，可得不同阈值 λ 下的布尔矩阵，见式(2)。

Zλ=(zij)n×n，

在λ水平下，当布尔矩阵 Zλ中出现两列及两列以上的列值完全一致时，可认为这些列所代表的指标或者因素具有良好的相似性，可将其并为一类。一般情况下，λ越大，分类越细；反之，分类越粗，进而可形成动态聚类图。通过对动态聚类图的分析可以把离群指标或者因素分离出来，结合具体问题的实际情况，选择划分最为合适的分类作为模糊聚类分析的最终结果。

4.2　数据获取

本研究通过设计调查问卷，采用向供电配套设施相关专业人士发放调查问卷的方法来获取有关数据。问卷发放对象主要包括政府主管部门、高校科研机构、相关企业的管理人员、技术人员等。所设计的调查问卷采用 1～5 语义差异量表，将各因素对沈阳市住宅小区供电配套设施容量的影响程度分为 5 个级别，分别为“很大”、“较大”、“一般”、“较小”、“很小”。量表中要求被调查者基于沈阳市供电配套设施现状以及个人的专业知识，依据各因素对沈阳市住宅小区供电配套设施容量的影响程度进行打分。本研究通过采取电子邮件、现场调研等方式共发放调查问卷 390份，收回试卷 306 份，问卷回收率为 78.5%，经过整理，得到有效问卷 282 份，有效问卷率达到 72.3%，符合统计上最低问卷有效率不低于 50% 的要求。

4.3　数据标准化

将沈阳市中高档住宅小区供电配套设施容量确定过程中所受到的居民、开发企业、供电企业、政府 4 个方面的影响因素作为讨论范围，以沈阳市中高档住宅小区供电配套设施容量影响因素调查问卷为依据，将有效调查问卷中选择 5 个级别影响程度的人数作为该影响因素重要性程度的评分，从而得到影响因素的评价得分矩阵 X=(xij)25×5。根据式 (1)、式 (2)、式 (3) 对数据进行标准化处理，从而得到沈阳市中高档住宅小区供电配套设施容量影响因素标准化矩阵X"=(x"ij)25×5，见表1。

表1　沈阳市中高档住宅小区供电配套设施容量影响因素标准化矩阵

4.4　模糊相似关系矩阵建立

以沈阳市中高档住宅小区供电配套设施容量影响因素标准化矩阵为基础，采用式 (3) 对标准化矩阵进行处理，按照居民影响因素、开发企业影响因素、供电企业影响因素、政府影响因素 4 个类别分别建立相应的模糊相似关系矩阵。

4.5　λ值的确定

(1) 居民影响因素模糊聚类：利用 MATLAB 7.0 软件求解居民影响因素模糊等价矩阵。

由于各因素对沈阳市中高档住宅小区供电配套设施容量的影响程度为“很大”、“较大”、“一般”、“较小”以及“很小”的得分分别是 5 分、4 分、3 分、2 分和 1 分，因此利用标准化矩阵可得居民影响因素的综合得分。结合综合得分及动态聚类图，将居民影响因素在 λ=0.332 水平下分为 3 类，模糊聚类结果见表2。

表2　居民影响因素模糊聚类结果

(2)开发企业影响因素模糊聚类，同样采用采用MATLAB 7.0 软件得开发企业影响因素的模糊等价矩阵。利用标准化矩阵计算开发企业影响因素的综合得分。结合综合得分及动态聚类图，将开发企业影响因素在 λ=1 水平下分为 3 类，模糊聚类分析结果见表3。

表3　开发企业影响因素模糊聚类结果

(3) 供电企业影响因素模糊聚类：利用标准化矩阵计算供电企业影响因素的综合得分。结合综合得分及动态聚类图，将供电企业影响因素在 λ=0.169 水平下分为 3 类，模糊聚类分析结果见表4。

表4　供电企业影响因素模糊聚类结果

(4) 政府影响因素模糊聚类：利用标准化矩阵计算政府影响因素的综合得分。结合综合得分及动态聚类图，将政府影响因素在 λ=0.234 水平下分为 4 类，模糊聚类分析结果见表5。

表5　政府影响因素模糊聚类结果

5　计算结果分析

5.1　计算结果汇总

将以上对沈阳市中高档住宅小区供电配套设施容量 4个方面影响因素的聚类分析计算结果进行归纳整理，将模糊聚类结果的第一类别因素作为主要影响因素，将模糊聚类结果的第二类别因素作为次主要影响因素，其余为次要影响因素供电设施施工进度。

5.2　主要影响因素分析

(1) 供电可靠性。中高档住宅小区主要户型面积相对也较大，小区户数相对较多，居民收入相对较高，家用电器种类也较多，用电需求较大，且对电力消费相对不敏感。因此，对于中高档住宅小区居民，保障其供电可靠性，是供电配套设施容量确定的第一首要前提。

(2) 供电配套设施投资。沈阳市住宅小区供电配套设施投资，通常情况下是由开发企业进行投资建设。根据辽宁省政府颁布的《关于新建住宅供电工程建设收费标准的通知》，开发企业对供电配套设施的投资包括所有供配电设施的设计、材料和设备的购置、安装、调试、运行等费用。供电配套设施容量越大，材料、设备的购置等费用就会越高，开发企业的利润就会从而降低。开发企业遵循企业利益最大化的原则，在满足居民用户正常供电配套设施容量需求的基础上，会尽量降低供电配套设施容量，从而减少材料、设备购置等费用，以获得更大的利润。因此，开发企业的供电配套设施投资对于沈阳市中高档住宅小区供电配套设施容量有较大影响。

(3) 供电设施故障率。中高档住宅小区在住宅小区中的比例所占最大，因此整体的用电需求最多。对于供电企业，要充分保证中高档住宅供电设施故障率低，可以减少维修管理费用。根据已建成的中高档住宅小区出现的供电配套设施的故障率，为多大的供电配套设施容量能够满足中高档住宅消费对象的需求提供依据。

(4) 电器产品发展水平。随着科技水平的进步和居民对生活品质需求的提高，中高档住宅小区家用电器的种类和数量日益增加，其增长势必会受到供电配套设施容量的制约。若供电配套设施容量不能满足居民家用电器对电量的需求，易导致居民用户跳闸等状况，甚至会导致住宅小区整体供电系统的损坏，极大地影响居民正常的生活。因此，家用电器发展水平在一定程度上影响着供电配套设施的容量确定。

(5) 资源节约重视程度。政府对资源节约的重视程度极大地影响着电力资源的合理配置。在住宅小区供电配套设施建设过程中，若住宅小区供电配套设施容量确定的过大，则相应的供电配套设施投入就过大，从而造成了资源的不必要浪费。中高档住宅小区在住宅小区中所占比例较大，如果能加强对中高档住宅小区的电力资源节约，可以在很大程度上提高整体资源的节约。因此，政府对资源节约重视程度是影响住宅小区供电配套设施容量的一项重要因素。

(6) 供电经济效益。如果供电配套设施容量设置的过大，所产生的无功功率就会偏大，供电企业所承担的成本相应增多，经济效益就会降低。反之，供电企业所承担的成本就会降低，供电经济效益就会提高。因此，在住宅小区供电配套设施容量的确定过程中，供电企业的供电经济效益也是一项重要因素。

6　结 语

运用模糊聚类方法，分析沈阳市中高档住宅供电配套设施容量的主要、次主要以及次要影响因素，提出在中高档住宅供电配套设施容量设计时，应该重视供电可靠性、供电配套设施投资、供电设施故障率、电器产品发展水平、资源节约、供电经济效益，为满足中高档住宅消费者的生活需要，提供合理的供电配套设施容量。

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