基于优化专家评价法的三阶段DEA电网能效分析方法技术

本发明专利技术公开了基于优化专家评价法的三阶段DEA电网能效分析方法，先对电网原始各项指标数据进行标准化处理，对标准化处理后的数据进行因子降维分析，将电网中复杂多样的指标数据进行降维处理，用最少的、包含信息量大的主成分指标取代原始指标数据，同时获得聚类数目；接着对获得的主成分数据并结合聚类数目进行K均值聚类分析，最终得到各类中具体指标数据，结合专家评价法确定各类指标的合理性；再将得到的各类指标进行三阶段DEA效率分析，合理得出各县域对应的效率值，依据最终各效率值有针对性的提出各县域电网公司能效规划意见。本发明专利技术与传统专家经验确定各类指标相比，可以全面合理的选择出各类指标内容，并有效的分析出效率评价结果。

【技术实现步骤摘要】
基于优化专家评价法的三阶段DEA电网能效分析方法
本专利技术属于电网指标能效分析
，具体涉及基于优化专家评价法的三阶段DEA电网能效分析方法。
技术介绍
合理的电网投资、建设规划是保证电力行业合理、高效运行的重要手段。各个地区电网运行状态是否良好直接取决于电网投资、规划等是否科学与合理。随着电力市场的逐步形成，电网规划内容方面不再是单一性目标，而是一个多目标的且具有复杂性的决策过程。对电网指标效率值合理的分析，寻找出影响效率值低的主要因素，从而可以合理的指导电网未来建设投资，有效的提升电网总体质量。Fried等人在2002年提出的三阶段DEA模型，可以看作是扩展了1999年所提出的模型，在1999年的模型中，Fried等人仅将环境因素考虑在内，采用Tobit回归来剔除环境因素的影响。而2002年的模型同时将环境因素和随机噪声的影响考虑在内，这样，Tobit回归不能有效分离随机噪声的影响，所以才采用SFA回归。本申请基于国内外对于这个问题的研究基础之上，考虑了传统专家评价法直接指定投入、产出、环境指标数据存在不合理的地方，主要研究基于因子、聚类分析前提下，使各类指标选取合理全面化，从而能够更准确的得出效率值，合理全面的对电网能效方面提供有效的提升建议。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种基于优化专家评价法的三阶段DEA电网能效分析方法，借鉴传统专家评价法的思想，考虑了引入因子和聚类思想专家评价法确定指标数据。首先对原始指标数据进行标准化处理，经过因子降维及聚类分析后，结合专家评价法确定聚类分析结果的合理性，并与传统专家评价法指定的指标数据进行对比，分析本申请提出方法选择指标的全面与合理性，对分析出的分类结果进行三阶段DEA分析，并对比传统专家评价法得到的效率值，最终可以得出能够全面体现电网水平的各县域电网企业的效率值。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：基于优化专家评价法的三阶段DEA电网能效分析方法，包括如下步骤：步骤1、为除去量纲不统一带来的影响，对电网原始指标数据进行标准化处理；步骤2、对标准化后的电网指标数据进行因子降维分析，降低电网原始数据维度，用少数包含大量信息的主成分指标数据取代原始大量指标数据，同时获得聚类数目；步骤3、将获取的主成分指标数据结合聚类数目进行聚类分析，得到各类具体指标内容；分析获得的各类指标相对于传统专家评价法直接给定的各类指标的合理性和全面性；步骤4、采用三阶段DEA电网效率值分析方法进行效率分析；步骤5、将得到的电网企业效率值与采用传统专家评价法进行效率分析得到的结果进行比较分析。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：进一步地，步骤1中对电网原始指标数据进行标准化处理包括：采用Min-max法进行标准化处理，实现对数据进行线性变换，如下式所示，其中x′表示经标准化处理后的数据，x表示原始数据值，xmin、xmax分别表示一组数据中最小值与最大值。进一步地，步骤2中，采用主成分分析方法进行因子降维分析。进一步地，步骤4中，第一阶段采用基于规模报酬可变的BCC-DEA模型，获得等价的线性规划模型如下式所示：其中，j表示决策单元，表示m维单位列向量，eT表示s维单位列向量，X，Y分别是电网企业投入、产出指标数据向量，X0，Y0分别为其拟评价的投入和产出变量，n为电网企业数目；λj为电网企业j的权重值；ε为非阿基米德无穷小量，实际应用中常取无穷小量；S-与S+分别表示投入冗余和产出不足的松弛变量；θ为效率评价指数。进一步地，步骤4中，第二阶段采用随机前沿SFA分析方法对数据进行处理，首先构建相似SFA模型，把松弛变量分解成含有环境因素、随机因素和管理因素三个自变量的函数；其次应用最大似然估计法对投入冗余的松弛变量S+进行回归计算，最终确定环境变量和随机误差对S-的影响后调整原投入向量；最后推导出分离公式。进一步地，步骤4中，首先构建相似SFA模型，把松弛变量分解成含有环境因素、随机因素和管理因素三个自变量的函数，其表达式如下：Sni＝f(Zi；βn)+νni+μni其中n＝1，2...N表示投入个数，i＝1，2，...I表示决策单元个数；Sni是第i个决策单元第n项投入的松弛值；Zi是环境变量，βn是环境变量的系数；νni+μni是混合误差项，νni表示随机干扰，μni表示管理无效率。进一步地，步骤4中，应用最大似然估计法对S+进行回归计算，最终确定环境变量和随机误差对S-的影响后调整原投入向量的调整公式如下所示：其中，是调整后的投入；Xni是调整前的投入；是对外部环境因素进行调整；[max(vni)-vni]是将所有决策单元至于相同运行水平下。进一步地，最后推导出分离公式如下式所示：其中λ＝σμ/σν；其中s，g分别表示为第二阶段DEA分析结果中得到的sigma-squared，gamma数值；φ和Φ分别是标准正态分布的密度函数和分布函数。进一步地，第三阶段为将第二阶段得到的调整后投入、产出指标数据，代入DEA进行效率值分析，得到剔除环境影响因素后的效率值结果。本专利技术的有益效果是：本方法对原始指标数据进行标准化处理，经过因子降维及聚类分析后，结合专家评价法确定聚类分析结果的合理性，并与传统专家评价法指定的指标数据进行对比，分析本方法选择指标的全面与合理性，对分析出的分类结果进行三阶段DEA分析，与传统专家经验确定各类指标相比，本专利技术的方法可以全面合理的选择出各类指标内容，并有效的分析出效率评价结果。附图说明图1是本专利技术的三阶段DEA电网能效分析方法流程图。图2是本专利技术的指标号特征值的碎石图。图3是本专利技术的聚类距离及指标聚类示意图。图4是本专利技术的10-20KV配电变压器数量和容量两项指标相关性图。图5是本专利技术的因子降维聚类的专家评价方法与传统专家评价法综合效率值对比图。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。如图1-图5所示，本专利技术提供一种基于优化专家评价法的三阶段DEA电网能效分析方法，借鉴传统专家评价法的思想，考虑了引入因子和聚类思想专家评价法确定指标数据。首先对原始指标数据进行标准化处理，经过因子降维及聚类分析后，结合专家评价法确定聚类分析结果的合理性，并与传统专家评价法指定的指标数据进行对比，分析文章提出方法选择指标的全面与合理性，对分析出的分类结果进行三阶段DEA分析，并对比传统专家评价法得到的效率值，最终可以得出能够全面体现电网水平的各县域电网企业的效率值。具体步骤如下：步骤1、首先，为剔除电网指标量纲不统一带来的影响，对电网原始指标数据进行标准化处理。采用Min-max法进行标准化处理，该标准化方法实现对数据进行线性变换，如下式(1)所示。其中x′表示经标准化处理后的数据，x表示原始数据值，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于优化专家评价法的三阶段DEA电网能效分析方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1、对电网原始指标数据进行标准化处理；/n步骤2、对标准化后的电网指标数据进行因子降维分析，用少数包含大量信息的主成分指标数据取代原始大量指标数据，同时获得聚类数目；/n步骤3、将获取的主成分指标数据结合聚类数目进行聚类分析，得到各类具体指标内容；分析获得的各类指标相对于传统专家评价法直接给定的各类指标的合理性和全面性；/n步骤4、采用三阶段DEA电网效率值分析方法进行效率分析；/n步骤5、将得到的电网企业效率值与采用传统专家评价法进行效率分析得到的结果进行比较分析。/n

【技术特征摘要】
1.基于优化专家评价法的三阶段DEA电网能效分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、对电网原始指标数据进行标准化处理；
步骤2、对标准化后的电网指标数据进行因子降维分析，用少数包含大量信息的主成分指标数据取代原始大量指标数据，同时获得聚类数目；
步骤3、将获取的主成分指标数据结合聚类数目进行聚类分析，得到各类具体指标内容；分析获得的各类指标相对于传统专家评价法直接给定的各类指标的合理性和全面性；
步骤4、采用三阶段DEA电网效率值分析方法进行效率分析；
步骤5、将得到的电网企业效率值与采用传统专家评价法进行效率分析得到的结果进行比较分析。


2.根据权利要求1所述的三阶段DEA电网能效分析方法，其特征在于，步骤1中对电网原始指标数据进行标准化处理包括：
采用Min-max法进行标准化处理，实现对数据进行线性变换，如下式所示，



其中x′表示经标准化处理后的数据，x表示原始数据值，xmin、xmax分别表示一组数据中最小值与最大值。


3.根据权利要求1所述的三阶段DEA电网能效分析方法，其特征在于，步骤2中，采用主成分分析方法进行因子降维分析。


4.根据权利要求1所述的三阶段DEA电网能效分析方法，其特征在于，步骤4中，第一阶段采用基于规模报酬可变的BCC-DEA模型，获得等价的线性规划模型如下式所示：






其中，j表示决策单元，表示m维单位列向量，eT表示s维单位列向量，X，Y分别是电网企业投入、产出指标数据向量，X0，Y0分别为其拟评价的投入和产出变量，n为电网企业数目；λj为电网企业j的权重值；ε为非阿基米德无穷小量，实际应用中常取无穷小量；S-与S+分别表示投入冗余和产出不足的松弛变量；θ为效率评价指数。


5.根据权利要求4所述的三阶段DEA电网能效分析方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海涛，马丙泰，董亮，黄铖，陆恒，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32