改进模糊决策在风电产业评价中的应用

王瑞莲，尚 华

(华北水利水电学院电力学院，河南郑州 450011)

改进模糊决策在风电产业评价中的应用

王瑞莲，尚 华

(华北水利水电学院电力学院，河南郑州 450011)

根据风力发电这一新能源技术产业的特点，选择风电产业评价的指标，建立风电产业的改进模糊决策模型，并采用基于优先传递矩阵的层次分析法确定模型中的权重.这一模型，既可以减少确定指标间判断矩阵的盲目性，又可以在建立指标间模糊优先关系矩阵时反映指标间的优劣差异程度，使综合评判结果有很好的分散性.应用实例验证了这一模型的有效性，具有实用价值.

风电产业;改进模糊决策;层次分析法

随着经济的发展，能源生产与消费、环境的矛盾越来越大.风能作为一种清洁廉价的能源，可以减弱工业化社会对矿物燃料的消费依赖.我国风能资源非常丰富，储量居世界首位，风力发电可减少我国二氧化碳排放、酸雨等环境污染问题，为实现可持续发展做出贡献［1］.目前，对新兴产业的研究还有很多的空白，特别是风电产业的评价［2］.由于部分信息尚不完全或者不确定，对于这一产业的评价或多或少受主观因素影响，具有一定的模糊性.笔者以模糊理论研究为基础，根据风力发电的产业特征，选择适合风力发电产业的衡量指标，建立风电产业的改进模糊一致矩阵决策方法，在此基础上引入层次分析方法，确定模型中的权重，并应用于实证分析中，以此作为一个省或某个区域的风力发电产业发展态势的衡量工具，为决策者提供参考的依据.

1 评价指标的选择

全局性、长远性、导向性和动态性是风力发电产业所应具备的特征，根据这些特征，选择风力发电产业的评价指标:采用考虑我国宏观经济中的“保增长”因素的政府经费投入增长率指标和符合目前的低碳经济观念的能源节约指标作为评价该产业的政策指标;选择经济增长率和总资产贡献率作为经济效益指标，经济效益一方面体现了产业的战略性特征，也反映了风电产业的效益特征;科技性的产业在研究、开发和人力资本方面是需要大量投入的，新能源产业的发展离不开科技与人才资源的支撑，把科技成果转化率、研发经费增长率、新产品总值增长率、人均研发经费增长率4个指标作为风电产业的创新能力指标;发展潜力指标反映了产业的带动性和发展趋势，战略性新兴产业强调产业链的延续与完整，要求产业关联度大并能调整与传统产业之间的关系，市场占有率可以反映出产品对市场的重要程度，从一定程度上反映风电产业对于国民的重要性.就业增长率则反映了产业对于就业的拉动性，产业关联度则反映了风电产业与其他产业之间的关系，边远无电游牧居民用电率则反映风电产业与其他发电产业的优势.

2 数学模型的建立

基于模糊一致矩阵的模糊决策方法适用于有较多定性指标的评价，但该方法有一定的不足.其不足处主要有2个方面:第一是模糊优先关系矩阵的元素，能够反映出相应2个对象之间的优劣，但优劣的差异程度不能体现出来;第二是利用方根法计算单指标下的优度值，有待改进，模糊一致判断矩阵排序的方法中根据模糊一致判断矩阵元素与权重的关系式法较为科学［3－5］，基于模糊一致矩阵的模糊决策方法可以从这两个方面进行改进.文中利用改进后的模糊一致矩阵决策方法进行风力发电产业的区域评价.

2.1 风电产业区域评价的改进模糊一致矩阵决策模型的构建

假设有n个风力发电产业区域xi(i=1，2，…，n)构成优选方案集，又有m个风力发电产业评价指标uk(k=1，2，…，m)构成指标集，则改进模糊一致矩阵的决策过程如下:

1)建立模糊优先关系矩阵.

假设n个风电评价区域，分别在m个指标下优劣次序的序号用自然数表示，其中1为最优，序号越大，参评方案越劣，且对于优劣程度相同的方案允许给出相同的优劣次序序号.

设在指标uk下，方案xi的优劣次序序号为aki(i=1，2，…，n)，则由m个指标可以建立m个单指标模糊优先关系矩阵

式中:fijk为在指标uk下xi对xj的优劣程度系数，且

2)将模糊优先关系矩阵改造为模糊一致矩阵.

3)计算单指标下的优度值.

计算各方案xi在指标uk下的优度值ski为

将sik按从大到小的顺序排列可得到各参评对象在单指标uk下的优劣次序.

4)计算各参评对象的综合优度值Si为

2.2 确定各指标的权重

层次分析法(AHP)是在对复杂决策问题的本质、影响因素及其内在关系等进行深入分析的基础上，利用较少的定量信息使决策的思维过程数学化，从而为复杂决策问题提供简便的决策方法，尤其适合于对决策结果难于直接准确计量的场合，对权重的确定更加有客观性.通过分析复杂问题所包含的因素及其相互关系，将问题分解为不同的因素并归并为不同层次，从而形成多层结构.按一定准则对每一层次的元素逐对比较，并按标度定量化以形成判断矩阵，通过计算判断矩阵的最大特征值及相对应的正交化特征向量，得出该元素对该准则的权重，即可计算各层次元素对该准则的比重.

3 应用分析

我国的内蒙古和新疆这两个自治区有得天独厚的风力资源，风力发电产业已经起到举足轻重的作用.以这两个区域为例，采用改进的模糊一致矩阵决策方法对风力发电这一新兴产业进行实证分析.

对这两个区域进行评价时采用的指标和各指标权重的分配，具体见表1.通过层次分析法得到内蒙古和新疆这两个区域的风力发电产业评价的各指标权重分配为

利用改进后的基于模糊一致矩阵的决策方法，即利用式(1)得到单指标下的优度值，见表1.利用式(2)得到综合评价优度值，即为内蒙古和新疆这两个区域的风电产业综合评价结果，见表2.

表1 各指标权重分配及单指标下优度值

假设待优选方案集S=(s1，s2)，s1表示内蒙古自治区，s2表示新疆回族自治区.则利用改进后的基于模糊一致矩阵的决策方法得到的综合评价结果S=(s1，s2)=(0.538，0.463).由改进前的模糊一致矩阵决策方法，可以得到 S=(s1，s2)=(0.507，0.491).相比之下，用改进后的决策方法得到的各方案综合评价优度值较为分散，有助于方案的优选.由表2的结果可见，内蒙古自治区的风力发电产业发展得比较好.内蒙古能够被评价为风电产业发展好的地区得益于其丰富的风力资源、国家的政策扶持以及自身良好的科研发展水平等条件.

表2 综合评价结果

4 结语

根据各指标下每个方案间的优先序号，建立模糊优先关系矩阵和模糊一致矩阵，将原有的模糊一致矩阵，决策模型进行改进，利用改进后的模糊一致矩阵决策方法建立风力发电产业区域评价模型和评价指标体系，采用层次分析法确定评价模型中的权重.应用实例表明，文中构建的层次分析－模糊一致矩阵决策方法具有理论严谨、评价结果客观可靠等优点，适合用于风力发电这一信息不够完整且定性指标较多的评价中.

［1］迟远英.基于低碳视角的中国风力发电产业发展研究［D］.哈尔滨:吉林大学，2008.

［2］孙文清.AHP方法在河南省战略性新兴产业评价及选择中的决策分析［J］.河南工程学院学报:自然科学版，2011，23(1):45 －48.

［3］张吉军.模糊一致判断矩阵3种排序方法的比较研究［J］.系统工程与电子技术，2003，25(11):1370 －1372.

［4］黄健元.改进的模糊一致矩阵决策方法及应用［J］.河海大学学报:自然科学版，2006，34(6):721－723.

［5］戴佑斌，孙尚根，周早生，等.模糊一致矩阵理论在地铁深基坑支护方案优选中的应用［J］.岩土工程学报，2005，27(10):1162 －1165.

Application of Improved Fuzzy Decision to Evaluation of Wind Power Industry

WANG Rui-lian，SHANG Hua
(North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power，Zhengzhou 450011，China)

On the basis of the characteristic of wind power generation，some related evaluation indexes are selected.At the same time，the model of improved fuzzy decision to evaluation of wind power industry is built，and the Analytic Hierarchic Process based on preferential delivery matrix is chosen to determine the index weight.The model can reduce the blindness of determining judgment matrix，and reflect the difference of the superiority degree of different indexes when the fuzzy superiority relation matrix is built.This can make the comprehensive evaluation conclusion more diffusive.The application example demonstrates the validity of this model，so the model has some practical value.

wind power industry;improved fuzzy decision;the Analytic Hierarchic Process

1002－5634(2012)03－0059－03

2012－03－10

王瑞莲(1976—)，女，河南南阳人，讲师，硕士，主要从事综合评价与机组故障诊断方面的研究.

(责任编辑:杜明侠)