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（１.国网天津市电力公司电力科学研究院,天津西青300384；２.西北工业大学,陕西西安710129；
３.国网北京电科院,北京丰台10079）
摘 要：智能电网为未来电网的发展指明了方向,对智能电网总体发展建设水平进行科学准确地评价、衡量不同区域电网智能化的差异化程度势在必行.以主成分分析方法为理论基础,对智能电网评估指标体系中的多维评价指标进行标准化、降维和去相关性处理,消除原指标体系中指标间的二次加权,为各评价指标赋予主成分权重,同时利用主成分因子载荷矩阵对原有指标进行分析,加深对原有指标体系的理解,最后利用主成分综合评价函数对评价对象的智能电网发展建设水平进行定量考察并作横向比较,为落后地区智能电网的发展提供建设性意见.相关算例验证了主成分评价方法在智能电网评价中的适用性和科学性.
关键词：智能电网；评价指标；主成分分析
智能电网的基础是:特高压、智能电网电视宣传片（8分钟）
作者简介：于建成（1977-）,男,高级工程师,研究方向：智能电网建设与评价；蒋菱（1971-）,女,高级工程师,研究方向：电力系统及其自动化； 王莉芳（1965-）,女,教授,博导,研究方向：技术经济；刘 鹏（1989-）,男,博士研究生,研究方向：技术经济；
李洪涛（1975-）,男,工程师,研究方向：配电网技术； 吴 磊（1985-）,男,工程师,研究方向：智能电网的设计与评价.
引言：为了应对日益严峻的环境问题、保障能源安全、促进经济发展,近年来在全球范围内能源革命已悄然发生.这场能源消费变革以技术创新为依托,以电力消费变革为突破口,旨在优化能源结构、提高能源的利用效率、促进节能降耗,实现能源利用的环保可持续利用模式最终实现经济的可持续发展.
智能电网作为电力消费变革的关键点和着力点,为未来电网的发展指明了发展的方向.但是同时也应意识到,智能电网的建设是一个庞大而且艰巨的系统工程,涉及智能电网基础技术、智能发电、智能输电、智能配电及智能用电技术在内的各项复杂技术的实践,要实现电网的智能化难度可想而知.鉴于智能电网规划、发展、建设的重要性、长期性与复杂性,评价智能电网各阶段的建设水平,辨别出不同区域电网智能化建设的差异情况,为智能电网长期规划提供有益参考就显得尤为重要.
目前,智能电网建设及智能技术创新等相关领域的研究已经吸引了国内外研究学者的研究兴趣.研究成果也越来越丰富,较多的集中在,逐步探索出各类智能电网评估指标体系的构建方法［1-2］,对新能源和低碳等特定领域的智能化评价方法也进行深入研究,建立智能电网促进经济的低碳可持续发展的效益模型,并在国内外智能电网评价体系对比分析的前提下,提出了适合我国国情的智能电网综合评价体系的构建思路及原则.
相较于智能电网评价指标体系的研究进展,对智能电网建设层面进行综合评价的研究相对缺乏,具体表现在缺乏有效的综合评估方法实现与现有的评价指标体系进行完美契合,导致对智能电网发展总体水平的评估出现困难,现有的状况仅仅是大量评价指标数据的简单罗列和堆砌,对智能电网发展总体水平的评估的帮助甚微.虽然动态综合评价法嫡权法和生产函数法等评价方法已被提出并成功应用于智能电网整体评估,但是运用上述方法对智能电网建设阶段进行评估 还是略显不足.
本文采用主成分分析与分析相结合的方法对智能电网建设评价指标体系进行简化并重构,将数目繁多的评价指标划分为若干大类,且彼此之间互不相关,最后生成综合主成分评价指标评估函数,依据综合评价函数对评价对象给出量化结果,实现对评价对象的比较和排序.该方法可以区分不同区域间智能电网建设的差异性和优劣性,并可依据具体类别进行排序比较,最后结合天津市5辖区智能电网建设的实际情况给出算例,验证此方法的可行性.
一、主成分分析
主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）是现代多元统计分析学科中处理多变量、高维度系统最方便快捷的方法之一.主成分分析是一种把系统中的多个变量（指标）转化为几个综合指标的统计分析方法,因而可将多变量的高纬空间问题简化成低维的综合指标问题,能反映系统信息量最大的综合指标为第一主成分,其次为第二主成分.
（一）主成分分析的数学解释.设有n个样本,每个样本可用两个指标x10和x20表示,n个样本是随机分布的.将原始数据进行标准化处理,这样可
二、基于主成分分析智能电网建设评价适用性分析
（1）依据完善的针对智能电网建设阶段评价体系,可知共有n个评价指标,对m个区域电网的智能化差异水平进行衡量,得到原始评价数据矩阵Xm×n,与主成分分析模型中要求的原始数据矩阵相一致.（2）评价体系中的评价指标之间一般不是孤立存在的,往往是相互关联的.（3）需要对评价体系中个别评价指标进行简单的预处理.（4）主成分评价的因子载荷矩阵
U随评价指标的数量的多寡而变化,对智能电网建设综合评价指标进行精选,充分借鉴国内外不同国家和地区对智能电网发展建设的评价指标,能够有效提高对特定区域电网智能化建设水平评价的真实性.
三、智能电网建设综合评价流程
具体评价过程为:首先依据智能电网建设的特点选取适用的评价指标体系,对评价对象各自在选取的指标体系上的原始数据进行采集,接下来对搜集的原始数据进行标准化处理.紧接着对搜集的原始数据进行判定.评价结果可以具体分为两类.第一也是为主要的结果,依据建立的主成分综合评价指标函数对每个评价对象进行打分,依据评价对象的得分情况对评价对象进行量化分析.其二,依据得出的主成分因子载荷矩阵对原有的评价指标体系进行分析,将原评价指标进行归类,并对所属的类别进行具有实际现实含义的命名,使原有的指标体系变得更加清晰明了,容易理解.
四、算例分析
（一）原始数据.根据我国智能电网的建设要求和总体的发展规划战略思路以及国家智能电网提出的“智能、高效、可靠、绿色”的发展建设目标,决定采用谭伟等在《智能电网低碳指标体系初探》中提出的评价指标体系,对天津市5个市辖区的智能电网在此评价指标体系上的原始数据进行采集,得表1.
（二）计算结果及分析.利用SPSS19.0对搜集来的数据进行分析处理,得到相关矩阵的主成分特征值及其方差贡献率如表2所示.
由相关矩阵的特征向量可以写出前2个主成分的表达式,再依据前两个主成分的方差贡献率可以得出综合评价函数,评价结果见表3.
由表3可知,电网1和电网3的电网智能化综合得分较高,电网2的电网智能化综合得分处于中间位置,电网4和电网5的电网智能化水平已经落后于前3个地区,电网5无论是在第1、2主成分以及综合主成分上排名均靠后.依据主成分载荷矩阵对原有的评价指标进行分析,对原有的指标进行归类,加深对原有指标体系的理解.因子载荷矩阵见表4.
依据的判别标准,由第一主成分与原有的指标体系的因子载荷矩阵可将指标1至指标5归为一类,指标6至指标9归为另一类,不难发现,前5个指标反映智能电网发电侧的建设水平,而接下来的4个指标则反映出智能电网输配电侧的建设情况.再结合表3中的5个不同地区的电网在第一和第二主成分的各自得分,以及5个电网在指标体系上采集的原始数据可以得出,对电网4和5在未来电网智能化发展的建议.电网4应在未来自己的电网智能化发展上大对电网“发电侧”方面的投入力度,电网5则应在“发电侧”和“用电侧”两端加大发展力度.
结语：（1）本文提出了可以利用“主成分分析方法”对智能电网建设水平进行综合评价,该方法避免了诸如“专家打分法”之类的分析方法对指标进行认为赋权,客观性大大提高,该方法依据指标内在的逻辑规律关系,建立量化的主成分综合评价模型,在此基础上对评价对象进行分析.（2）探索出依据主成分因子载荷矩阵对指标进行分析的方法,将众多评价指标重新进行归类,并给出评价对象在各个大类下的排序,重构评价指标体系.（3）本文设计了依据主成分分析的智能电网建设综合评价方法,该方法不仅可以对评价对象进行比较分析,还可以进一步指明落后地区的劣势,为落后地区的发展指明了方向.
参考文献：
[1]土智冬,李晖.智能电网的评估指标体系[J].电网技术,2009, 33(17): 14-18
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