郭艷鳳+李健

新能源發(fā)展的大背景下，風(fēng)力發(fā)電具有良好的發(fā)展趨勢(shì)。風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)過(guò)程中，設(shè)備選型是造價(jià)控制的重點(diǎn)，如何在風(fēng)電設(shè)備選型時(shí)綜合考慮技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性因素，合理制定選型標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)階段亟待解決的問(wèn)題。

本文提出了基于主成分分析的風(fēng)電工程設(shè)備選型方法，通過(guò)建立合理的綜合評(píng)價(jià)體系，同時(shí)考慮風(fēng)電設(shè)備選型時(shí)的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性因素，以得到綜合評(píng)價(jià)最優(yōu)的風(fēng)電設(shè)備選型方案。

1 主成分分析評(píng)價(jià)

1.1 模型原理

主成分分析法采用數(shù)據(jù)降維的方法，將一組相關(guān)性變量，通過(guò)線性變換為少量不相關(guān)向量（即主成分），主成分涵蓋原指標(biāo)大部分原信息，且可以獨(dú)立考慮。利用這種方法，簡(jiǎn)化綜合評(píng)價(jià)的同時(shí)，可以避免單一變量的偏差，簡(jiǎn)化了評(píng)價(jià)過(guò)程。

設(shè)F1表示原變量的第一個(gè)主成分指標(biāo)，其方差Var（F1）越大，表示F1包含的信息越多。此在所有的線性組合中選取的F1，是X1，X2，…，XP的所有線性組合中方差最大的，故稱F1為第一主成分，以此類推，各主成分表達(dá)式如下：

2 風(fēng)電設(shè)備選型的指標(biāo)識(shí)別與指標(biāo)體系建立

基于風(fēng)電項(xiàng)目的特點(diǎn)，依據(jù)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)的功能要求與效益規(guī)劃，結(jié)合場(chǎng)地環(huán)境等條件以及設(shè)備的技術(shù)水平，利用層次分析法，參照當(dāng)前的學(xué)術(shù)研究結(jié)論，本文將設(shè)備選型指標(biāo)分為技術(shù)指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并進(jìn)行進(jìn)一步劃分至三級(jí)指標(biāo)。

2.1 技術(shù)性指標(biāo)

風(fēng)電設(shè)備的技術(shù)性指標(biāo)是用來(lái)比較風(fēng)電設(shè)備性能特性的標(biāo)準(zhǔn)，不同種類的風(fēng)電設(shè)備，其技術(shù)性能參數(shù)不同。因此通過(guò)對(duì)技術(shù)性指標(biāo)的考察可以綜合得出設(shè)備整體的性能。再通過(guò)對(duì)技術(shù)性指標(biāo)的合理綜合量化，最終作為風(fēng)電設(shè)備選型的依據(jù)。本文以功能參數(shù)、可靠性、可維修性和安全性四個(gè)方面來(lái)描述。

2.2 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

設(shè)備經(jīng)濟(jì)性是指在滿足工藝對(duì)設(shè)備性能要求的條件下，在整個(gè)設(shè)備壽命周期內(nèi)的成本和消耗的費(fèi)用。本文以設(shè)備的購(gòu)置成本、設(shè)備的安裝成本和設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)成本三個(gè)方面來(lái)描述。

其中運(yùn)行維護(hù)成本應(yīng)設(shè)置一個(gè)統(tǒng)一的運(yùn)維時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，這里以風(fēng)電機(jī)組為例，因?yàn)轱L(fēng)電機(jī)組的壽命設(shè)計(jì)通常在20年以上，所以各風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行20年為條件。

2.3 風(fēng)電工程設(shè)備選型指標(biāo)體系的建立

結(jié)合風(fēng)電設(shè)備選型項(xiàng)目的特點(diǎn)，，按照指標(biāo)體系分析理論進(jìn)行初選、優(yōu)化，最終構(gòu)建風(fēng)電設(shè)備選型綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3 實(shí)例分析

某陸上風(fēng)電工程需要選購(gòu)25臺(tái)2000kW的風(fēng)電機(jī)組，擬定從9個(gè)國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)制造商中選擇較為合適的產(chǎn)品，下面對(duì)9個(gè)廠家所提供的風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行單臺(tái)的綜合評(píng)價(jià)分析，確定最終的風(fēng)電機(jī)組選型方案。現(xiàn)通過(guò)對(duì)個(gè)因素指標(biāo)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)匯總。作為主成分分析的數(shù)據(jù)資源。

在進(jìn)行指標(biāo)數(shù)據(jù)處理前，風(fēng)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)型因素可以被直接量化表示（其中三項(xiàng)費(fèi)用的單位為元，經(jīng)濟(jì)單位為年），結(jié)果如下：

其中，上文識(shí)別的指標(biāo)中，技術(shù)性指標(biāo)為定性指標(biāo)，利用模糊綜合評(píng)價(jià)法將其量化并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，之后結(jié)合經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，結(jié)果如表4-12：

利用SPSS22.0軟件，以相關(guān)系數(shù)矩陣為標(biāo)準(zhǔn)作為確定待選方案的主成分分析依據(jù)；將累計(jì)貢獻(xiàn)率到達(dá)85%的指標(biāo)定義為本次分析的主成分指標(biāo)（二至四個(gè)主成分為宜）。其中經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的荷載矩陣如表5-3所示：

通過(guò)已經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理的矩陣的特征向量得出各主成分得分的表達(dá)式：

其中F1、F2、F3表示三個(gè)主成分間的得分；zxi表示各風(fēng)電機(jī)組選型方案中所有的指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)。

分析該表知，9個(gè)風(fēng)電機(jī)組選購(gòu)方案中，B方案不僅主成分F2的得分排在第一，其余兩個(gè)主成分的得分也都在前三名，無(wú)論在設(shè)備經(jīng)濟(jì)壽命周期的技術(shù)性能，還是成本控制上，都具有較突出的表現(xiàn)。綜上所述，本次基于主成分分析的風(fēng)電機(jī)組選型的最終結(jié)果是B方案。

作者簡(jiǎn)介

郭艷鳳（1979-），女，漢族，遼寧人，本科生，國(guó)網(wǎng)北京市電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，高級(jí)工程師，研究方向：電網(wǎng)工程建設(shè)管理。