基于物元可拓理论的输变电工程造价风险评价

崔祥，张云宁，吴蓉，杨帆

(1.河海大学商学院，江苏南京 211100；2.江苏省电力设计院有限公司，江苏南京 211100）

基于物元可拓理论的输变电工程造价风险评价

崔祥1，张云宁1，吴蓉2，杨帆1

(1.河海大学商学院，江苏南京 211100；2.江苏省电力设计院有限公司，江苏南京 211100）

造价管理面临的不确定因素是造成输变电工程“三超”现象的主要原因之一，其管理核心就是对这些不确定性因素进行合理的预测和评估。结合输变电工程建设的特殊性、其造价以及计价的特点，基于风险特性分析输变电工程建设造价风险因素，构建造价风险评价指标体系，并将层次分析法和熵权法相结合，形成主观赋值权重与客观计算权重结合使用的评价指标组合权重。在此基础上建立模糊可拓评价模型，测算风险指标关联度，得到相应的风险综合评价等级。最后结合江苏省某工程实例，对输变电工程造价风险进行综合评价，从而为多方案的比选提供科学依据。

输变电工程；工程造价；风险评价；物元；模糊可拓

近年来我国经济快速发展，导致用电需求迅猛增长，只有大力开展输变电工程建设，才能缓解电力供应紧张的状况。伴随电网建设发展突飞猛进，在其建设过程中，凸显出投资大、效益低、造价管理存在漏洞等问题。造价管理面临复杂多变的环境和各种各样的不确定因素，这些不确定因素往往会造成输变电工程投资目标失控、“三超”现象的发生。因此，输变电工程造价风险管理的核心就是对这些不确定性因素进行合理的预测和评估。美国早于1992年就成立了专门研究项目风险的风险管理委员会(Risk Management Committee)，尤其着重于造价风险的管控［1］。之后大量的研究集中在工程风险的分析和预测，Arocena利用数据包络方法对电力工程建设费用估算进行了研究［2］；Boskers等人［3］和任传普［4］都利用蒙特卡洛技术对项目中遇到的风险进行模拟预测；Kim等人［5］利用遗传算法(GA)和人工神经网络(ANN)对工程造价进行了预测评价研究。

模糊评价方法因其对具有模糊性和随机性的指标有很好的适用效果，可用于输变电工程造价风险的评价，但无法避免评价指标之间存在的关联性，且所赋权重主观性较强，从而影响评价的实际效果。本文引入熵权法，与层次分析法结合使用，形成主观赋值权重与客观计算权重的评价指标组合权重，提高评价结果的科学性和可信度。再次，构建模糊可拓评价模型，计算各指标关联度和方案风险等级，进而实现造价风险的综合评价。

1 输变电工程造价风险因素识别与分析

工程造价形成基础是建筑产品的价值。由于输变电工程建设的特殊性、其造价以及计价的特点，影响输变电工程造价的因素十分广泛。从宏观的角度看，政府行为、市场供求状况、建筑科学技术水平、社会经济发展水平都直接或间接地影响工程造价［6］。对于某一具体输变电工程来说，其设计水平、施工水平、自然环境状况、业主的价值取向、管理行为等都对工程造价产生直接或间接的影响，并贯穿整个建设过程。

表1 输变电工程项目造价风险指标体系

本文构建的输变电工程造价风险评价指标体系遵循全面性、可操作性和代表性原则，通过研究影响输变电工程造价的风险因素［7～10］以及专家调研，初步挑选风险评价指标，并基于风险特性对其进行分类和筛选，最终形成涵盖5个二级指标和17个三级指标的输变电工程造价风险评价指标体系，其中三级指标对工程造价描述较为全面清楚，涵盖输变电工程造价风险关键因素，具有可操作性，具体评价指标体系见表1。

2 基于模糊物元可拓理论的造价风险评价模型

在输变电工程造价风险评价指标体系构建的基础上，为解决评价指标中存在的模糊不相容问题，本文引进基于物元分析和模糊数学的模糊可拓模型［11］，将输变电造价风险按风险程度分为5个等级，从大到小依次为很大、较大、一般、较小、很小，形成评语集N={N1，N2，N3，N4，N5}，其中N1表示很大，以此类推。然后采用以下的方法和步骤构建输变电工程造价风险评价模型。

2.1 物元评价模型的构建

首先，采用专家调查法对前文所列输变电造价风险评价指标进行划分，按照上述5个风险等级依次对应确定经典域R1、R2、R3、R4、R5，其中R1表示风险很大物元模型经典域，R2表示风险较大物元模型经典域，以此类推。

式中，Nj表示所划分的j个等级，c1，c2，…，cn是Nj的n个不同特征，vj1，vj2，…，vjn分别是Nj关于c1，c2，…，cn所取值的范围，即经典域。

其次，确定节域。5个风险等级取值范围的并集即为输变电工程造价风险各指标的节域。令：

式中，p表示待评对象等级的全体；vp1，vp2，…，vpn分别是p关于c1，c2，…，cn的所取值的范围，即p的节域。

最后，确定待评物元。各指标的数值通过输变电工程造价风险指标数据或分析结果确定。即令：

式中，p0为待评物元；v1，v2，…，vn分别是p0关于c1，c2，…，cn检测所得的具体数据。

2.2 基于模糊层次分析法和熵权法的组合赋权

(1)模糊层次分析法确定权重

利用模糊层次分析法确定指标权重大致可分为三步。首先，按照二级指标分类将上述评价指标按递阶层次结构进行有序分层，并将每层的各风险因素按照相对重要程度进行两两比较形成互补矩阵；然后以互补矩阵为基础计算出同一层次各指标的权重系数；最后进行合成，得到各指标在整个指标层的相对位置，即为各指标权重。

由模糊互补矩阵构造模糊一致矩阵：如果对模糊互补矩阵按行求和，记为…，m)，实施如下数学变换，则由此建立的矩阵R=(rij)m×n是模糊一致矩阵。

基于模糊一致矩阵，各层级指标权重基于公式(4)确定：

(2)熵权法确定权重

运用熵权法确定的指标权重大小取决于该指标值的差异程度，差异程度越大，表示该指标包含的信息量越多，对整体的影响也越大，权重就越大，反之亦然［12］。熵权法通过构建评价指标的判断矩阵来计算各指标的权重值。具体计算如下：

设有l个待评方案，n个评价指标，定量取得各方案的评价指标矩阵X=(xij)l×n，对指标数据进行标准化变换，正向效益型指标按公式(5)计算，逆向成本型指标按公式(6)计算，得到标准化矩阵

计算第j项指标下第k个方案指标权重pij'：

计算第j项指标的熵值ej：

计算各指标的熵权βj：指标所含信息量与其熵值成反比，与其熵权成正比。熵权计算为：

熵权代表各指标间相互竞争的激烈程度，是一个相对值，而不是其实际重要程度。因此，在多方案决策中，仅使用熵权计算法很可能产生计算结果与实际情况不相符的问题。

(3)组合赋权

层次分析法采用主观赋权，熵权法运用客观计算求得权重，两种方法各有利弊，将两者相结合，实现主观评价和客观计算取长补短，进而得到综合权重ωj。采用如下公式求得综合权重［13］：

2.3 输变电工程造价风险综合评价

待评物元各指标与各等级水平的关联函数值按公式(11)计算：

式中，Kj(vi)表示第i个指标关于第j个等级的关联函数值；|Vji|表示第i个指标关于第j个等级的经典域的取值范围大小；Vpi表示第i个指标节域的取值范围；vi∈Vji表示待评物元第i个指标的取值属于第j等级关于第i个指标的经典域。

利用关联度计算公式(11)，可以得到各指标在每个风险等级的关联度值。

待评物元各等级的关联度kj(p0)为：

输变电工程造价风险等级若kj(p0)=max{kj(p0)}(j=1，2，…，m)，则待评物元p0属于j等级。

3 案例分析

江苏某地区为了满足用电需求，计划新扩1座220 kV变电站，4座110 kV变电站，根据上述规划，综合考虑各种因素，现有三种均通过可行性研究的方案。方案1：1座220 kV变电站采用GIS设备，4座110 kV变电站采用GIS设备，变电站站址采用10 kV压配电网双环网接线模式；方案2：将220 kV线路抗冰设计变更为30年一遇，抗风设计变更为30 m/s，其余和方案1一致；方案3：1座220 kV变电站采用AIS设备，4座110 kV变电站采用GIS设备，变电站站址采用10 kV压配电网单电源辐射接线模式。其他参数一样。

(1)物元评价模型的建立

根据表1基于风险特性的输变电工程造价风险评价指标体系，对三个方案进行风险综合评价，评价等级如前文所述。每个指标通过专家9分制打分，形成物元模型经典域R1、R2、R3、R4、R5和节域Rp，通过对三个方案风险指标数据分析结果用物元P01、P02、P03表示。具体的经典域、节域与物元如表2所示。

表2 经典域、节域与物元指标值

(2)造价风险的指标权重确定

①模糊层次法计算权重

根据公式(4)计算各层级指标的权重：

三级指标层相对于目标层的权重：

②熵权法计算权重

造价风险指标属于逆向成本型指标，按公式(6)对物元内各指标进行标准化变换和归一化处理后，运用公式(7)计算第j项指标下第i个方案指标权重pij'，按公式(8)、(9)得到各指标的熵值ej和熵权βj，具体计算结果如表3所示。

表3 指标j的熵值ej和熵权βj

③组合权重的计算

按照公式(10)计算指标的模糊AHP法和熵权法组合权重向量为：

ω=(0.045，0.043，0.047，0.046，0.045，0.051，0.043，0.041，0.062，0.112，0.032，0.053，0.085，0.046，0.082，0.123，0.042)

(3)造价风险综合评价

按公式(11)计算方案1各造价风险指标在各等级水平的关联度Kj(vi)，如表4所示。

表4 方案一风险等级关联度值

通过公式(12)得到方案1风险等级的关联度为：

因为k3(p)=max{kj(p)}，j=1，2，3，4，5，表示方案1风险等级为“一般”。

计算方案2风险等级的关联度为：

因为k4(p)=max{kj(p)}，j=1，2，3，4，5，表示方案2风险等级为“较小”。

计算方案3风险等级的关联度为：

因为k2(p)=max{kj(p)}，j=1，2，3，4，5，表示方案3风险等级为“较大”。

(4)评价结果分析

从评价结果看，各方案评价结果依次为一般、较小和较大，根据风险判别标准，应选择方案2。方案3中，采用的技术占地较多，从而导致土地政策风险、勘察技术风险等都很大，原先的站址选择也不合理，从而导致风险等级较高，应不予考虑。

4 结语

输变电工程的特殊性导致其造价管理过程中面临诸多风险因素，科学的识别和评价输变电工程造价风险也成为造价管理人员提高造价水平的重要举措。本文将层次分析法和熵权法相结合，对构建的输变电工程造价风险评价指标体系进行赋权，形成主观赋值权重与客观计算权重的组合权重，提高了评价结果的科学性和可信度。在此基础上建立模糊可拓评价模型，计算风险指标的关联度，得到相应的风险等级，用实例证明了其实用性。但此造价风险评价过程中的风险因素可能存在遗漏，有待进一步研究。

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Power Transm ission Project Cost Risk Assessment Based on Matter Element and Extension Theory

CUIXiang1，ZHANG Yun-ning1，WU Rong2，YANG Fan1
(1.School of Business，Hohai University，Nanjing 211100，China； 2.Jiangsu Electric Power Design Institute，Nanjing 211100，China)

Uncertainties of the costmanagement are themain cause of the power transmission project "three super"phenomenon and its core is themanagementof these uncertainties reasonable prediction and assessment.With the particularity of power transmission project construction and the cost and the pricing features，this paper analyses the power transmission project construction cost risk factors based on the risk characteristics，builds risk assessment system and combines AHP and entropy，and formed evaluation index combining weights，then fuzzes extension evaluation model，measures the degree of risk associated index，gets the corresponding level of risk.Finally，take the case in an engineering in Jiangsu as an example，it gives a comprehensive evaluation of the power transmission project cost risk，asmultiple programs to provide a scientific basis for comparison and selection.

power transmission project；project cost；risk assessment；matter element；fuzzy extension

F 423；F224.7

A

2095-0985(2015)04-0090-05

2015-08-18

2015-09-25

崔祥(1990-)，男，江苏盐城人，硕士研究生，研究方向为工程管理(Email：cuixiang220@126.com)