基于组合模型的电能替代效益评价

浦迪

华北电力大学经济与管理学院

0 引言

随着经济的发展，环境污染日益加重、一次能源存量大幅下降的现象已成为一个不容忽视的问题[1]。环境污染和能源危机如得不到妥善解决，也将影响经济的发展[2]。为了解决上述问题，国家大力推广电能替代。更换电能是指在最终能耗环节中用电能替代煤、石油和天然气等一次能源[3]。促进电能替代有利于解决环境污染、能源储量下降的问题。因此，电能替代是一个十分有意义的研究课题。

目前，有关电能替代已有许多研究成果。包括对电能替代进行了定性分析和定量分析。如：电能替代电量的预测[4]。作者王润华对电能替代在节能减排方面的作用做了定性的分析[5]。作者罗志坤等人使用机器学习的方法对电能评估做了研究，能有效推进电能替代的工作[6]。

通过分析，上述方法仍然存在一些问题。基于相关研究，本文提出了一种基于层次分析法和灰度白化权函数的能量替代效益评估模型。首先，建立电能替代效益评价指标体系；然后，用层次分析法确定指标权重；最后，灰色增白重量函数用于评估能量替代益处。该模型解决了电能替代指标数据不足的缺点，简单明了、适用性强。

1 基于层次分析法和灰色白化权函数的电能替代效益评价模型

1.1 基于层次分析法的指标权重的确定

层次分析法（AHP）是美国学者提出的一种有效的权重确定方法[7]。该方法通过划分目标、效果和指标等几个层次，将决策的思维过程数学化，从而为多目标的复杂决策问题提供简单有效的解决方法[8]。

首先，根据表1所列的1～9的标度思维方法，将指标通过两两依次比较确定判断矩阵，如表1所示。

表1 指标标度

其中，中间偶数分别代表两个相邻尺度的中值。

最后，根据下式计算第j个指标的加权系数，公式如下：

将计算结果进行一致性检验。

1.2 基于灰色白化权重函数的电能替代效益评价模型

使用灰色白化权重函数[9]方法对评价对象进行效益评估，具体步骤如下：

2 算例分析

2.1 电能替代效益指标体系的构建

根据电能替代实际发展情况，构建电能替代效益评价指标体系，如图1所示。

图1 电能替代效益评价指标体系

2.2 电能替代指标权重计算

构造准则层判断矩阵，如表2所示。

表2 电能替代效益准则层判断矩阵

利用层次分析法对电能替代效益准则层指标进行赋权。一致性检验通过后，得到指标X1-X3权重，计算结果如下：

X1-X3权重向量为（0．637，0．2583，0．1047）。

同理，分别对经济效益、社会效益、环境效益构造判断矩阵，并计算各层权重向量。三层一致性检验均通过，指标Y1-Y7得到权重向量依次为：

Y1-Y3权重向量为（0．1884，0．7306，0．081）。

Y4-Y5权重向量为（0．1667，0．8333）。

Y6-Y7权重向量为（0．75，0．25）。

由此可以得到各指标的最终权重，汇总如表3所示。

表3 电能替代指标权重汇总表

2.3 替代效益评价

首先，针对指标Y1-Y7给出五个专家的评估分数（0～100），得到评分表，如表4所示。

表4 电能替代指标评分表

将0～100的分值分为4个灰类：优秀，良好，中等和差，选择上限测度白化权函数，四个灰色类别的得分范围和灰色数，如表5所示。

表5 灰类取值范围表

使用灰色白化权函数计算得到电能替代综合聚类结果，如表6所示。

表6 电能替代效益评价结果

根据最大隶属度原则，该电能替代效益综合评价结果为良。因此，推广使用该项方案。

3 结论

本文提出了基于层次分析法和灰色白化权函数的电能替代效益评估模型。建立电能替代效益评价指标体系，用层次分析法确定指标权重。运用灰色白化权函数用于评估电能替代益处。该模型解决了电能替代指标数据不足的缺点，简单明了、适用性强。