基于AHP方法的农村电力需求评估

选取浙江省某县级市应用AHP方法进行农村电力需求综合评价。

该市位于浙江中西部，属中亚热带季风气候。总的特点是四季分明，年温适中，热量丰富，雨量丰富，干湿两季明显。全市年平均气温为17.5℃，春季气温回升快，但气温变化不定；夏季长而炎热，且雨热同步上升，常有干旱；秋季凉爽，空气湿润，时间短；冬季晴冷、干燥，大气层结构稳定。全市年总降雨量平均为1424mm，年降雨量较为充沛，但雨量的季节变化和年际变化、地域差异都很大，季节降雨量分布呈单峰型，为春雨多、梅雨量大，夏秋冬雨量少。全年平均日照百分率为43%，日照年际变化明显且季节分布不均，夏季日照最多，冬季最少，秋季光照优于春季光照。由于光温水要素分布不均，灾害性天气也较频繁，如冬季冻害、大雪，春秋低温阴雨，梅汛期洪涝，盛夏高温、伏秋干旱等。该市交通方便，民营经济较为发达，居民人均收入在省内处于中等水平，全市年用电量和年均增幅在全省处于中游，用电情况在浙江省具有一定的代表性。

建立有效的递阶层次结构是AHP使用中最重要的一步。但在AHP的使用过程中，无论是建立递阶层次结构还是构造判断矩阵，人的主观判断、选择、偏好对结果的影响极大，这就使得用AHP进行决策带有很大的主观成分。要使AHP的决策结论尽可能符合客观规律，决策者对所研究的问题必须有比较深入和全面的认识。另外，采用群体AHP也是克服这些主观偏见的一个好办法。在农村电力需求综合评价中，作者采用了多轮“专家群体讨论—反馈—修改”的建模方式。

首先请有关专家进行集体讨论，根据农村电力需求的特点，以评价目的、评价标准和内容为依据，运用主观经验判断法对散落于各相关部门统计指标体系中与农村电力需求关系密切的指标进行初步筛选，这些评价指标的主要来源是政府宏观经济管理部门和电力行业的统计指标体系，从而得到农村电力需求影响因素表如表2-3所示。然后按照因素间的相互关联影响及隶属关系将因素按不同层次组合，形成多层次的分析结构模型。经多轮反馈、修改后，得到了如图2-3所示农村电力需求的递阶层次结构模型。

该层次结构模型分为三个层次，各层次及其因素的含义如下：

第一层：总目标层O。

在分析政治、社会、经济、自然、科技等诸多不同因素对农村电力需求影响情况的基础上，对农村电力需求进行综合评价，促进农村电力事业发展，以充足可靠的优质电力满足国民经济和人民生活的需要。

表2-3　农村电力需求影响因素分析表

图2-3　农村电力需求的递阶层次结构模型图

第二层：战略目标层A。

A1，经济发展：电力是国民经济的基础产业，电力行业向国民经济提供动力能源，保证和促进国家经济，而经济发展又是电力增长的强劲动力，因此电力的发展和宏观经济形势密切相关。可以考虑从产业结构、固定资产投资、产值能耗、价格水平等角度来考察宏观经济发展对农村电力发展的影响情况。

A2，人口和社会发展：进入现代社会，电力是现代文明的标志之一。电力与人民日常生活密切相关，稳定可靠的电力供应与服务是人们提高生活水平和质量的保障，电力还对人们获取外界社会、经济、科技、教育等信息起着非常重要的作用。可以考虑从总人口、人均用电量、人均国内生产总值、城市化率、电气化水平、人均收入、家庭主要消费品拥有量等角度来考察人口和社会发展对农村电力发展的影响情况。

A3，电网结构和管理水平：由于发、输、配、用的同时性，因此建设坚实可靠的农村电网是提高农村电网供电能力，满足农村电力需求的基本要求。要着力建设结构优化、布局合理、技术适用、供电质量高、电能损耗少的先进农村电网，同时要着力提高电网的运营管理水平。可以考虑从网架情况、电网建设与改造、需求侧管理、负荷分配、替代能源等角度来考察电网结构和管理水平对农村电力发展的影响情况。

A4，自然环境：自然环境的影响如季节因素、气候变化的不确定性等，使农村电力需求存在很大的季节性或气候性的不确定性，对农村电力需求影响很大。可以考虑从地理条件和气候、气温、季节等角度来考察电网结构和管理水平对农村电力发展的影响情况。

A5，政策和法律环境：随着社会主义市场经济的逐步确立，国家对经济的管理和调控手段，由过去主要以行政手段为主，逐步向以经济手段为主，并辅之以法律手段和行政手段。电力体制改革、西电东送、节能减排等能源和经济政策对农村电力需求影响较大，客观上要求电力企业不断挖掘内部潜力，通过提高经营管理水平来应对市场新形势。可以考虑从宏观调控、节能降耗等角度来考察电网结构和管理水平对农村电力发展的影响情况。

第三层：措施层C。

为了达到总目标，可以采取以下26条措施：

C1，电价：电价是指电力企业的平均电力销售的价格。目前，我国的终端电价实行统一政策，统一定价，分级管理。电价负担的轻重，将对农村电力需求造成直接的影响。在一些电价相对较高的行业和地区，部分用户感到难以承受，于是开始安装自备机组发电，减少从电网购电。

C2，用电量：用电量是指一定时期、一定地域范围内的消费的电量总数，反映用电总规模。

C3，国内生产总值（GDP）：国内生产总值是一国或一个地区在一定时期内生产的社会最终产品的价值总和，也就是社会总产品价值扣除中间投入价值后的余额。它综合反映社会生产活动的最终成果，是衡量国民经济发展规模、速度的代表性指标，也是研究国民经济结构、比例关系和宏观经济效益的重要依据。国内生产总值指标在国民经济统计中处于核心地位。

C4，电力需求弹性系数：电力需求弹性系数是指国内生产总值每增长1%相应的电力需求量增长百分点，表明国民经济增长与电力需求量增长的关系。

C5，产业结构：产业结构是一种被经常使用的国民经济结构指标。产业结构指标一般用第三产业的增加值分别占国内生产总值的比重来表示，反映各产业在国民经济生产中所占地位及其变化情况。不同产业的能耗有明显的不同，产业结构的变化将对农村电力需求产生深刻影响。

C6，工业化水平：工业化水平是判断一个区域经济发展所处阶段的重要指标。德国经济学家霍夫曼提出可以用消费资料工业净产值与资本品工业净产值的比例（即霍夫曼比例）来测定和表征工业化水平。

C7，固定资产投资：全社会固定资产投资包括基本建设、更新改造、国有单位其他投资、城镇集体经济单位投资、房地产开发投资、零星固定资产投资，城镇私营、个体经济投资，城镇和工矿区私人建房投资和农村固定资产投资。

C8，产值能耗：产值能耗是一定时期全社会能源消费总量与同期国内生产总值之比，反映能源消耗节约的效益。在利用这一指标进行动态对比时，国内生产总值要扣除价格变动因素。

C9，企业景气指数：企业景气指数是根据企业家对本企业综合生产经营情况的判断和预期而编制的指数，用以综合反映企业的生产经营状况。其表现形式为纯正数，以100作为景气指数的临界值，其数值范围在0～200之间。

C10，总人口：总人口是指一定时点、一定地域范围内的全部人口数，反映人口的总规模。

C11，人均用电量：人均用电量是一国或一个地区在一定时期内的用电量与同期人口平均数的比值，它实际上反映了电力需求增长与人口增长的关系。

C12，人均国内生产总值（GDP）：GDP是一国或一个地区在一定时期内的国内生产总值与同期人口平均数的比值，实际上反映了经济增长与人口增长的关系。

C13，城市化率：城市化是社会生产力发展的必然过程，是衡量一个国家社会经济状况和生产力水平的一个重要标志。城市化率是指城镇人口占总人口的比重。

C14，电气化水平：新农村电气化建设的总体要求是“户户通电、供电可靠、安全经济、供用和谐”，国家建立了一套新农村电气化标准体系，其中包括新农村电气化村标准、新农村电气化乡（镇）标准、新农村电气化县标准。

C15，人均收入：人均收入是反映农村居民平均收入水平的指标，是根据农村住户抽样调查所取得的调查户纯收入之和按调查户人口平均计算的。

C16，家庭主要消费品拥有量：大件耐用消费品是衡量居民生活质量和现代化程度的重要标志。家庭主要消费品拥有量是指农村居民户均大件耐用消费品拥有量。

C17，网架情况：合理的电网结构是指电网结构在经济上适合国情，在技术上电源布局和潮流流向合理，网络结构简明，层次清晰，实现分层分区，能适应负荷和运行方式变化的需要，具有一定的灵活性、可靠性和较大的抗干扰能力。

C18，电网建设与改造：电网建设与改造是电力行业发展的一项重要基础建设工作，是国家基础建设投资的重要组成部分。开展电网建设与改造对农村电力需求的影响主要体现在：扩大电网覆盖面，增加用电量；降低农村低压线损，提高用户终端电压，增加用电量；提高电网运行可靠性，减少停电范围，缩短检修时间，从而增加用电量；改善农村居民用电条件，刺激和引导农村居民的电力消费，主要是购买大宗家电。

C19，需求侧管理：需求侧管理是指通过采取有效的激励和强制措施，引导电力用户改变用电方式，提高终端用电效率，优化资源配置，改善和保护环境，实现最小成本电力服务所进行的用电管理活动，是由政府主导，行业协会协助，监管机构监督，电力企业、电力用户和能源中介组织积极参与，促进电力工业与国民经济、社会协调发展的一项系统工程。它既是缓解当前电力供需矛盾，做好电力供应工作的必要手段，也是保障电力系统安全运行的重要举措，更是树立科学发展观，促进我国电力工业健康、持续发展的长远战略。

C20，负荷分配：负荷分配是指以保证电力供需总体平衡，本着公平、合理、各地经济共同发展的目标，为使有限的电力资源发挥更大的作用，对用电指标进行分配。

C21，替代能源：替代能源是指液化石油气、煤气等能替代电力使用的能源，替代能源与电力在能源领域产生竞争，直接影响农村电力需求。

C22，地理条件和气候：地理条件和气候是环境因素，其空间分布广泛，是一种在地球表面普遍存在的资源。因纬度、海拔高度、地势地貌和海陆分布的不同，各地气候资源要素配置和量值呈现明显的地方性特点，影响农村电力需求。近年来，气候因素对负荷特性的影响越来越显著，特别是气候变化的随机性，使得负荷特性变化的随机性加强。

C23，气温：在气温进入高温时段，一些相关行业经济就会活跃起来，如空调、电扇、冷饮、泳装、游泳场、高山旅游等行业会进入消费旺季，特别是电力生活消费也进入旺季，居民家庭用电会成倍增加。当气温进入低于5℃时，取暖消费明显增加，棉衣、棉被、御寒衣物和取暖用煤消费进入旺季，一些家用取暖、保温电器被大量起用，家庭电力消费又进入高峰期。这种因天气原因引起的用电紧张，具有随机性、突然性和阶段性的特点，对电力生产和电网运行冲击很大，如不注意科学调度，就可能造成整个电网瘫痪。(www.xing528.com)

C24，季节：电力生产和消耗与气象变化有比较明显的关系，经常会引起季节性电力紧张，特别是冬季采暖和夏季降暑的能耗与气温变化密切相关。最近几年，由于我国社会经济发展和人民生活水平的提高，能耗与气象变化的关系越来越密切，由于气候反常造成局部电力生产和供应紧张的情况时有发生。夏季高温天气变化，对电力生产和供应会造成短期紧张。气候反常，年降水偏少，就可能打破电力总量生产和消费的平衡关系，全面影响社会经济生产和社会活动秩序。

C25，宏观调控：宏观调控是指针对经济运行中出现的突出矛盾和问题，采取一系列政策措施，使经济运行中不稳定、不健康的因素得到抑制，如近年来我国实施的宏观调控政策目标是促进粮食增产和农民增收、遏制一些行业盲目投资和低水平重复建设。宏观调控直接影响农村电力需求。

C26，节能降耗：节能降耗是指降低单位GDP能耗和减少污染物排放。我国正采取加大结构调整力度、推动技术进步、加强节能降耗管理、推进循环经济发展、强化污染防治、健全法规和标准、完善配套政策、强化节能宣传等八项措施推动节能减排工作。

1. AHP判断矩阵的确定

AHP的测度（即在一定标度下对事物某种属性的定量测量）是通过两两比较判断给出的。建立起递阶层次结构以后，上下层次元素间的隶属关系就确定了。假如上一层次的元素Ck作为准则，下一层次的元素A1，A2，…，An有支配关系，进一步决策所要反复回答的问题是针对准则Ck，两个元素Ai和Aj的相对重要程度如何。

根据前述的递阶层次结构模型，设计判断矩阵构造表一式50份。由于农村电力需求综合评价涉及面广、学科多，为了减少因个人所从事的学科、所处的地位、层次和偏好等不同而带来的主观成分，判断矩阵采用群体判断的方式构造。请从事农村电力管理、电力工程、经济管理、系统工程、农村和农业管理等方面的专家、教授、领导干部以及乡村领导和农民等50人进行构表，对收回的表格进行统计汇总，然后再采用等专家权重的Delphi法处理，经一轮反馈修改后，得到综合判断矩阵如表2-4～表2-9所示。

2. 计算单一准则下元素的相对权重

AHP单一准则下元素的相对权重问题实质上是由一组元素两两比较重要性的测度计算这组元素相对重要性的导出测度问题。对A1，A2，…，An两两比较得到的上述判断矩阵A，解特征根问题为：

所得到的W经正规化后作为元素A1，A2，…，An在准则Ck下排序权重。

表2-4　以总目标O为准则的判断矩阵及各战略权重

注　C.I.=0.039223774；C.R.= 0.035021227。

表2-5　以战略目标A1为准则的判断矩阵及各项措施的权重

注　C.I.= 0.159305； C.R.= 0.089865。

表2-6　以战略目标A2为准则的判断矩阵及各项措施的权重

注　C.I.= 0.1001355； C.R.= 0.07586021。

表2-7　以战略目标A3为准则的判断矩阵及各项措施的权重

注　C.I.= 0.063664； C.R.= 0.056843。

表2-8　以战略目标A4为准则的判断矩阵及各项措施的权重

注　C.I.= 0.0470； C.R.= 0.0810。

表2-9　以战略目标A5为准则的判断矩阵及各项措施的权重

注　C.I.= 0； C.R.= 0。

3. 计算各层元素的组合权重

为了得到递阶层次结构每一层次中所有元素相对于总目标的相对权重。需要把上一步的计算结果进行适当的组合。这一步是由上而下逐层进行的，最终计算结果得出最低层元素（即决策方案）优先顺序的相对权重。

4. 层次单排序及总排序的一致性检验

在判断矩阵的构造中，并不要求判断具有一致性，这是为客观事物的复杂性与人的认识的多样性所决定的。尽管比例标度法允许在判断不一致或相互矛盾的情况下对被比较元素进行标度，但由此求得的导出标度（即元素相对重要性的排序权值）仍然是对某种属性的一个合理测度。但判断偏离一致性过大时，排序权向量计算结果作为决策依据将出现某些问题。因此，在求得单一准则下各元素的相对权重和各层次元素的组合权重以后，都需要进行一致性检验。单一准则下的一致性指标C.I.和C.R.如见表2-4～表2-9所示。总排序的一致性指标C.I.和C.R.如表2-10所示。

表2-10　农村电力需求层次分析的单一准则 权重及组合权重和总排序

续表

注　C.I.= 0.083752； C.R.= 0.064328。

5. 结果分析与讨论

（1）在影响总目标的各条途径（即战略目标）中，经济发展的权重为0.491，最为重要；人口和社会发展、自然环境、政策和法律环境的权重分别为0.137、0.132、0.132，电网结构和管理水平的权重则为0.108。经济发展的权重较高，说明经济发展与农村电力需求具有较强的相关性，但不是影响农村电力需求的绝对因素。电网结构和管理水平的权重较低，说明1998年开始实施的一期、二期农村电网建设改造工程和新农村电气化县建设，使我国的农村电网有了长足发展，已经基本能够为“三农”提供安全、经济、可靠的电力保障，不是农村电力需求发展的主要矛盾。由此也可以进一步得出与前述黄超、李翔等人对我国电力发展和经济增长关系的研究结果基本一致的结论，即经济增长对电力生产的推动不是绝对因素，而电力短缺将对经济发展产生极大影响，电力发展和经济增长的影响关系基本是单向的，经济增长对电力生产的推动力远小于电力短缺对经济发展的制约力。

（2）在各项措施中，产业结构、气温、企业景气指数、节能降耗、宏观调控五条的权重分别为0.104、0.08、0.068、0.066、0.066，分列前五位，是影响农村电力需求的主要因素。这些因素除气温外都与国家的经济政策和经济运行情况密切相关，也说明在当前要研究农村电力需求，首先要研究经济政策和经济运行情况。

（3）值得注意的是在各项措施中，电价、GDP、人均收入等权重分别为0.049、0.033、0.013，在全部26项措施中，仅分别列第9、13、23位，这一结果与前述林伯强等人的研究结果差距较大，说明在当前调整电价、单纯的GDP增长以及人均收入的提高等对农村电力需求的影响并不大。

（4）上述综合评价体系是在基本考虑影响农村电力需求的所有可能因素后建立的，既具有科学合理性，也有实际可行性。相对于传统的对农村电力需求开展的定性评价来说，这是一种创新。但是，影响农村电力需求的因素很多，而且处于经常变化之中，上述综合评价体系还需要针对实际应用过程中出现的问题和缺陷进行必要的修正和完善。