基于模糊层次分析方法的变电站建设项目风险评价.pdf

52/2013.04/DGWZ/ 1 引言 变电站建设和改造项目是一个复杂的工程，项目风险 与项目建设活动紧密相连。变电站建设项目的总体风险是 由相互作用的许多子项目风险按一定规律联合而成。变电 站建设项目的实施有很强的规律性，所以相关风险的发生 也具有一定的规律性，是可以进行预测和评价的1。 层次分析法（Analytical Hierarchy Process，AHP) 把复 杂的问题分解为多个组成因素，通过两两比较方式确定层 次中各因素的相对重要性，然后通过综合判断以决定诸因 素相对重要性总的排序，是一种将定性和定量分析相结合 的决策方法。在风险排序过程中采用专家的评判，再综合 为项目的风险评价，不仅有定性分析，还有定量分析的结 果，为决策者提供一个全面了解项目风险状况的机会，使 其决策更为科学。 层次分析法的关键在于构造判断矩阵，而在进行两 两比较中经常会出现不确定的主观判断，对不确定性的判 断用点值来表述是不合适的，因此可以采用模糊数值来描 述，也可以采用区间数值来表示。创建项目风险评价指标 体系要考虑的因素很多，项目中潜在的各种风险因素大部 分很难用数字来准确地定量描述，它们的结果也是模糊 的，很难用单一准则来评判。将层次分析方法扩展到模 糊系统中用区间数替代点值，建立模糊区间数所构成的 判断矩阵，即为模糊层次分析方法(fuzzy analytic hierarchy process, FAHP)。 2 变电站建设项目的风险识别 变电站建设项目具有投资大、技术含量高、工程复杂 和建设周期长等特点，其风险存在于建设项目周期的每个 阶段，它在整个建设周期内都对变电站项目和电网企业造 成很大影响。变电站建设项目风险可划分为建设实施、经 济要素、工程环境等三个方面。 2.1 建设实施风险 建设实施主要包括设计、采购、运输和施工这四个 方面。设计风险主要来源于：负荷预测不准确，设计过程 中规范不恰当；设计内容不全；设计存在缺陷、遗漏或错 误设计；未考虑地质条件；未考虑施工可能性；未考虑城 市规划；未考虑大用户情况等情况造成的风险。采购风险 主要来源于：变电站建设项目所需原材料、半成品或设备 供货不足或拖延；数量差错或质量、规格问题；特殊材料 和新材料的使用问题；类型不配套；出现故障，零配件安 装失误；造型不当等方面造成的风险。运输风险主要来源 于：输配电设备大件运输超宽、超高问题，道路转弯半 径、承载力问题；运输许可证办理、安全运输问题；进出 口手续办理、现场二次倒运问题等造成的风险。施工风险 主要来源于施工组织不合理(设备安装、土建、道路工程、 运输期、施工期)；施工安全配套设计不齐全； 施工设备 供应不足；施工进度滞后；施工质量不可靠等方面造成的 风险。 2.2 经济要素风险 基于模糊层次分析方法的 变电站建设项目风险评价 摘要：变电站建设和改造是电网建设的一个重要组成部分，其风险评价系统是多因素决策系统，是由许多相关的风险因素 相互关联组成的复杂系统。本文介绍了变电站建设项目的风险识别标准和评价体系，并基于模糊层次分析法对评价标准进 行权重认定和组合，在专家评价的基础上，对建设项目备选方案进行风险排序，从而获得变电站建设项目风险评价结论。 最后通过某变电站建设的例证对本方法进行验证。 关键词：变电站建设 项目风险识别 模糊层次分析 山东电力集团公司德州供电公司 孙锐 聊城电力设计院有限公司 俞力 电工文摘技术交流 2013-4文摘.indd 602013.8.21 10:47:48 AM DGWZ/2013.04/53 电工文摘技术交流 经济风险是指在变电站建设项目实施过程中因融资以 及财务等要素造成的风险。我国电网建设投融资主体比较 单一，以国家投资为主体，融资成本高，融资可获得性不 强等带来的风险。财务风险主要来源于担保风险、资金周 转、索赔等方面的风险。 2.3 工程环境风险 工程环境风险主要包括征用土地、现场条件、气候条 件、当地居民、当地政策、环保政策等带来的风险。征用 土地风险主要来源于土地政策的变动、管辖部门的差异带 来的风险。现场条件风险主要是由于地质条件较差所带来 风险。不利气候条件主要指气候异常带来的风险，如南方 夏天施工高温天气；北方冬季施工的严寒天气。雨季施工 带来的施工不便影响工程质量和施工进度。以及灾害性天 气，如台风、地震、地质灾害等。当地居民素质的高低会 给变电站建设项目的实施带来风险。变电站建设过程中， 因道路、征地、用工等原因，可能与当地居民发生纠纷。 如果当地居民素质较低，居民通常会阻扰施工、甚至破坏 设备，使工程受阻，施工工期延误。当地政策带来的风险 主要包括当地政府支持力度、地方办事效率、优惠政策； 各种摊派、征费和变化等。环保政策带来的风险主要包括 项目所在地施工对自然环境、自然资源和文物保护的破坏 等。 综上所述，可建立如图1所示的变电站建设项目风险 分析指标体系模型，在这个基础上利用模糊层次分析法来 解决风险评价问题。 变电站建设项目投资风险评价不仅牵涉到电网公司自 身的问题，而且牵涉到社会、经济、环境、资源等各个方 面，是区域电力工业电网发展建设的一个重要组成方面。 只用个别指标来进行评价，是不可能达到综合评价的目的 和效果的。只有建立科学的指标体系才能从定性与定量的 角度全面衡量建设项目投资风险状况，并随时预警出现问 题的方面，为调整投资策略提供依据。 3 基于模糊层次分析法的项目风险评价体系 为考虑专家意见对准则权重和备选方案评价的影响， 在决策时更加直观，能够更好地将专家经验反馈到项目决 策中，可以将多个专家意见汇集为模糊数值，将评价准则 权重和备选方案对准则分别用模糊数和模糊语言变量来表 示，采用模糊数与非模糊数相结合的方法以得到各备选方 案的效能指标和各指标的相对权重，运用模糊数运算法则 和模糊数排序方法，得到各备选方案的分指标评价和总体 评价相对值，为实际决策提供依据5。 3.1模糊数的确定 三角模糊数是指R上的模糊集M，其隶属度函数为： 式中 ，简记为M(l,m,u)。 用表1所示的语言变量来表示专家对不同方案中不同 准则的表现作出的评价。 图1 变电站建设项目风险评价层次模型 2013-4文摘.indd 612013.8.21 10:47:49 AM 54/2013.04/DGWZ/ 电工文摘技术交流 表1 三角模糊数与语言值对照表 序号模糊数语言值变量 1（0，0，0.25）风险极高 2（0，0.25，0.5）风险高 3（0.25，0.5，0.75）风险中等 4（0.5，0.75，1）风险低 5（0.75，1，1）风险极低 本文采用如表2所示的标度，来评价不同准则的相对 重要性。 表2 标度与定义 序号标度定义 110/10（1） 具有同等重要性的 两个风险因素 212/8（1.5） 一个风险因素 一个比另一个稍微重要 314/6（2.3） 一个风险因素 一个比另一个明显重要 416/4（4） 一个风险因素一 个比另一个强烈重要 518/2（9） 一个风险因素 一个比另一个极端重要 6（8+i/12-i）通式 3.2 模糊权重的计算方法 假设有n个决策者（D1,D2,，Dn），分别对k个 上层准则hCl，其中kt,.,2 , 1=，2 , 1=h（1为上层准则， 2为下层准则）下的i个方案的满意度进行分别评价。决策 者依据特征向量法得到上层准则的两两比较的判别矩阵， 对该矩阵中的元素作归一化处理，获得每个上层准则的重 要性的评价。为解决群组决策情况下专家意见的汇总问 题，同时体现专家决策的不确定性因素，本文运用模糊的 方法 将各个专家意见集成后的结果用模糊数值来表示，与 传统层次分析法不同，我们可以得到以三角形模糊数表示 的每个上层准则，即用三角模糊数集成决策者对每个上层 准则的评价三角形模糊数权重的确定方法如下： （1） 其中，lWt是上层准则模糊权重， ，lWjt是决策 者j对上层准则t的重要性评价。 3.3 备选方案的满意度 假如下层准则较多，为了体现决策对象的不确定性以 及便于集成专家意见，下层准则的重要性和各备选方案的 满意度分别用表2所示的模糊语言变量来表示，并用平均算 子集成决策者的评价。下层备选方案满意度和准则权重的 集成方法如（2）、（3）式所示： （2） （3） 其中，Sit表示基于下层准则2Ct的备选方案Ai的平均模 糊满意度；2Wt表示2Ct的平均权重。Sitj表示决策者Dj在准则 2Ct下对方案的等级分配，2Wtj表示决策者Dj对准则2Ct的权 重分配，这样可以得到方案Ai的满意度指标Ri： （4） 令和为三角模糊数，那么Ri可近似表示为： （5） 其中 由（2）、（3）、（4）式，可以获得方案Ai对每个上 层准则的模糊满意度指标Ri。 3.4 备选方案的整体评价 在得到每个备选方案对上层准则的满意度和各准则的 权重值后 就可以得到每个备选方案的模糊整体评： （6）， 其中 ， 。 3.5 备选方案的排序 模糊层次分析法的最后一步是对各个备选方案的评价 得到的三角形模糊数进行排序，从中选出最优决策方案。 本文使用了引入体现专家的个人偏好和情绪系数的双系数 法对模糊数进行排序，并和传统的重心法相结合。若有三 角模糊数： 则有： （7） 式中，Fi是第i个模糊数的排序值， 值由专家给出， ，一般取0.5； 指决策者的乐观或悲观系数， 。当 时，表示决策者是中立的；当 时，表示决策者是乐观的；当 时，表示决策者是悲 观的。H(i)指第i个模糊数的高。 ，由 重心法： （8） Fi越大表示该方案的风险越小。 4 变电站建设项目实例计算 德州供电局某变电站建设，构造层次分析模型如图1 所示，邀请五名不同领域的专家（D1、D2、D3、D4、D5） 2013-4文摘.indd 622013.8.21 10:47:50 AM DGWZ/2013.04/55 电工文摘技术交流 组成评判小组，对（A1、A2、A3、A4、A5）五个备选方案采 用表1的值对五个方案的下层准侧指标进行风险评价。专家采 用表2的值对五个方案的上层准侧指标的两两比较可得到判断 矩阵，通过公式（9）求矩阵的最大特征值，及对应的特征向 量可得到决策者对每个准则的重要性评价，如表3所示。 （9） 式中，ij a 为判断矩阵第i行第j列元素。 表3 上层准侧的模糊权重标 序号准则模糊权重 1 1 1C 1 1W =（0.4920,0.5344,0.6723） 2 2 1C 2 1W =（0.3978,0.5512,0.3922） 3 3 1C 3 1W =（0.5924,0.5387,0.5755） 4 4 1C 4 1W =（0.4094,0.3021,0.3812） 决策者使用表1中语言变量值的模糊数分别评价下层 准侧的权重 tj W 2 和备选方案的满意度 stj S ，运用平均算子集 成决策者的评价。通过式（2）-（5）就可以得到每个准 则的模糊满意度指标 i R ，由（6）式可以获得五个方案的 模糊整体评价，如表4所示。 表4 方案模糊评价值 序号方案模糊评估值 1 1 A 1 F=（0.8123,0.8912,1.1149） 2 2 A 2 F=（0.8412,0.9645,1.0190） 3 3 A 3 F=（0.8789,0.9901,1.0112） 4 4 A 4 F=（0.9113,1.0182,1.1649） 5 5 A 5 F=（0.8021,0.8998,1.0411） 由式（7）、（8）可得到非模糊化值，如表5所示。 表5 评价值的非模糊化 方案 双系数法 （ =0.5， =0.5） 重心法排序 1 A0.70020.92554 2 A0.72360.96842 3 A0.72170.95333 4 A0.75421.04151 5 A0.69800.91245 五个方案的模糊整体评价的排序如表5所示， i F小的 排在前面，由此可见 4 A是风险最小的最佳答案。 在评价中还以引进2.2节中的补充评价指标作为补充的 验证计算，计算方法同