基于直觉模糊集理论的柔直工程造价风险评价模型研究

梁敏欣 LIANG Min-xin；张琦 ZHANG Qi

（广东电网有限责任公司广州供电局，广州 510000）

0 引言

随着我国大规模开发风电、光伏等可再生能源，在要求外送通道中可再生能源电量占比50%以上要求下，常规的交流送出方式由于无法满足远距离输送，规模小、造价高等问题，存在一定限制[1，2]。柔性技术能够填补交流送出方式无法大规模外送需求等特点，在张北柔性直流电网等工程中得到了较好的应用[3，4]。因此，亟需结合柔性技术特点，多维度挖掘影响电网工程的风险因素，规避电网工程的造价风险。

近年来，许多学者针对考虑柔性技术的电网工程展开了研究。文献[5]以±320kV 厦门柔性直流输电科技示范工程为研究对象，揭示了换流变阀侧单相接地故障时，网侧交流断路器无法快速切除故障和网侧单相接地短路电流超标两个问题。文献[6]指出了柔直系统无法主动调节系统输送的有功功率、风电机组调节过慢而导致的直流侧过压问题，而实际工程中通过采用耗能装置进行辅助调节。文献[7]针对柔直换流站连接弱交流电网外环控制器参数解析计算及其限制因素分析展开了研究。还有一些学者考虑柔直技术下的电网工程造价水平展开了研究。文献[8]对电网工程全过程造价咨询的概述进行分析，提出了电网工程各阶段的工程造价管理对策。文献[9]利用统计分析技术对电网生产技术改造工程造价风险展开了评估。文献[10]指出了电网工程投资规模大、采购计划复杂、施工周期较长等现实因素，揭示了电网工程造价管理存在的问题。文献[11]给出了海上柔性直流送出系统典型方案的单位容量投资水平以及投资构成，提出了海上柔性直流送出系统造价水平控制的关键因素和要点。通过上述研究成果可知，从柔性技术参与电网工程展开研究的同时，指出了在电网全过程造价管理中将面临诸多问题，需加以关注和深入研究。

基于此，现有研究成果着重探讨了柔直工程下的技术、经济层面带来的相关问题，但是工程全过程造价也是一个关键问题。本文结合柔性技术下的电网工程特性，从前期决策风险、设计准备风险、建设施工风险、生产运行风险四个维度识别了工程造价风险指标，利用直觉模糊集理论对处理不确定指标展现的相关优势，建立了电网工程造价风险评价模型，选取某示范工程进行算例分析，有效验证了提出模型的有效性和可行性。

1 构建柔直工程的造价风险评价指标体系

1.1 柔直工程造价特点

相较于常规直流输电而言，柔直工程建设时间较短、输送功率较小（3-1000MW）、占地面积小，向无源网络送电，但是柔直工程单位建造成本较高[12]。基于柔直工程全过程精准分析其造价水平，如图1。

由图1 可知，在柔直工程造价管理整个过程中，前期决策阶段对整个工程起到了关键作用，能够指导后续阶段的健康发展；初步设计阶段由设计单位提供柔直工程设计方案，避免出现偏差，增加柔直工程造价水平；竣工阶段将是整个柔直工程的结尾步骤，对整体柔直工程进行成本结算、评价审查。

1.2 柔直工程造价风险评价指标体系

本文基于柔直工程全过程造价管理特点，从前期决策、设计准备、建设施工、竣工验收四个维度考虑9 个风险评价指标，设计柔直工程造价风险评价指标体系[13]，具体见表1。

表1 柔直工程全过程造价风险评价指标体系

2 基于直觉模糊集理论建立柔直工程造价风险评价模型

2.1 直觉模糊集理论

20 世纪初，Atanassov 学者在模糊理论基础上，考虑了“犹豫”状态，能够有效提高其评价精度，即直觉模糊集理论，如下所述[14]。

式中，A 为直觉模糊数。

定义2：X 中元素x 属于A 的犹豫度或不确定度，即：

2.2 建立评估模型

2.2.1 构建直觉模糊判断矩阵[15]

在柔直工程造价风险评价指标体系中，对从属于上一层每个指标的同层指标进行两两比较，得到直觉模糊判断矩阵，即：

其中，i 和j 表示直觉模糊判断矩阵的行和列。

为量化描述柔直工程造价风险评价指标的重要性程度，定义相应的评分标度[12]，即直觉模糊数，见表2。

表2 评价标度及其含义

2.2.2 检验一致性及修正

对直觉模糊判断矩阵进行一致性检验[14]，即：

2.2.3 计算指标权重

根据直觉模糊一致性判断矩阵，计算各指标对上一层的权重[14]，即：

2.2.4 综合风险评估，进行信息集结和加权处理，即：

得到柔直工程造价风险的综合评价，即：

3 算例分析

为验证提出模型的有效性和选取指标的合理性，选取了某典型柔直工程示范项目进行算例分析。

本文首先邀请6 位同行业专家依照表2 给出了评分标度，得到典型柔直示范工程初始数据，经算术平均得出典型柔直工程各层指标间的直觉偏好关系，具体如下：

①构建一级指标的直觉模糊判断矩阵，即：

②构建二级指标的直觉模糊判断矩阵，即：

同理，可得到其他指标的直觉模糊判断矩阵。对上述直觉模糊矩阵进行变换后，得到直觉模糊一致性判断矩阵，即：

同理，计算出各个指标的权重基础上，每个指标的总权重，即：

得到柔直工程的总权重，见表3。

表3 总权重表

进一步对柔直工程示范项目进行信息集结，即：

得到，该柔直工程示范项目的综合评价值，即：

在此基础上，进一步判断各指标对柔直工程示范项目产生的影响程度，具体见表4。

表4 一级指标对柔直工程产生的影响程度

由表4 可知，影响该柔直工程的指标顺序，即A3≻A4≻A1≻A2，也就是说建设施工风险对柔直工程的综合效益产生较大影响，依次是竣工验收风险指标、前期决策风险指标、设计准备风险指标等。因此，柔直工程项目的全面投资建设更加注重工程内部带来的影响，应加以管控，尽可能降低柔直工程带来的风险。

4 结论

全面评价柔直工程造价风险，为柔直工程的造价管控提供有益的探索。通过深入分析柔直工程全过程造价特性，得到了如下结论，如下所述：①从前期决策风险、设计准备风险、建设施工风险、竣工验收风险四个维度考虑了9 个造价风险指标，设计了柔直工程造价风险评价指标体系。②基于直觉模糊集理论对处理不确定指标权重具有显著优势，本文建立了柔直工程造价风险评价模型，并选取典型柔直工程展开实例分析，指出影响柔直工程内部各个指标对其造价水平产生巨大的影响。