基于AHP-FUZZ方法的高校节能评价方法*

陈小荣　伍培　彭江华　陈龙

(1.北京电子科技职业学院　北京 100176；　2.重庆科技学院　重庆 401331)



基于AHP-FUZZ方法的高校节能评价方法*

陈小荣1伍培2彭江华2陈龙2

(1.北京电子科技职业学院北京 100176；2.重庆科技学院重庆 401331)

摘要根据综合评价指标体系建立的原则，建立了高校节能评价指标体系。利用层次模糊(AHP-FUZZ)综合评价方法，分别计算各指标权重和建立评判矩阵，根据加权平均的方式提出高校节能效果评价方法。评价方法对定性评估高校节能效果提供了定量计算依据，对评估实际节能工程改造效果具有指导作用。

关键词节能评估指标体系AHP-FUZZ方法节能效果

0引言

2010年我国高校能耗总量约为2 685万t标准煤，占全国耗能总量(32.49亿t标准煤)的0.83%，占全国生活消费总能耗的7.9%；全国高校总用水量为25亿m3，占全国城市供水总量的4.9%，占全国城市生活用水总量的10.5%[1]，高校能源消耗巨大。根据国家能源形势和战略的要求，各地方政府和各高校节能组织都在近几年的规划中提出了节能目标。但是这些目标都集中在人均能源消耗上，忽视了其他指标的情况，不利于高校节能工作的开展，而且单一指标的评价方法不能全面反映高校节能减排工作的效果。因此，建立完整的节能评估体系和合适的综合评价方法，对高校节能工作的开展有积极的推动作用。

本文在对北京几所高校实地调研的基础上，通过分析其能耗数据、能源管理、能源计量和节能技改措施及效果来挖掘节能评价的相关指标，在评价指标体系建立原则的指导下，选出尽量能够全面反映高校节能效果的评价指标，最后通过层次分析法确定各个指标的权重，建立模糊评判矩阵对高校节能效果进行评价。

1评价指标体系的建立

评价指标体系的建立应遵循系统性、层次性、可操作性以及定量与定性指标相结合的原则。首先要正确清晰地表达指标的内涵，避免指标体系中各个指标内涵的交叉重迭和模糊不清；其次影响高校节能效果的因素比较多，应将其分解为几个子系统，对每个子系统进行具体分析评价，评价结果有利于节能工作的总体把控和重点调控；指标的设立应定性与定量相结合，尽量保持评价的客观性；最后设定的指标体系应尽量接近实际，体现可操作性[2]。根据对北京多所高校能源运行人员和管理人员走访调查以及专家的建议，初步建立一级指标4个，二级指标9个，三级指标30个，具体指标体系见图1。

该综合节能降耗指标体系的建立是从用能者主动节能和被动约束、从客观技术改造和主观实施落实4个层面进行全面评估。

图1　高校节能降耗指标体系

大学生拥有高校能源消耗者和受教育者双重身份，培养大学生的节能意识是高校节能降耗体系的重要组成部分，大学生如果能在高校期间养成节能的良好意识，不仅对高校节能起到很重要的作用，也将对全社会范围内的节能起积极作用[3]。因此，高校节能教育情况应成为高校节能降耗评估的一个重要指标。通过在北京几所高校的调研发现，目前高校开展的节能教育活动主要是以社团宣传的学生团体活动为主，节能教育程度不够，对大学生的节能教育应该以意识教育为主，而不是简单地宣传和告知，节能意识的形成会使用能者的节能行为由被动变为主动，并且进一步去约束下一个对象。

将节能管理作为高校节能降耗评估的一个重要指标是显而易见的。无论通过什么手段实现节能降耗，管理始终是实现目标的基本保障。在对北京几所高校的调研中发现，部分高校已经陆续开展了节能技术改造工作，采用了大量的先进设备，但是人均能耗量仍然逐年上升。通过对动力站运行人员的走访发现，虽然设备得到了更新，但是技术人员专业性相对不强，很难专业地完成运行调节。学校虽然制定了许多节能规章制度，但是落实情况相对较差，有待建立对一线工作人员的激励、奖惩等制度。此外，很多高校都采用了能源外承包方式，因此在制定能源管理制度时应充分考虑学校与承包方的联系和对承包方的适当约束。能源计量和数据整理的能力要进一步加强。多样化结构的能源计量系统和远程的数据采集是能源管理系统的发展趋势，而且电子统计形成的电子数据文档便于整理和存储的优点也克服了目前纸质档案整理繁琐的难题。

节能技术改造是节能降耗的技术环节。高校要充分利用自己的科研力量，在节能改造工作中通过自我调查后再进行招投标工作，充分了解本校的用能情况和设备情况，在进行自我“摸底”后再请专业的节能服务公司进行节能改造，做到心中有数。另一方面，高校师生参与到节能技术改造的过程也是自我学习的过程，通过承担自己领域内的节能技术研究工作，成立工作小组，建立科研平台也是对学校科研力量的加强。此外，技术改造除了涵盖能源系统外，还包括环境系统的技术改造。真正意义的节能不能只关注能源消耗总量的高低，而是在结合能源使用效率以及人居环境的基础上进行综合评价[4]。在同样的能源消耗总量上实现人居环境更高的“舒适性，健康性，高效性，安全性”也是节能的重要体现。提高建筑室内空气品质不光要从房间进气和室内空气净化出发，而且要在提高自身环境品质的同时减轻排气对环境的污染程度。构建能耗和环境品质的协调结构，是基于广义节能的技术改造。在降耗技改中，众多高校的统计数据都表明，水电气的消耗占高校总能耗的90%以上(针对燃气供暖的高校)。

最后是节能工程的实施和效果追踪。调研中发现，许多高校的节能改造工作都是头重脚轻，不能善始善终，由于项目验收的非量化标准，往往都能应付过关。对于节能改造的后期效果没有进行追踪和对比，缺少分析和总结，难以对节能改造工作的效果进行研究。作为节能降耗的指标，节能效果的追踪应该是最为直观的评判标准。

2评价指标权重的确定

本文采取层次分析法确定各层指标权重值。根据层次分析法步骤，将节能影响因素分为一级指标(U1，U2，U3，U4)、二级指标、三级指标，采用1-9比例标度分层进行两两比较从而构造判断矩阵，采用“和积法”计算得出各项指标的权重向量，并进行一致性检验，不通过时需要修改判断矩阵，直到满足为止。平均随机一致性指标CR见表1[5],AHP方法判断矩阵标度定义见表2。

表1　平均随机一致性指标

表2　AHP方法判断矩阵标度定义

各级指标的权重分配方法是相同的，图1所示的指标体系庞大，一一重复计算比较繁复。我们以U1为目标层，以Uij和Uijz为一级和二级指标，以此范例进行计算，评估对象为M高校的节能教育工作的开展效果。

2.1一级指标权重分配和一致性检验

一级指标权重计算结果见表3。

表3　一级指标权重计算结果

由表3得判断矩阵A为

计算判断矩阵特征根和权重向量的方法有很多，我们采用最常用的“和积法”求解。

(1)对判断矩阵按列规范化，即对判断矩阵每一列正规化：

(1)

根据公式(1)有

(2) 再按行相加得和向量：

(2)

将得到的和向量正规化，即得到权重向量。

(3)

根据式(2)、式(3)得权重向量为

在n=2时，无需进行一致性检验，在n>2时需要进行一致性检验。在一致性检验时，按下列步骤进行：

(4)

计算一致性指标

(5)

根据W=[0.8330.167]T可知，节能意识教育比节能活动参与更能影响节能教育的效果。

2.2二级指标权重分配和一致性检验

根据2.1内容计算各递层各元素之间的权重分配以及一致性检验，结果见表4、表5。

表4　U11层指标权重和特征值计算结果

表5　U12层指标权重计算结果

3模糊评价模型的建立和应用

3.1因素集的确定

由以上分析得出：一级评价指标4项，二级评价指标9项，三级评价指标30项。

3.2评判集的确定

本文针对高校节能改造效果设了5级评判级别，V=(V1，V2，V3，V4，V5)=(好，较好，一般，较差，差)。“好”表示非常节能，已经达到国内节能示范建筑标准；“较好”表示较节能，需要对部分地方进行整改；“一般”表示节能效果一般，对多处整改后可达非常节能标准；“较差”表示节能效果较差，需要从各方面加强才可达到较好节能标准；“差”表示很不节能，有许多方面存在违规现象，浪费现象严重。

3.3加权评判

对于高校节能的评价指标有定性的，也有定量的，本文在确定定性单指标隶属度时采用5个等级来评选：好(95分)，较好(80分)，一般(60分)，较差(40分)，差(20分)。在确定定量单指标的隶属度时，设置上限和下限，下限以百分制换算为60，上限为100，将实际值以百分制换算，低于下限评为差，高于上限评为优，其他以分数评定等级。

表6　节能教育评价

表7　节能等级分值判断

根据表6评价情况及各指标的权重，计算节能教育的综合分数为64.82。根据表7的等级值判断该校节能教育效果一般，还需要从多方面进一步改进。根据各指标权重值，节能教育的改进工作首先从节能意识教育做起，效果会比较明显。

4结语

本文根据实地调研总结了高校节能工作的不足，建立了高校节能降耗指标体系，并提出利用AHP-FUZZ综合评价方法对高校节能效果进行评价。文中只对节能教育效果作了评价，数据仅供参考。该方法在具体使用过程中应该根据每个学校的实际情况，在专家评审和技术人员讨论下确定权重，模糊评判的等级划分也可采用不同形式。

该方法综合了影响高校节能效果的各种因素，其评价方案比较全面、系统、详实，对降低高校能耗和节省资金投入，推进高校节能降耗工作的开展具有借鉴意义。

参考文献

[1]陈伟,屈利娟. 我国高校能源消耗模型构建与能效策略研究[J].节能,2013(2)：4-7.

[2]吴望生,张番,唐志刚. 基于AHP模型构建高校节能降耗指标体系[J].节能技术,2009(6)：550-554.

[3]张允艳. 面向绿色大学建设的高校节能体系研究[D].天津：河北工业大学,2012.

[4]清华大学建筑与城市研究所.2012人居环境科学国际研讨会论文集[G].北京：中国建筑工业出版社，2013：1-10.

[5]张涵. 基于模糊综合评判的聚氯乙烯生产安全评价研究[D]. 西安：西安科技大学,2008：26-36.

The Evaluation Method of University Energy-saving Based on the AHP-FUZZ

CHEN Xiaorong1WU Pei2PENG Jianghua2CHEN Long2

(1.BeijingPolytechnicBeijing100176)

AbstractAccording to the principle of comprehensive evaluation index system, the evaluation index system about university energy-saving is established. The fuzzy Hierarchy (AHP-FUZZ) comprehensive evaluation method is applied to calculate the weight of each index and establish the evaluation matrix. The evaluation method of university energy-saving is put forward based on the weighted average. The evaluation method provides a quantitative calculation basis for qualitative assessment of the university energy-saving and it can also be a guide to assess the actual work of university energy-saving projects.

Key Wordsenergy saving assessmentindex systemAHP-FUZZ methodenergy saving effects

*基金项目：北京市节能环保中心委托项目：高校费用托管型合同能源管理推广模式及适用技术研究(201516)。

作者简介陈小荣，女，1969年生，工程硕士，副教授，注册电气工程师，研究方向：建筑电气与智能化。

(收稿日期：2015-12-10)