基于TOPSIS法和灰色关联度的电网企业运营风险综合评价
2021-04-27
来源:星星旅游
第27卷第2期 2014年2月 广东电力 GUANGDONG ELECrRIC P0WER Vo1.27 No.2 Feb.2014 doi:10.3969/j.issn.1007—290X.2014.02.002 基于TO PS I S法和灰色关联度的 电网企业运营风险综合评价 弓建华 。,雷丽萍 武敏霞 ,李存斌 ,(1.华北电力大学经济与管理学院,北京102206; 2.晋中供电公司信息通信公司,山西晋中030600) 摘要:针对电网企业运营过程中存在的风险,建立一套电网企业运营风险管理指标体系。在传统逼近理想解排 序法(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)的基础上引入灰色关联度,利用 熵权法确定指标权重,通过计算得出待评价样本与理想样本之间的关联度及相对贴近程度;依据所得结果对决 策指标的重要程度进行排序,得出在电网企业运营过程中不同指标的风险程度不同,并通过算例验证了该方法 的可行性。 关键词:电网企业安全运营;风险评价;逼近理想解排序法;灰色关联度法 中图分类号:F407.2;F062.4 文献标志码:A 文章编号:1007-290X(2叭4)02—0007-04 Comprehensive Evaluation on Power Grid Enterprise Operational Risk Based on ToPSIS Method and Grey Relational Degree GONG Jianhua ,LEI Lipinga,WU Minxia ,LI Cunbin (1.College of Economic and Management,North China Electric Power University,Beijing 102206,China;2.Information Communication Company of Jinzhong Power Supply Corporation,Jinzhong,Shanxi 03060(),China) Abstract:Aiming at existing risks in process of power grid enterprise operation,this paper introduces establishment of a set of operational risk management index system.On the basis of technique for order preference by similarity to an ideal solu— tion,it introduces grey relational degree.By using entropy weight method,it confirms the index weight and by calculating, it acquires relational degree and relative closing degree between evaluated samples and ideal samples.According to the re- suit,it is able to sort for important procedure of decision index and concludes that in process of power grid enterprise opera・ tion,risk degrees of different index are different.By examples,it verifies feasibility of this method. Key words:power grid enterprise safe operation;risk evaluation technique for order preference by similarity to an ideal SO・ lution;grey relational degree 由于外部环境复杂等客观因素,电网企业运营 过程中始终面临各种风险 。因此,如何加强电网 企业风险管理工作,有效避免电网企业运营过程中 电网企业运营过程中存在众多的风险因素,针 对这些风险因素,国内外相关学者已经做了很多研 究。文献[2]综合分析了电网企业运营过程中可能 存在的风险因素,并对风险因子进行影响程度分 析,提出了相应的电网企业运营风险评价框架体 系。由于世界各国电力市场均先后不同程度地开展 的潜在风险因素,建立科学高效的电网企业运营风 险管理体系,成为迫切需要解决的问题。 收稿日期:2013.08.29 基金项目:国家自然科学基金资助项目(71271084) 了电力零售竞争和需求侧竞价,各国电网企业参与 市场化改革后面临着更多的风险因素,针对电网企 广东电力 第27卷 业运营风险进行的研究也很多。其中,美国邦纳维 尔电力管理局(Bonneville Power Administration, BPA)针对美国电网企业所采取的综合性商业风险 管理体系尤为突出l_3]。但目前大多的研究均只针对 电力市场环境下电网企业的各种风险进行单独研 究,对于电力市场中电网企业总体运营风险研究的 较少。由于单一指标的评估只能反映电网企业运营 中某一方面、某一环节的风险,往往很难从整体上 有效辨识各种复杂的运营风险。因此,对电网企业 运营风险管理的综合评估是一个非常值得研究的课 题。本文针对电网企业运营过程中可能存在的风险 构建了电网企业运营风险指标体系,并提出相应的 风险防控机制,采用灰色关联度与逼近理想解排序 法(technique for order preference by similarity to an ideal solution,1’OPSIs)相结合的决策方法对风险管 理指标进行优化排序,从而完善电网企业运营风险 防控指标体系,优化电网企业运营管理工作。 1 电网企业运营风险防控指标体系 为实现对电网企业运营风险的有效监管,亟需 建立一套科学、完善的风险防控指标体系,及时监 视市场参与者的竞标行为和市场竞争性状况,为电 网企业监管决策提供有力的支持。电网企业运营风 险防控指标体系主要是基于电网企业运营管理过程 中可能存在的各类风险,以内部风险和外部风险为 一级指标;以技术性风险、管理类风险、金融类风 险、外部环境风险为二级指标;每个二级指标下又 分设多个三级指标,构建综合性指标体系_4]。电网 企业运营风险防控指标体系的构建,有利于电网公 司合理开展风险评价工作,同时也为电网公司的运 营风险管理工作提供了重要指导。电网企业运营风 险防控指标体系如图1所示。 电网企业运营风险指标体系 I内部风险 l外部风险 l技术类风险1 l管理类风险l l金融类风险 外部环境风险 —L ...J_ .-L r..J1 -L1 ..L ....L ...L ...L ...L ....L —L ....L ...L ..L 设 新 信 备 能 息 技 合 网 需 理 源 客 综 并 管 能 负 自 安 源 技 术 性 能 求 人 市 户 荷 需 宏 政 然 全 接 术 先 信 源 侧 稳 求 观 策 及 风 入 安 进 息 综 管 员 场 信 定 波 经 及 人 险 风 全 性 系 A 理 廉 波 用 性 动 济 法 文 风 统 管 风 洁 动 风 风 风 状 律 环 险 险 理 险 风 风 险 险 险 况 险 险 境 .一 图1 电网企业运营风险防控指标体系 2基于TOPSIS法和灰色关联度的综合评 价方法 在决策理论中,TOPSIS法是常用的决策方 法,具有简单、实用、可操作性强等优点。其基本 原理是通过构造多目标决策问题的理想解和负理想 解,采用待评价方案数据序列与正、负理想解的数 据系列之间的欧几里得距离(Euclidean distance) 作为决策依据 。但TOPSIS法也存在局限性,因 此本文在传统TOPSIS法的基础上引入灰色关联 度,利用熵权法确定指标权重,计算出待评价样本 与理想样本之间的关联度及相对贴近程度,并对决 策指标的重要程度进行排序,为决策提供依据[6]。 2.1 指标矩阵加权标准化 2.1.1构建指标矩阵 假设待评价样本数为m,评价指标为,2,各 指标值为 (f:1,2,…,m; =1,2,…, n),则指标矩阵 l “ … n l V=l; … ; 1. (1) fL m1 … ,,ln } 2.1.2规范化指标矩阵 对指标矩阵进行规范化处理,得出规范化指标 矩阵X=( ) ,有 = /(∑( )。) . (2) 式中 ,为规范化指标矩阵中第i个样本第 个指标 的值。 2.1.3确定指标权重 在此,选用熵权法计算各指标权重。 h j=(1+ fj)/∑(1+ j); (3) i=1 足 h qlnh ; (4) (1一ki)/∑(1一k ). (5) 式中:叫 为第 项指标的熵权;h 、k 为采用熵 权法计算权重过程中的中间变量。 指标权重列向量 W=( 1, 2,…, ) . (6) 式中 为第 项指标权重。 2.1.4加权标准化 用式(5)所得权重乘以规范化指标矩阵,求得 第2期 弓建华,等:基于TOPSIS法和灰色关联度的电网企业运营风险综合评价 9 加权标准化矩阵 Y=(y ) =(wjX ) . (7) 式中y 为标准化矩阵第 个样本第 个指标的值。 2.2计算指标间距离与灰色关联度 2.2.1 确定正理想解与负理解 分别确定每个指标集的最大值与最小值,并以 正向指标的最大值和负向指标的最小值构成正理想 解,以正向指标的最小值和负向指标最大值构成负 理想解。 y 一 u ∈ min j l∈ 一) ≤(Y ,_y;,…,y ); (8) y ( min u{≤ ∈ ma≤x j 1∈ 一) (y ,YJ,…,y ). (9) 式中 和 一分别为正向指标和负向指标。 2.2.2计算指标到正理想解和负理想解的距离 在此,选用欧几里得距离评价指标与正、负理 想解的距离。设样本 到正理想解的欧几里得距离 为D ,到负理想解的欧几里得距离为D ,计算 公式为: 厂 ——————————一 D =^/∑∞ (V J=1 y —y )。,( 1,2,…, );(10) 厂 ——————————一 D =^V /∑ (=l y — )。,(i=1,2,…, ).(11) 2.2.3计算样本指标与正理想解和负理想解的关 联度 基于加权标准化矩阵,分别计算样本指标 与 正理想解和负理想解关于第 个指标的灰色关联系 数[ 。 minminAy ̄+l0 maxmaxAy} =— I 高 / ; 2 min minAy;)+l0 max maxay? — 面高 l J ’ 其中,△_y =l y —y l,△yi=I y —Yij l。 式中:minmin△ 吉、minm!n ̄yi:分别为正、负理想 解的两级最小差;max maxAy ̄、max maxAy ̄)分别 为正、负理想解的两级最大差;fD∈Eo,1]为分辨 系数,本文取0.5。 由灰色关联系数组成关联系数矩阵’, 和V一, 由此得出指标f与正理想解和负理想解的灰色关联 度分别为: = ∑ ,(i=1,2,…, ); (14) J=I :告∑ ,¨J=1 ( 1,2,…, ). (15) 2.3计算相对接近度 2.3.i规范化处理 首先,对欧几里得距离和灰色关联度分别进行 无量纲化处理,得 f ,( 1 2一, )-(16) 1≤f≤≤m 式中:l0 代表D 、D 、 、Vi-;声 代表将ID 规范化后与正、负理想解的欧几里得距离d 、 d ,与正、负理想解的灰色关联度 。 和 越大,表示指标 越优,反之,指标 的优 先值越低。 2.3.2计算相对接近度 综合考虑无量纲化后的欧几里得距离和灰色关 联度,可得到: 尺 =a1 d +a 2 ,(i=1,2,…,m);(17) 尺 =a1 +a 2 vT,(i:1,2,…,m).(18) 式中:a 、a z代表决策者对距离和关联度的偏好 程度,口 +a =1;R 和尺 为反映样本与正、 负理想解的接近程度 。 相对接近度 p o 一 = ,(i=1,2,…,m).’ 一’’…’ ・ (19) 依据计算得到 值对指标的重要性进行排序, 越大,表示待评价指标越优;反之亦然。 3算例分析 本文采用基于TOPSIS法和灰色关联度相结合 的综合评价方法,对电网公司运营风险管理工作进 行综合评价。 3.1指标规范化 针对电网企业运营各环节可能存在的风险选定 为6个指标:设备安全性风险C1、新能源接入技 术风险C2、需求侧管理风险C3、能源市场波动风 险C4、负荷稳定性风险c5和宏观经济状况风险 C6;选取某电网公司8个试点资料(样本1一样本 8)作为数据基础,进行规范化处理,得到指标规范 化矩阵,见表1。 10 广东电力 第27卷 表1 指标规范化矩阵 3.2计算各指标权重 采用熵权法计算得到上述6个指标的权重分别 为0.164 1、0.166 7、0.169 1、0.166 7、0.167 8、 0.165 6。 3.3计算加权标准化矩阵 用规范化指标乘以各指标对应权重,得到加权 标准化矩阵,见表2。 表2加权标准化矩阵 3.4确定正理想解和负理想解 在所构建的风险管理体系中,设备安全性、新 能源接人技术、需求侧管理以及负荷稳定性风险为 正向指标,能源市场波动性和宏观经济状况风险为 负向指标。 正理想解Y0 =[0.083,0.105,0.109, 0.012,0.083,0.011];负理想解Y0一=[0.010, 0.023,0.011,0.092,0.012,0.097]。 3.5计算欧几里得距离、灰色关联度及相对接避 利用前文所述方法计算出各个指标与理想解和 负理想解的欧几里得距离和灰色关联度及相对接近 度,结果见表3。 表3各指标间的欧几里得距离、灰色关联度及相对接近度 3.6指标排序。确定最优评价方案 比较各个指标的相对接近度,可以得出:指标 C4与正理想解的距离最近,与负理想解的距离最 远,且与正理想解的关联度最高。由此可见,发电 能源市场因素,如供给量与价格波动等因素,直接 关系到电网企业运营成本效益。因此,发电能源价 格风险因素对电网企业运营效益起着重要作用。 由于电力是国民经济发展的基础行业,电网公 司在运营过程中受宏观经济影响较少,因而宏观经 济风险因素在具体运营过程中由于风险较小,排序 位于最后。 因此,将6个指标的重要度由高到低排序为 C 、C 、C。、C 、C 、C 。可见,对电网企业运 营管理过程中的风险防控,首先要关注发电能源市 场因素的变动,同时兼顾其他环节可能存在的风 险,开展相应的风险防控工作。 4结论 本文采用基于TOPSIS法和灰色关联度相结合 的综合评价方法对电网企业运营风险指标进行优化 排序,通过算例验证了该方法的可行性。针对电网 企业运营管理过程中可能存在的风险,建立了完善 的风险识别与管理机制,通过风险识别与分析、风 险防控等工作,有效预防和化解电网企业运营管理 工作中的潜在风险。 参考文献: [1]时建锋.基于智能电网的风险管理研究[J].中国电力教育, 2011(18):37—39. 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