一种基于投资需求和投资能力的电网投资优化方法与流程

本申请涉及电力投资领域，尤其涉及一种基于投资需求和投资能力的电网投资优化方法。

背景技术：

电力行业是国家经济发展的重要支柱，随着我国对电力的需求日益增长，电网投资逐年增加。

当前电网投资决策工作主要基于宏观经济发展形势来判断，对电网投资约束关系和多环节协调关系研究较少,难以对电网投资效果开展定量分析,未能对投资计划形成具体指导难以对电网投资效果开展定量分析。电网公司制定电网规划时，考虑投资能力的准确性，对促进电网科学决策精确投资具有重要意义。电网公司的投资能力受到诸多因素的制约，这些因素的变化将对电网公司的投资能力产生较大影响，增加电网投资的不确定性。作为电网规划的制定者和执行者，电网公司要对电网的投资需求进行测算，以求合理安排规划，提高风险抵抗能力。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种基于投资需求和投资能力的电网投资优化方法。

本申请提供了一种基于投资需求和投资能力的电网投资优化方法，包括：

利用灰色预测模型对电网公司的电网投资需求进行测算；

基于利润、折旧以及融资建立电网投资能力模型；

以所述电网投资需求和所述电网投资能力为硬性约束，设定供电需求约束、投资资金约束和项目属性约束构建电网投资决策模型，按所述电网投资决策模型选取最优策略。

更进一步地，所述灰色预测模型的获取步骤包括：

统计电网投资需求数据的时间序列x⁽⁰⁾＝{x⁽⁰⁾(1),x⁽⁰⁾(2),x⁽⁰⁾(3),...,x⁽⁰⁾(n)}；

验证所述时间序列x⁽⁰⁾是否满足光滑性，如果不满足对所述时间序列进行处理以满足光滑性；

对符合光滑性的所述时间序列x⁽⁰⁾进行累加获取数列x⁽¹⁾＝{x⁽¹⁾(1),x⁽¹⁾(2),x⁽¹⁾(3),..,.x⁽¹⁾(n)}，其中，

对数列x⁽¹⁾＝{x⁽¹⁾(1),x⁽¹⁾(2),x⁽¹⁾(3),..,.x⁽¹⁾(n)}中元素求紧邻均值获取数列z⁽¹⁾＝{z⁽¹⁾(1),z⁽¹⁾(2),λ,z⁽¹⁾(n)}，其中，z⁽¹⁾(i)＝0.5x⁽¹⁾(i)+0.5x⁽¹⁾(i-1),k＝1,2,λn；

构建方程x⁽⁰⁾(i)+az⁽¹⁾(i)＝b，并求解，并取x⁽¹⁾(0)＝x⁽⁰⁾(1)，获取数列x⁽¹⁾的预测模型：

对数列x⁽¹⁾的预测模型进行累减运算获取所述时间序列x⁽⁰⁾的预测模型。

更进一步地，按电压等级统计各个电压等级的电网投资需求数据的时间序列，通过所述灰色预测模型预测各个电压等级的电网投资需求数据。

更进一步地，所述电网投资能力模型的公式如下：

ici＝npi-tpi+di+δfi-δlai；

式中，ici为电网第i年的投资能力，npi为电网公司第i年的净利润，tpi为电网公司第i年的上缴利润，di为第i年的折旧额，δfi为电网第i年的新增融资金额，δlai为第i年公司新增的流动资产。

更进一步地，所述电网投资需求和所述电网投资能力为硬性约束：

第i年针对需求的投资不低于第i年需要满足的电网投资需求且不超过第i年电网投资能力其中，u为决策变量，所述决策变量由所述项目属性约束限制，s为投资成本。

更进一步地，所述投资成本s包括建设变电站的费用、架空线路的费用以及线缆费用。

更进一步地，所述项目属性约束包括强制建设项目、互斥项目、从属项目以及同时性项目。

更进一步地，决策中项目的所述项目属性约束为强制建设项目则决策变量u取值1；决策中项目的所述项目属性约束为互斥项目，则互斥项目的决策变量u的和不超过1；决策中项目的所述项目属性约束为从属项目，则从属项目中的先期项目决策变量u大于后期项目的决策变量；决策中项目的所述项目属性约束为同时性项目，则同时性项目的决策变量u相等。

更进一步地，所述供电需求约束包括供电容载比约束：

其中，γ^k和θ^k分别为k电压等级容载比的规定合理区间下限和上限，和vp分别为j地区k电压等级需求项目p的决策变量和供电容量，和l^jk分别为规划基准年的变电容量和规划水平年的负荷。

更进一步地，所述投资资金约束为投资资金限制在投资能力范围之内。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的该基于投资需求和投资能力的电网投资优化方法能够利用灰色模型对区域内各个供电电压等级的电网投资需求进行预测，通过电网投资能力模型对区域内的电网投资能力进行测算；然后考虑区域电网投资需求和电网投资能力，并根据供电需求约束、投资资金约束以及项目属性约束建立电网投资决策模型，并按照约束条件筛选选取最优的策略。能够有效的对区域内的电网投资行为进行决策，考虑电网投资需求有考虑电网投资能力，在满足电网投资需求的基础上，风险可控。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种基于投资需求和投资能力的电网投资优化方法的流程图；

图2为本申请实施例灰色预测模型创建的流程图；

图3为本申请实施例电网投资能力模型的存量流量图；

图4为本申请实施例种基于投资需求和投资能力的电网投资优化方法的整体的架构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的一种基于投资需求和投资能力的电网投资优化方法的流程图；图2为本申请实施例灰色预测模型创建的流程图；图3为本申请实施例电网投资能力模型的存量流量图；图4为本申请实施例种基于投资需求和投资能力的电网投资优化方法的整体的架构示意图。

结合参阅图1和图4所示，本发明提供一种基于投资需求和投资能力的电网投资优化方法，包括：

s100，利用灰色预测模型对电网公司的电网投资需求进行测算；灰色理论认为对既含有己知信息又含有未知或非确定信息的系统进行预测，就是对在一定范围内变化的、与时间有关的灰色过程的预测。尽管过程中所显示的现象是随机的、杂乱无章的，但毕竟是有序的、有界的，因此具有可预测性。具体实施过程中，

参阅图2所示，所述灰色预测模型的获取步骤包括：

s101，通过统计的方式获取电网投资需求数据的时间序列x⁽⁰⁾＝{x⁽⁰⁾(1),x⁽⁰⁾(2),x⁽⁰⁾(3),...,x⁽⁰⁾(n)}；具体实施过程中，所述时间序列可以按照不同的电压等级各自进行统计，电压等级包括10kv、35kv、110kv、220kv和500kv；

s102，验证不同电压等级的每组所述时间序列x⁽⁰⁾是否满足光滑性，如果不满足对所述时间序列进行处理以满足光滑性；一种可行的处理方式为对时间序列中的元素取对数；

s103，对符合光滑性的所述时间序列x⁽⁰⁾进行累加获取数列x⁽¹⁾＝{x⁽¹⁾(1),x⁽¹⁾(2),x⁽¹⁾(3),..,.x⁽¹⁾(n)}，其中，

s104，对数列x⁽¹⁾＝{x⁽¹⁾(1),x⁽¹⁾(2),x⁽¹⁾(3),..,.x⁽¹⁾(n)}中元素求紧邻均值获取数列z⁽¹⁾＝{z⁽¹⁾(1),z⁽¹⁾(2),λ,z⁽¹⁾(n)}，而z⁽¹⁾(i)＝0.5x⁽¹⁾(i)+0.5x⁽¹⁾(i-1),k＝1,2,λn；

s105，构建方程x⁽⁰⁾(i)+az⁽¹⁾(i)＝b，并求解，

具体的，取且

x⁽⁰⁾(i)+az⁽¹⁾(i)＝b的最小二乘估计系数列，满足

x⁽⁰⁾(i)+az⁽¹⁾(i)＝b的时间相应序列为：

并取x⁽¹⁾(0)＝x⁽⁰⁾(1)，获取数列x⁽¹⁾的预测模型如下：

s106，对数列x⁽¹⁾的预测模型进行累减运算获取所述时间序列x⁽⁰⁾的预测模型：如果进行过光滑性处理，需进行逆处理，从而实现通过所述灰色预测模型预测各个电压等级的电网投资需求数据。

s200，基于利润、折旧以及融资建立电网投资能力模型，通过电网投资能力模型对投资能力进行测算；

电网投资指的是包括各电压等级送变电工程、小型基建工程、其他专项工程等与电网基本建设有关的投资。而电网投资能力是指在目标利润、资产负债率限值及假定的售电量增幅条件下，公司财务所能够支撑的投资规模上限，即假设在保留资金安全备付的前提下，将经营、筹资活动现金净流入全部用于投资所形成的投资能力。而投资能力主要由折旧、利润以及融资三个方面构成。因此，可从折旧、利润以及融资方面来构建电网投资能力模型。对于折旧来说，从固定资产原值、综合折旧率和在建工程三个方面来定量体现企业的折旧能力。对于融资来说，从汇率水平、贷款难度、短期借款、长期借款、利率等因素定量分析来衡量企业的融资水平。对于利润来说，从成本、收入以及税收政策衡量企业的利润。

电网投资能力收到资产负载率约束，资产负载率是指期末负债总额除以资产总额的百分比。其对构成投资能力的融资额的约束，也就是说企业的融资额是有上限的，一旦融资额的数额较大，使得资产负债率超过了一定的比例时，公司的财务状况将被审查，情节严重的将会受到一定的处罚。通常会把资产负债率保持在70％以下。

电网投资能力收到利润总额约束，利润总额指的是企业在一定时期内通过生产经营活动所实现的最终财务成果。其主要是对构成投资能力的利润的约束。规定了折旧费、运行维护费、有效资产、准许收益率等指标的国家核定原则和具体标准，将电网企业赚取购售电价差的传统盈利方式转变为准许成本加合理收益的模式，在很大程度上对电网企业的财务管理目标、电网企业投资、电网企业融资、电网企业成本管理都产生了较大的影响，由此对利润总额形成了约束。

电网投资能力收到上缴利润约束，上缴利润是指经营使用国有资产的企业，按照一定比例或合同规定上缴给国家的一部分税后利润。由于上缴利润是针对的税后利润，因此，该条件主要是对构成投资能力的净利润的约束。对于电网企业来说，企业所得的净利润并不能完全用于投资或者运营，需要按一定的比例或者规定作为上缴利润上缴给国家。

参阅图3所示，从企业投资资金来源入手，根据电网投资能力构成因素分析，把投资资金来源分成三部分，即利润、折旧和融资，同时考虑投资资金用作流动资产的一部分，构建电网投资能力模型。

所述电网投资能力模型的公式如下：

ici＝npi-tpi+di+δfi-δlai；

式中，ici为电网第i年的投资能力，npi为电网公司第i年的净利润，tpi为电网公司第i年的上缴利润，di为第i年的折旧额，δfi为电网第i年的新增融资金额，δlai为第i年公司新增的流动资产。

s300，以所述电网投资需求和所述电网投资能力为硬性约束，设定供电需求约束、投资资金约束和项目属性约束构建电网投资决策模型，按所述电网投资决策模型选取最优策略。

其中，所述电网投资需求和所述电网投资能力为硬性约束是指：第i年针对需求的投资不低于第i年需要满足的电网投资需求且不超过第i年电网投资能力其中，u为决策变量，所述决策变量由所述项目属性约束限制表示项目是否执行，s为项目的投资成本，所述投资成本s包括建设变电站的费用、架空线路的费用以及线缆费用。其中，所述电网投资需求由所述灰色预测模型预测，所述电网投资能力由所述电网投资能力模型预测。具体的，可以按照不同的电压等级分开计算。

具体实施过程中，设定的供电需求约束包括供电容载比约束：

其中，γ^k和θ^k分别为k电压等级容载比的规定合理区间下限和上限，和vp分别为j地区k电压等级需求项目p的决策变量和供电容量，和l^jk分别为规划基准年的变电容量和规划水平年的负荷。

具体实施过程中，所述投资资金约束为投资资金限制在投资能力范围之内。

具体实施过程中，所述项目属性约束包括强制建设项目、互斥项目、从属项目以及同时性项目。当项目被决定实施时，其决定变量u为1,当项目被决定不实施时，其决定变量u为0；那么，决策中项目的所述项目属性约束为强制建设项目(即必须要实施的项目)则该项目的决策变量u取值1；决策中任意项目的所述项目属性约束为互斥项目(若项目a和项目b为互斥项目，那么实施项目a和项目b只实施一种，或者都不实施)，则互斥项目的决策变量u的和不超过1；决策中项目的所述项目属性约束为从属项目(若项目b从属于项目a，则只有在项目a存在时，项目b才能实施)，则从属项目中的先期项目决策变量u大于后期项目的决策变量；决策中项目的所述项目属性约束为同时性项目(若项目a和项目b为同时项目，则项目a和项目b必须同时实施，或者都不实施)，则同时性项目的决策变量u相等。

通过所述电网投资决策模型和单座变电站的容量，投资成本，可以有效的得到各个电压等级的变电站的数量的上下限。通过变电站项目之间的项目属性约束关系来对项目进行筛选。

本申请对电网投资需求及电网投资能力进行分析预测，实现在投资需求与投资能力不匹配时,电网企业投资能力与投资需求协调优化，具有很强的理论与实际意义。面对当前复杂多变的外部环境,本申请既从行业角度分析电网发展的刚性投资需求,又从宏观视角审视经济环境对电网投资的影响,结合电网投资能力,研究电网精准投资决策方法,有效提升了电网投资有效性和精准度,保障了电网投资效益。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。