楊列鑾，解 佗，張 剛,王維洲，劉福潮，李正遠

(1.國網(wǎng)甘肅省電力公司，甘肅 蘭州 730050;2.西安理工大學土木建筑工程學院，陜西 西安 710048;3.國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學研究院，甘肅，蘭州 730050;)

0 引言

能源短缺和環(huán)境污染已成為制約當今社會發(fā)展的重大難題。長期以來，我國的電力能效監(jiān)測與評價工作進展緩慢，還沒有進行大力的推廣應(yīng)用。在國際能源危機的背景下，我國需要推動電力能效評價技術(shù)，對企業(yè)能源利用方式近一步完善，幫助企業(yè)進行節(jié)能措施的實施，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)化，提高企業(yè)的綜合競爭力。深入開展企業(yè)電力能效監(jiān)測和評價工作，既可以幫助企業(yè)查找自身能耗方面的缺口，挖掘自身的節(jié)能潛力，不為了達到國家的節(jié)能目標而盲目地限閘拉電，又可以為政府管理部門核定節(jié)能效益提供科學依據(jù)[1]。而高耗能企業(yè)又是電力消耗的重點戶，因此，對高耗能企業(yè)進行電力能效綜合評價顯的尤為重要。

目前常用的電力能效評價方法主要有層次分析法、模糊熵綜合評價法、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法[2-4]等，這些評價方法對實際工作雖有一定的指導(dǎo)作用，但普遍較強的依賴于主觀性分析。為彌補這一缺陷，本文采用物元-可拓綜合評價法。物元-可拓綜合評價法[5-6]是由我國學者所研究構(gòu)建的多元數(shù)據(jù)決策量化的新方法。它是以可拓學的模型集合和關(guān)聯(lián)函數(shù)的理論為基礎(chǔ)而構(gòu)建的多指標的綜合評價方法，在可拓模型中通過建立物元關(guān)聯(lián)函數(shù)對事物由量變到質(zhì)變的過程進行定量描述。目前已廣泛應(yīng)用于水質(zhì)綜合評價、水資源開發(fā)利用評價、土地生態(tài)安全評價、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價[7-9]等領(lǐng)域，但應(yīng)用于高耗能企業(yè)電力能效綜合評價領(lǐng)域較少。為探索高耗能企業(yè)電力能效綜合效益評價，考慮到電力能效綜合效益的評價指標的多樣性和各單指標給出的評價結(jié)果的不相容性，其滿足物元-可拓集解決不相容問題的基本原則。故本文通過建立高耗能企業(yè)電力綜合能效指標體系并通過物元-可拓評價方法對典型高耗能企業(yè)進行實例分析，驗證該方法的可行性，從而為尚處在探索發(fā)展階段的高耗能企業(yè)電力能效綜合評價方法提供一種新思路。

1 物元分析評價模型建立

事物N具有特征c，其值為v，則由N、c、q構(gòu)成的有序三元組R=(N、c、q)作為描述事物的基本元，稱其為物元?？赏丶鲜敲枋霾痪哂心撤N性質(zhì)的事物轉(zhuǎn)化的集合，其主要用事物的關(guān)聯(lián)函數(shù)來描述，通過定義的關(guān)聯(lián)函數(shù)值來定量確定相關(guān)元素是屬于正域、負域和臨界域中的哪一個。事物的層次通過關(guān)聯(lián)函數(shù)值的大小加以區(qū)分。

物元-可拓評價方法的思想：首先根據(jù)事物已有的數(shù)據(jù)對評價對象進行分級處理，并設(shè)定各等級的邊界數(shù)據(jù)范圍，再將評價對象的指標值代入相關(guān)等級的集合中進行多指標評價，將評價結(jié)果和各等級集合的關(guān)聯(lián)度大小進行比較，關(guān)聯(lián)度越大，表示它與其等級集合的契合程度就越佳。

1.1 物元的有序組

假定事物N具有多個特征，可用n個特征c1,c2,…,cn和相應(yīng)的量值q1,q2,…，qn描述，則稱物元R為n維物元，記為：

(1)

1.2 物元的有序組

確定經(jīng)典域物元：

(2)

式中：Nj表示所劃分的j個等級，c1,c2,…,cn是Nj的n個不同的特征，qj1,qj2,…，qjn分別是Nj關(guān)于c1,c2,…,cn所取值的范圍，即各等級關(guān)于對應(yīng)特征等級所取得數(shù)據(jù)范圍 〈aji，bji〉。

確定節(jié)域：

(3)

式中：p待評對象等級全體；c1,c2,…,cn是p的全體特征，qp1,qp2,…，qpn分別是節(jié)域p關(guān)于特征c1,c2,…,cn的量值范圍，qpi=〈aj1，bj1〉 ，且qpi∈qpi。

1.3 待評物元域

(4)

式中：P0為待評物元；q1,q2,…,qn分別是P0關(guān)于c1,c2,…,cn檢測所得的具體數(shù)據(jù)。

1.4 指標權(quán)重

指標權(quán)重的確定直接影響到綜合評價的可行性和評價結(jié)果。當前，權(quán)重確定方法主要可分為主觀、客觀和主客觀相結(jié)合的賦權(quán)方法。三大類賦權(quán)方法立足點不同，在實際問題中應(yīng)根據(jù)具體事物的指標評價體系及設(shè)計的因素進行選擇[10-11]。

1.5 評價單元關(guān)于個評價等級的關(guān)聯(lián)度

待評價物元各指標與各等級水平的關(guān)聯(lián)函數(shù)值計算如下：

(5)

對于每個特征Ci取ωi為權(quán)值，則待評物元P0的綜合關(guān)聯(lián)度為：

(6)

1.6 等級的評定

關(guān)聯(lián)度的大小表示事物符合標準事物等級的程度。若Kj(p0)=max{Kj(p0)}(j=1,2,…n)，則表示待評物元P0屬于j等級。令：

(7)

(8)

式中：j*為待評價物元偏向相鄰等級的程度。

2 高耗能企業(yè)電力能效評價體系

指標評價體系是進行高耗能企業(yè)電力能效綜合評價的重要工具和手段，建立科學合理的評價指標體系，是開展高載能企業(yè)電力能效綜合評價的核心任務(wù)之一[12]?；诟鞯湫透吆哪芷髽I(yè)的生產(chǎn)模式、技術(shù)工藝、用能結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、能源管理等特點，結(jié)合我國能源審計與統(tǒng)計相關(guān)的法規(guī)、標準。最終確定高耗能企業(yè)電力能效評價體系由電力能耗技術(shù)指標、電力能耗經(jīng)濟指標、電力能耗管理指標三個一級指標和若干個二級指標構(gòu)成。高耗能企業(yè)電力能效指標體系如圖1所示。

圖1 高耗能企業(yè)電力能效評價指標體系

電力能耗評估技術(shù)指標主要分為：C1變壓器效率；C2電壓總諧波畸變率；C3電動機運行效率；C4電熱設(shè)備電能利用率；C5電能配送線損率；C6單位產(chǎn)品工序電力能耗、單位產(chǎn)品間接電力能耗；C7單位產(chǎn)值綜合電力能耗；C8節(jié)電率；C9為供電系統(tǒng)測量及監(jiān)控完備率；C10為節(jié)能規(guī)劃指標；C11為規(guī)章制度與日常管理指標。

3 實例應(yīng)用

基于高耗能企業(yè)電力能效指標體系和物元-可拓綜合評價法，本文以甘肅某高能耗企業(yè)為例進行高耗能企業(yè)電力能效綜合評價。本文將電力能效等級分為4個等級，分別為“優(yōu)、良、中、差、”。下面對其評價過程進行分析。

3.1 數(shù)據(jù)規(guī)范化處理

對不能通過量化得到的指標，一般采取主觀打分法來確定具體指標的優(yōu)劣；對可以通過量化得到的指標，則應(yīng)根據(jù)實際量化值的大小進行評分[13]。規(guī)范化處理后能效評價等級標準及個指標實際計算值如表1所示。

表1電力能效評價等級標準

評價指標極值分級標準值Q1Q2Q3Q4實際值C110.920.80.6500.941C200.120.30.5510.448C310.920.80.6500.847C410.90.770.5800.875C510.90.750.600.62C610.90.750.600.894C710.90.70.500.871C810.950.70.400.82C910.950.820.6800.927C1010.90.780.5700.775C1110.950.840.700.87

3.2 確定評價等級的標準物元集、節(jié)域物元集、待評物元集

以有序三元組R=(N,c,q)來描述電力能效的基本元，按照本文能效等級劃分，確定評價標準的經(jīng)典域。

3.3 確定權(quán)重系數(shù)

在電力能效評價體系中，由于評價指標體系不僅層次多，且每級中涉及的因素也很多，故本文選用模糊層次分析法確定各指標的權(quán)重。

3.4 關(guān)聯(lián)度計算與評價等級確定

運用式(5)計算高能耗企業(yè)電力能效評價系統(tǒng)中各二級指標在各等級下的關(guān)聯(lián)度表2所示。

應(yīng)用式(6)進行綜合關(guān)聯(lián)度計算，結(jié)果表明：即該企業(yè)電力能效等級應(yīng)于標準等級“良”接近，由式(7)和式(8)計算可知該企業(yè)電力能效準確評價等級為2.16級，即處在良偏中16%的位置處。

3.5 評價結(jié)果比較

用文獻[3]提出的模糊綜合評價法與本文采用的物元評價法對該企業(yè)電力能效評價結(jié)果進行比較，結(jié)果如表3所示。通過上表可以看出：兩種方法對各指標評價等級基本相同，但由于物元綜合評價法引入關(guān)聯(lián)度函數(shù)，權(quán)重確定為主客觀相結(jié)合，所以其評價結(jié)果更加精細、客觀、合理。

4 結(jié)語

(1)物元-可拓評價法中，函數(shù)關(guān)聯(lián)度取負值能夠全面分析待評價物元的等級程度，使得評價結(jié)果更加精細化。

(2)物元分析模型在電力能效評價中，計算簡便，可結(jié)合計算機軟件設(shè)計算法，實現(xiàn)輸入原始數(shù)據(jù)既得評價結(jié)果，數(shù)據(jù)獲取容易，通過定量法描述各待評指標，進行客觀賦權(quán)綜合關(guān)聯(lián)度評價，使得評價結(jié)果客觀性更強。

表2電力能效評價指標關(guān)聯(lián)度

評價指標權(quán)重ω優(yōu)良中差C10.1630.263-0.263-0.705-0.831C20.050-0.500-0.399-0.673-0.552C30.291-0.395-0.1150.200-0.343C40.114-0.2780.417-0.350-0.629C50.092-0.424-0.2550.133-0.050C60.078-0.404-0.1620.400-0.225C70.063-0.2730.300-0.467-0.680C80.049-0.463-0.1430.200-0.400C90.036-0.3470.150-0.086-0.467C100.033-0.2580.400-0.343-0.617C110.031-0.1050.100-0.514-0.717

表3評價結(jié)果比較

評價指標C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10C11綜合電力能效等級糊綜合評價優(yōu)良中良中中良中良良良良物元綜合評價優(yōu)良中良中中良中良良良良偏偏偏偏偏偏偏偏偏偏偏偏良中良優(yōu)差良優(yōu)良中優(yōu)優(yōu)中46%12%25%5%18%6%13%25%23%7%26%16%

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