大城市周边地区组团发展策略背景下的配电网评价方法

摘要

一种大城市周边地区组团发展策略背景下的配电网评价方法。其包括组团基本数据收集、组团类比匹配、电网评价体系制定、叶属性评分、组团综合评分计算等步骤。本发明提供的大城市周边地区组团发展策略背景下的配电网评价方法，契合我国城镇化建设深化时期城市周边区域组团发展的特点，以组团为单位对电网进行评价，通过类比组团的地域因素、经济状况、土地配置与负荷密度等属性选取相似组团，并将其评价体系融合，可以快速制定更具可信度的评价指标体系与评分标准。

说明书

技术领域

本发明属于城市配电网分析、评估、规划与优化技术领域，特别是涉及一种大城市周边地区组团发展策略背景下的配电网评价方法。 

背景技术

大城市周边地区组团发展是近年来针对城镇化发展中突显的中心城区拥挤、用地矛盾突出及成本上升迅速等问题而提出的城市规划新思路。不同于传统的卫星城式的城市空间拓展方式，大城市周边地区的组团是以大城市主城区为母体，以一定聚集产业为支撑的承接中心城区某一种或几种专门职能，分流大城市人口和聚合乡村资源，功能设施齐全，生态环境优美，综合发展的地域功能综合体。组团具有明确的功能定位和一定的独立性，将成为未来电网规划、运行、评价工作的单位。在大城市由单中心向多中心城市演进的今天，我国不少大城市都采取了组团发展的战略，如青岛市、佛山市、中山市、郑州市等，均明确提出了各组团的功能定位，很大程度上清晰化了城市各区域内产业结构、土地利用的发展方向，以及相应的区域电网规模、负荷密度与负荷特性。 

针对于当前城市空间拓展的这一特点，城市配电网规划应当利用好组团规划所带来的便利，而作为配电网规划的重要内容，配电网规划的评价方法也应相应地做出改变，以适应我国城市建设与配电网建设的发展。目前有关配电网评价的研究多侧重于电网规划综合评价方法的研究，完整的评价体系主要包括评价指标的选取与指标体系的建立，指标权值、评分标准的制定以及评分的计算方法。 评价方法主要采用层次分析法(AHP)，已经比较成熟；对于评价指标的选择和指标权值、评分标准的制定，传统的综合评价方法主要依靠经验和专家建议，或者与其他处于相同发展阶段的城市进行类比。组团式发展的出现使得通过类比制定评价体系的方法具有了更有价值的参考标准，有利于城市电网评价工作快速、有效地完成。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种大城市周边地区组团发展策略背景下的配电网评价方法。 

为了达到上述目的，本发明提供的大城市周边地区组团发展策略背景下的配电网评价方法包括：包括按顺序执行的下列步骤： 

步骤1)组团基本数据收集：以组团为评价单位，从政府部门及电力公司相关部门的组团资料库中收集组团的基本数据，包括地域因素、经济状况、功能规划、土地配置与负荷密度数据,得到组团属性表； 

步骤2)组团类比匹配：根据待评价组团的基本数据，与组团资料库中的备选组团进行类比，选出相似度最高的若干个组团作为匹配项加以参考； 

步骤3)电网评价体系制定：综合各个相似组团的电网评价体系，同时考虑组团所处的地理位置与发展阶段，制定待评价组团的评价指标体系，评价指标体系包括评价指标、指标权重和叶属性评分标准； 

步骤4)叶属性评分：根据评价体系进行单项指标叶属性评分； 

步骤5)组团综合评分计算：利用AHP法计算待评价组团的综合评分。 

在步骤2)中，所述的组团类比匹配方法包括下列步骤： 

步骤2.1)相似组团选取：根据待评价组团的功能定位，在组团资料库中，选取出功能定位相似的若干组团，作为相似度计算的备选组团，所述的组团资料库中存储有国内各组团的基本数据和配电网评价体系数据； 

步骤2.2)属性无量纲化处理：对包括待评价组团和备选组团在内的每个组团分别将各属性无量纲化处理，处理方法包括线性函数归一和计算占比，其中线性函数归一方法为按公式(1)进行的无量纲化的方法， 

$u_{\mathrm{ik}}=\frac{a_{\mathrm{ik}}-\mathrm{Min}(a_{1k},a_{2k},...,a_{\mathrm{mk}})}{\mathrm{Max}(a_{1k},a_{2k},...a_{\mathrm{mk}})-\mathrm{Min}(a_{1k},a_{2k},...,a_{\mathrm{mk}})}---\left(1\right)$

式中，u_ik是无量纲化处理后的组团i属性k， 

a_ik是无量纲化处理前的组团i属性k， 

Max(a_1k,a_2k,…a_mk)和Min(a_1k,a_2k,…a_mk)分别是无量纲化处理前的m个组团的属性k中的最大值和最小值，m个组团中包括1个待评价组团和m-1个备选组团。 

所述的计算占比方法为按公式(2)进行的无量纲化的方法， 

$u_{\mathrm{ik}}=\frac{a_{\mathrm{ik}}}{\underset{k=1}{\overset{p}{\Sigma }}{a}_{\mathrm{ik}}}---\left(2\right)$

式中，u_ik是无量纲化处理后的组团i属性k， 

a_ik是无量纲化处理前的组团i属性k， 

p是土地配置类属性的个数； 

步骤2.3)相似度计算：逐一计算各备选组团与待评价组团的相似度，公式为： 

$r_i=\frac{{\Sigma }_{k=1}^n{u}_{0k}·u_{\mathrm{ik}}}{\sqrt{{\Sigma }_{k=1}^n{u^2}_{0k}·{\Sigma }_{k=1}^n{u^2}_{\mathrm{ik}}}}---\left(3\right)$

式中，r_i为备选组团i与待评价组团的相似度， 

n为属性总数， 

u_ik为备选组团i的第k个属性值， 

u_0k为待评价组团的第k个属性值； 

步骤2.4)制定相似组团列表：根据各备选组团与待评价组团的相似度，对备选组团按相似度降序排序。 

在步骤3)中，所述的电网评价体系制定方法包括下列步骤： 

步骤3.1)基于相似度的评价体系融合：融合相似组团列表中各组团的评价体系，制定待评价组团的评价体系，包括评价指标、指标权重和评分标准，具体规则为： 

评价指标采用全部相似组团的评价指标的并集； 

指标权重为各指标在原评价体系中权重的加权平均值，公式为： 

$w_j=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{w}_{\mathrm{ij}}·\frac{r_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{r}_i}---\left(4\right)$

式中，w_j为待评价组团的指标j的权重， 

w_ij为相似组团i中指标j的权重，若相似组团i的评价指标中没有指标j，则权重视为0， 

r_i为相似组团i与待评价组团的相似度， 

n为相似组团总数； 

对每个指标的评分标准，采用具有该指标的组团中相似度最高 的组团所采用的评分标准； 

步骤3.2)考虑组团具体特征的评价体系修正：针对待评价组团的具体特征对评价体系进行修正，以提高评价体系的正确性和可操作性。 

在步骤5)中，所述的组团综合评分计算的具体做法为：依据层次分析法，从叶指标开始，逐层获得上级指标值，直至获得最上一层综合评价结果，如公式(5)所示： 

$S^{K+1}=\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{S}_j^K{W}_j^K---\left(5\right)$

式中S^K+1代表待评价电网对层次结构中K+1层某属性A^K+1的评分；n表示属性A^K+1的子属性个数；表示A^K+1在k层的子属性j的权重，表示评估对象对子属性j的评分； 

按照式(4)从最底层开始逐层向上计算，最终求得待评价电网的综合评分。 

本方法是一种适应大城市周边地区组团发展趋势下的城市电网评价方法，目的在于快速、简便地确定评价指标，制定指标权值和评分标准，并给出待评价电网的综合评估结果。 

本发明提供的大城市周边地区组团发展策略背景下的配电网评价方法的有益效果： 

本发明抓住我国城镇化建设深化时期，城市周边区域组团发展的特点，以组团为单位进行评价。由于组团本身具有明确的功能定位，故在采取组团发展战略的大城市之间，参考其他城市相近功能组团的配电网规划与评价情况具有较高的价值。通过类比组团的地域因素、经济状况、土地配置与负荷密度，可以快速制定更具可信 度的评价指标体系与评分标准。 

附图说明

图1为本发明提供的大城市周边地区组团发展策略背景下的配电网评价方法的流程图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的大城市周边地区组团发展策略背景下的配电网评价方法进行详细说明。 

本发明提出了一种大城市周边地区组团发展策略背景下的配电网评价方法，其实施流程图如图1所示，现以郑州市马寨工业园的10kV中压配网为例，详细说明如下： 

如图1所示，本发明提供的大城市周边地区组团发展策略背景下的配电网评价方法包括按顺序执行的下列步骤： 

步骤1)组团基本数据收集：以组团为评价单位，从政府部门及电力公司相关部门的组团资料库中收集组团的基本数据，包括地域因素、经济状况、功能规划、土地配置与负荷密度数据,得到组团属性表； 

步骤2)组团类比匹配：根据待评价组团的基本数据，将其与组团资料库中的备选组团进行类比，选出相似度最高的若干个组团作为匹配项加以参考； 

步骤3)电网评价体系制定：综合各个相似组团的电网评价体系，同时考虑组团所处的地理位置与发展阶段，制定待评价组团的评价体系，评价体系包括评价指标、指标权重和叶属性评分标准； 

步骤4)叶属性评分：根据评价体系进行单项指标叶属性评分； 

步骤5)组团综合评分计算：利用AHP法计算待评价组团的综合评分。 

在步骤1)中，所述的组团基本数据收集的方法为：以组团为评价单位，从政府部门及电力公司相关部门的组团资料库中收集组团的基本数据，包括地域因素、经济状况、功能规划、土地配置数据以及负荷密度，得到组团属性表； 

马寨工业园是典型的以工业为主要功能定位的区域组团，位于郑州市西南方，总体规划面积11.8万平方公里，建成区面积5.3平方公里。长期规划中工业用地占城镇建设总体面积的37％，园内生态环境良好，绿化程度较高，其他类型用地相对所占面积很少。收集到的马寨工业园区的各属性如表1所示。 

表1 马寨工业园区属性表 

在步骤2)中，所述的组团类比匹配方法包括下列步骤： 

步骤2.1)相似组团选取：根据待评价组团的功能定位，在组团资料库中，选取出功能定位相似的若干组团，作为相似度计算的备选组团，所述的组团资料库中存储有国内各组团的基本数据和配电网评价体系数据； 

步骤2.2)属性无量纲化处理：对每个组团(包括待评价组团和备选组团)，分别将各属性进行无量纲化处理，处理方法包括线性函数归一和计算占比，处理规则如表2所示： 

表2 属性无量纲化处理规则 

表2中，所述中心性的定义为：一级中心包括北京、上海；二级中心包括深圳、广州、天津、武汉、重庆、哈尔滨、南京、沈阳、西安；三级中心包括济南、杭州、大连、长春、成都、郑州、石家庄、太原、包头、兰州、宁波、台州等沿海地区或内地人口大省的主要城市；四级中心包括苏州、鞍山、烟台、洛阳、柳州、锦州、 

保定、齐齐哈尔、张家口、唐山等省域副中心或省内重要的地方中心城市；五级中心包括地方性中心和职能专业化城市。 

步骤2.2)中，所述线性函数归一方法为按公式(1)进行无量纲化的方法， 

$u_{\mathrm{ik}}=\frac{a_{\mathrm{ik}}-\mathrm{Min}(a_{1k},a_{2k},...,a_{\mathrm{mk}})}{\mathrm{Max}(a_{1k},a_{2k},...a_{\mathrm{mk}})-\mathrm{Min}(a_{1k},a_{2k},...,a_{\mathrm{mk}})}---\left(1\right)$

式中，u_ik是无量纲化处理后的组团i属性k， 

a_ik是无量纲化处理前的组团i属性k， 

Max(a_1k,a_2k,…a_mk)和Min(a_1k,a_2k,…a_mk)分别是无量纲化处理前的m个组团的属性k中的最大值和最小值，m个组团中包括1个待评价组团和m-1个备选组团。 

步骤2.2)中，所述的计算占比方法为按公式(2)进行无量纲化的方法， 

$u_{\mathrm{ik}}=\frac{a_{\mathrm{ik}}}{\underset{k=1}{\overset{p}{\Sigma }}{a}_{\mathrm{ik}}}---\left(2\right)$

式中，u_ik是无量纲化处理后的组团i属性k， 

a_ik是无量纲化处理前的组团i属性k， 

p是土地配置类属性的个数。 

步骤2.3)相似度计算：逐一计算各备选组团与待评价组团的相似度，公式为： 

$r_i=\frac{{\Sigma }_{k=1}^n{u}_{0k}·u_{\mathrm{ik}}}{\sqrt{{\Sigma }_{k=1}^n{u^2}_{0k}·{\Sigma }_{k=1}^n{u^2}_{\mathrm{ik}}}}---\left(3\right)$

式中，r_i为备选组团i与待评价组团的相似度， 

n为属性总数， 

u_ik为备选组团i的第k个属性值， 

u_0k为待评价组团的第k个属性值； 

步骤2.4)制定相似组团列表：根据各备选组团与待评价组团的相似度，对备选组团按相似度降序排序。 

在步骤2)中，所述的组团类比匹配的方法为：根据待评价组 团的基本数据，与组团资料库中的多个备选组团进行类比，选出相似度最高的若干个组团作为匹配项加以参考； 

本实施例中，首先从组团资料库中选取与马寨工业园功能定位相近的工业类组团作为备选组团，对马寨工业园和这些备选组团的属性进行无量纲化处理，马寨工业园的处理结果如表2所示： 

表2 马寨工业园属性无量纲化处理结果表 

然后根据公式(2)计算得到本实施例中的相似组团列表，如表3所示，在实际实施中，可以截取相似度最高的若干个组团作为相似组团加以参考； 

表3 马寨工业园的相似组团列表 

在步骤3)中，所述的电网评价体系制定方法包括下列步骤： 

步骤3.1)基于相似度的评价体系融合：融合相似组团列表中各组团的评价体系，制定待评价组团的评价体系，包括评价指标、指标权重和评分标准，具体规则为： 

评价指标采用全部相似组团的评价指标的并集； 

指标权重为各指标在原评价体系中权重的加权平均值，公式为： 

$w_j=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{w}_{\mathrm{ij}}·\frac{r_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{r}_i}---\left(4\right)$

式中，w_j为待评价组团的指标j的权重， 

w_ij为相似组团i中指标j的权重，若相似组团i的评价指标中没有指标j，则权重视为0， 

r_i为相似组团i与待评价组团的相似度， 

n为相似组团总数； 

对每个指标的评分标准，采用具有该指标的组团中相似度最高的组团所采用的评分标准； 

步骤3.2)考虑组团具体特征的评价体系修正：可针对待评价组团的具体特征对评价体系进行一定的修正，以提高评价体系的正确性和可操作性。 

在步骤3)中，本实施例依据基于相似度的评价体系融合方法得到的评价体系中，供电能力指标如表4所示； 

表4 马寨工业园配电网的评价体系 

在步骤4)中，所述的叶属性评分的具体做法为：根据评价体系进行单项指标叶属性评分； 

在步骤5)中，所述的组团综合评分计算的具体做法为：利用AHP法计算待评价组团的综合评分。 

为了获得组团的综合评价指标，依据AHP(Analytic Hierarchy  Process，层次分析法)，从叶指标开始，逐层获得上级指标值，直至获得最上一层综合评价结果，如公式(5)所示： 

$S^{K+1}=\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{S}_j^K{W}_j^K---\left(5\right)$

式中S^K+1代表待评价电网对层次结构中K+1层某属性A^K+1的评分；n表示属性A^K+1的子属性个数；表示A^K+1在k层的子属性j的权重，表示评估对象对子属性j的评分。 

按照式(4)从最底层开始逐层向上计算，最终可求得待评价电网的综合评分。 

在我国城镇化深入发展背景下，城市组团发展战略将是未来几十年内我国大城市向外围拓展的主要方式。随着城市用电负荷向多极化发展，立足于城市组团发展为电网建设发展带来的便利之处，充分利用组团定位明确的特点，将城市配电网的规划与评价单位从城市整体转移到组团并制定差异化的评价标准，将十分有利于我国城市配电网规划与评价工作效果的提升。