CN106251088A - 一种用于天然气冷热电联供系统的综合评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于天然气冷热电联供系统的综合评价方法，用于对多个天然气冷热电联供系统方案进行综合评价，该方法包括如下步骤：建立分层评价模型，包括总目标层、一层指标层和二层指标层；确定一层指标权重矩阵以及每组二层指标的二层指标权重矩阵；获取待评价的系统方案中各二层指标的指标值，根据模糊法确定每组二层指标对应的二层指标评价矩阵；根据每组二层指标权重矩阵和与之对应的二层指标评价矩阵得到一级模糊综合评判集，进而得到一层指标评价矩阵；根据一层指标权重矩阵和一层指标评价矩阵求取二级模糊综合评判集，二级模糊综合评判集中为各待评价的系统方案的综合评价值。与现有技术相比，本发明评价结果客观可靠。

Description

一种用于天然气冷热电联供系统的综合评价方法

技术领域

本发明涉及一种综合评价方法，尤其是涉及一种用于天然气冷热电联供系统的综合评价方法。

背景技术

随着人们对环境保护意识的增强，作为清洁能源的天然气资源越来越得到能源产业的青睐。天然气冷热电联供(Combined Cooling Heating and Power，CCHP)是国内近年来兴起的利用燃机设备向用户提供能源供应的新的能源利用模式。与传统的发电系统和能源供应系统相比，天然气冷热电联供系统更加接近用户端，不需要建设大电网进行远距离高压或者超高压输电，可大大减少线损，节省输配电建设投资费用。

从目前的研究现状来看，对天然气冷热电联供系统的主要还是把经济性作为考虑的因素，很少有学者能够对评价指标体系做多方面的综合考虑。另外，在评价指标体系的不同指标的权重和评价矩阵的确定方法上，目前普遍是经验公式或者专家评投票打分方法，存在主观性较强、客观性差的缺陷，欠缺科学合理性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于天然气冷热电联供系统的综合评价方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于天然气冷热电联供系统的综合评价方法，用于对多个天然气冷热电联供系统方案进行综合评价，该方法包括如下步骤：

(1)建立分层评价模型，包括总目标层、一层指标层和二层指标层，所述的总目标层为待评价的系统方案的总目标，所述的一层指标层为与总目标对应的多个一层指标，每个一层指标对应包括一组二层指标，所有二层指标组成二层指标层；

(2)确定一层指标权重矩阵以及每组二层指标的二层指标权重矩阵；

(3)获取待评价的系统方案中各二层指标的指标值，根据模糊法确定每组二层指标对应的二层指标评价矩阵；

(4)根据每组二层指标权重矩阵和与之对应的二层指标评价矩阵得到一级模糊综合评判集，进而得到一层指标评价矩阵；

(5)根据一层指标权重矩阵和一层指标评价矩阵求取二级模糊综合评判集，二级模糊综合评判集中为待评价的系统方案的综合评价值。

选取二级模糊综合评判集中综合评价值最高的待评价的系统方案并确定为最优方案。

步骤(2)具体为：

(201)分别对一层指标和每组二层指标采用1～5标度方法构建一层权重判断矩阵和二层权重判断矩阵；

(202)根据一层权重判断矩阵求取一层权重矩阵W＝[ω₁ ω₂ … ω_n]，矩阵W中元素记作ω_i，ω_i表示第i个一层指标对总目标的权重，i＝1,2……n，n为一层指标的总个数；

(203)分别根据第i个一层指标对应的二层权重判断矩阵求取第i个一层指标下的二层指标的权重矩阵W_i＝[ω_i1 ω_i2 … ω_im]，矩阵W_i中的元素记作ω_ij，ω_ij表示第i个一层指标下第j个二层指标对第i个一层指标的权重，j＝1,2……m，m为第i个一层指标下的二层指标的个数。

步骤(3)具体为：

对于第i个一层指标，对比各待评价的系统方案中第i个一层指标下的m个二层指标，采用半梯形隶属度函数建立第i个一层指标对应的二层指标评价矩阵R_i：

$R_i=\left[\begin{array}{c}{R}_{i1}\\ R_{i2}\\ ...\\ R_{im}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{r}_{i11}& r_{i12}& ...& r_{i1p}\\ r_{i21}& r_{i22}& ...& r_{i2p}\\ & ...& & ...\\ r_{im1}& r_{im2}& ...& r_{imp}\end{array}\right];$

矩阵中的元素记作r_ijk，r_ijk表示第k个待评价的系统方案中i个一层指标下的第j个二层指标的隶属度值，i＝1,2……n，n为一层指标的总个数，j＝1,2……m，m为第i个一层指标下的二层指标的个数，k＝1,2……p，p为待评价的系统方案的总个数。

步骤(4)具体为：

(401)根据下式计算第i个一层指标的一级模糊综合评判集B_i：

B_i＝W_i·R_i＝[b_i1 b_i2 … b_ip]；

其中，W_i为第i个一层指标下的二层指标的权重矩阵，W_i为m维行向量，W_i中第j个元素记作ω_ij，ω_ij表示第i个一层指标下第j个二层指标对第i个一层指标的权重，R_i为第i个一层指标对应的二层指标评价矩阵，R_i为m×p维向量，其中第j行第p列元素记作r_ijk，r_ijk表示第k个待评价的系统方案中i个一层指标下的第j个二层指标的隶属度值，i＝1,2……n，n为一层指标的总个数，j＝1,2……m，m为第i个一层指标下的二层指标的个数，k＝1,2……p，p为待评价的系统方案的总个数；

矩阵B_i中的元素记作b_ik，b_ik表示第k个待评价的系统方案中第i个一级指标的一级指标评价值，具体地：

$b_{ik}=\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}\left({\mathrm{\ω}}_{ij}{r}_{ijk}\right);$

(402)获取一层指标评价矩阵R：

R＝[B₁ B₂ … B_n]^T。

步骤(5)具体为：

根据下式计算二级模糊综合评判集B：

B＝W·R＝[b₁ b₂ … b_p]，

其中，W为一层权重矩阵，W为n维行向量，矩阵W中第i个元素记作ω_i，ω_i表示第i个一层指标对总目标的权重，R为一层指标评价矩阵，R为n×p维矩阵，矩阵R中第i行第p个元素记作b_ik表示第k个待评价的系统方案中第i个一层指标的一级指标评价值，i＝1,2……n，n为一层指标的总个数，k＝1,2……p，p为待评价的系统方案的总个数；

进而，矩阵B中的元素记作b_k，b_k表示第k个待评价的系统方案的综合评价值，具体地：

$b_k=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\left({\mathrm{\ω}}_i{b}_{ik}\right).$

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本方法建立分层评价模型并采用层次分析法确定各层的权重矩阵，另外通过模糊法确定评价矩阵，将待评价的天然气冷热电联供系统进行分层评价，最后获取综合评价值，评价过程客观可靠，评价结果可信度高，实现了多个待评价的天然气冷热电联供系统的最优选取；

(2)本发明建立的分层评价模型可以根据需要设定多个一层指标，同时在每个一层指标下设定若干二层指标，实现对天然气冷热电联供系统的全面评价，评价结果更具有参考意义；

(3)本发明采用1～5标度方法进行权重矩阵的判定，简单易学，实用性强，同时客观性强，更加科学合理。

附图说明

图1为本发明用于天然气冷热电联供系统的综合评价方法的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1所示，一种用于天然气冷热电联供系统的综合评价方法，用于对多个天然气冷热电联供系统方案进行综合评价并确定最优方案，该方法包括如下步骤：

步骤1：建立分层评价模型，包括总目标层、一层指标层和二层指标层，所述的总目标层为待评价的系统方案的总目标，所述的一层指标层为与总目标对应的多个一层指标，每个一层指标对应包括一组二层指标，所有二层指标组成二层指标层；

本实施例综合考虑经济性、环保性、节能性、技术先进性、可靠性和安全性等六个方面作为天然气冷热电联供(CCHP)系统综合评价总指标的一级指标，然后针对各个第一层指标外延出相对应的第二层次指标。如表1所示，为本实施例建立的CCHP系统分层评价模型。在具体应用过程中，该指标体系可以根据冷热电联供能源站的实际情况进行增删指标。

步骤2：确定一层指标权重矩阵以及每组二层指标的权重矩阵。

步骤2具体为：

(201)分别对一层指标和每组二层指标采用1～5标度方法构建一层权重判断矩阵和二层权重判断矩阵；

(202)根据一层权重判断矩阵求取一层权重矩阵W＝[ω₁ ω₂ … ω_n]，矩阵W中元素记作ω_i，ω_i表示第i个一层指标对总目标的权重，i＝1,2……n，n为一层指标的总个数；

(203)分别根据第i个一层指标对应的二层权重判断矩阵求取第i个一层指标下的二层指标的权重矩阵W_i＝[ω_i1 ω_i2 … ω_im]，矩阵W_i中的元素记作ω_ij，ω_ij表示第i个一层指标下第j个二层指标对第i个一层指标的权重，j＝1,2……m，m为第i个一层指标下的二层指标的个数。

表1 CCHP系统分层评价模型

具体地：利用1～5标度方法来构造判断矩阵，重复进行两两比较的任务：两个元素对上层指标哪个重要，重要多少，需要对重要程度进行1～5之间的赋值，这个过程即为比例标度。

将1～5代表的含义罗列如表2所示。

表2 1～5标度代表的含义

标度值aij(相对重要程度)	定义	含义
			1	同样重要	指标i和j同样重要
2	稍微重要	指标i比j稍微重要
			3	比较重要	指标i比j重要
4	相当重要	指标i比j相当重要
			5	绝对重要	指标i比j绝对重要

应用1～5标度方法对CCHP指标体系各层次指标进行两两之间的比较，进行构造出权重判断矩阵，如公式(1)：

A＝(a_ij)_n×n (1)

针对构造好的权重判断矩阵，然后求出判断矩阵的最大特征根和与之对应的特征向量，即是评价指标的重要性权重排序。求解权重判断矩阵的特征根与特征向量的方法可采用跟方法进行计算，矩阵A的最大特征根和特征向量的步骤如下：

首先求出权重判断矩阵的每一行元素的乘积，再进行求n次方根，如公式(2)：

$\widetilde{{\mathrm{\ω}}_i}=\sqrt[n]{\underset{j=1}{\overset{n}{\Π}}{a}_{ij}}---\left(2\right)$

其中：i,j＝1,2,…,n。

将进行归一化处理，得到ω_i，如公式(3)：

${\mathrm{\ω}}_i=\frac{\widetilde{{\mathrm{\ω}}_i}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\widetilde{{\mathrm{\ω}}_i}}---\left(3\right)$

其中：i＝1,2,…,n。

据此所得到的结果W＝[ω₁ ω₂ … ω_n]即为所求得的特征向量(权重向量)，计算判断矩阵最大特征根的方法如公式(4)：

$\mathrm{\λ}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\frac{A_i{W}^T}{{\mathrm{\ω}}_i}---\left(4\right)$

式中A_i表示矩阵A的第i行向量。

为了检验各元素重要度之间的协调一致性，避免出现“A比B重要，B比C重要，而C又比A重要”这样的矛盾情况出现，则需要对判断矩阵A进行一致性检验。作为矩阵A的一致性判断指标，可用公式(5)进行判断：

$CI=\frac{\mathrm{\λ}-n}{n-1}---\left(5\right)$

表3平均随机一致性指标

阶数	RI	阶数	RI
				1	0	6	1.24
2	0	7	1.32
				3	0.58	8	1.41
4	0.9	9	1.45
				5	1.12

如表3所示，为判断矩阵的平均随机一致性指标RI。判断矩阵的一致性指标CI与同阶平均随机一致性指标RI之比，如公式(6)，称之为一致性比率：

$CR=\frac{CI}{RI}---\left(6\right)$

如果CR≤0.1，则认为权重判断矩阵A具有一致性，可作为决定评判指标的判断矩阵，否则需要进行判断矩阵的检查与调整，直到满足一致性要求为止。

通过前面详细阐述，设CCHP系统的评价指标体系集U＝{u₁,u₂,u₃,u₄,u₅,u₆}，其中u_i(i＝1,2,…,6)是第i个一层指标。本方法建立了两层评价模型，其中u_i又包括其外延出的m个二层指标，即u_i＝{u_i1,u_i2,…,u_im}。如表1所示，二层指标u_ij(i＝1,2,…,6；j＝1,2,…,m)即为第i个一层指标的第j个二层指标。

利用1～5标度方法和层次分析法，确定了各指标对上层指标的权重值。第一层次的指标权重如公式(7)所示：

W＝[ω₁ ω₂ … ω_n] (7)

矩阵W中元素记作ω_i，ω_i表示第i个一层指标对总目标的权重，i＝1,2……n，n为一层指标的总个数，该实施例中n＝6；

分别根据第i个一层指标对应的每组二层指标判断矩阵求取每组指标的二层指标权重矩阵如式(8)所示：

W_i＝[ω_i1 ω_i2 … ω_im] (8)

矩阵W_i中的元素记作ω_ij，ω_ij表示第i个一层指标下第j个二层指标对第i个一层指标的权重，j＝1,2……m，m为第i个一层指标下的二层指标的个数。

步骤3：获取待评价的系统方案中各二层指标的指标值，根据模糊法确定每组二层指标对应的二层指标评价矩阵。

步骤3具体为：

对于第i个一层指标，对比各待评价的系统方案中第i个一层指标下的m个二层指标，采用半梯形隶属度函数建立第i个一层指标对应的二层指标评价矩阵R_i：

$R_i=\left[\begin{array}{c}{R}_{i1}\\ R_{i2}\\ ...\\ R_{im}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{r}_{i11}& r_{i12}& ...& r_{i1p}\\ r_{i21}& r_{i22}& ...& r_{i2p}\\ & ...& & ...\\ r_{im1}& r_{im2}& ...& r_{imp}\end{array}\right]---\left(9\right)$

矩阵中的元素记作r_ijk，r_ijk表示第k个待评价的系统方案中i个一层指标下的第j个二层指标的隶属度值，i＝1,2……n，n为一层指标的总个数，j＝1,2……m，m为第i个一层指标下的二层指标的个数，k＝1,2……p，p为待评价的系统方案的总个数。

一级指标的评价矩阵的确定需要对原始数据进行隶属函数处理，隶属度函数的选择与建立是在CCHP系统评价过程中的一个关键步骤。

对于CCHP系统，本方法选取半梯形隶属函数进行构造评判矩阵，根据指标体系中各指标的数据特点，分别选择偏大和偏小型两种隶属函数：继保动作正确率、维护方便性、故障排查及时性、余热回收率、能源利用率等指标都属于数值越大则系统越优，所以选择偏大型隶属函数；NO_X排放、CO排放、年能耗费用、噪声等指标都属于数值越小则系统越优，所以选择偏小型隶属函数。然后计算出相应的隶属度，组成CCHP系统评判矩阵R_i。

步骤4：根据每组二层指标权重矩阵和与之对应的二层指标评价矩阵得到一级模糊综合评判集，进而得到一层指标评价矩阵。

步骤4具体为：

(401)根据下式计算第i个一层指标的一级模糊综合评判集B_i：

B_i＝W_i·R_i＝[b_i1 b_i2 … b_ip] (10)

其中，W_i为第i个一层指标下的二层指标的权重矩阵，W_i为m维行向量，W_i中第j个元素记作ω_ij，ω_ij表示第i个一层指标下第j个二层指标对第i个一层指标的权重，R_i为第i个一层指标对应的二层指标评价矩阵，R_i为m×p维向量，其中第j行第p列元素记作r_ijk，r_ijk表示第k个待评价的系统方案中i个一层指标下的第j个二层指标的隶属度值，i＝1,2……n，n为一层指标的总个数，j＝1,2……m，m为第i个一层指标下的二层指标的个数，k＝1,2……p，p为待评价的系统方案的总个数；

矩阵B_i中的元素记作b_ik，b_ik表示第k个待评价的系统方案中第i个一级指标的一级指标评价值，具体地：

$b_{ik}=\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}\left({\mathrm{\ω}}_{ij}{r}_{ijk}\right)---\left(11\right)$

(402)获取一层指标评价矩阵R：

R＝[B₁ B₂ … B_n]^T (12)

矩阵W_i通过步骤2中方法计算得到，矩阵R_i通过步骤3中方法获得。

步骤5：根据一层指标权重矩阵和一层指标评价矩阵求取待评价的系统方案的二级模糊综合评判集，二级模糊综合评判集中为待评价的系统方案的综合评价值。

步骤5具体为：

根据下式计算二级模糊综合评判集B：

B＝W·R＝[b₁ b₂ … b_p] (13)

其中，W为一层权重矩阵，W为n维行向量，矩阵W中第i个元素记作ω_i，ω_i表示第i个一层指标对总目标的权重，R为一层指标评价矩阵，R为n×p维矩阵，矩阵R中第i行第p个元素记作b_ik表示第k个待评价的系统方案中第i个一层指标的一级指标评价值，i＝1,2……n，n为一层指标的总个数，k＝1,2……p，p为待评价的系统方案的总个数；

进而，矩阵B中的元素记作b_k，b_k表示第k个待评价的系统方案的综合评价值，具体地：

$b_k=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\left({\mathrm{\ω}}_i{b}_{ik}\right)---\left(14\right)$

最后，根据矩阵B中的元素b_k获取最大值，该最大值对应的待评价的系统方案的为最优方案。

本实施例中，根据步骤2中权重的确定方法，首先求出表1所示的CCHP指标体系中的各个指标的权重值。首先通过专家评审小组，利用1～5标度方法确定权重判断矩阵，得出综合权重判断矩阵如公式(15)所示：根据公式(2)和(3)，得出一层权重矩阵如公式(16)所示：

W＝[0.183 0.096 0.107 0.063 0.121 0.43] (16)

由公式(4)求得A的最大特征根为：

$\mathrm{\λ}=\frac{1}{6}\underset{i=1}{\overset{6}{\Σ}}\frac{A_i{W}^T}{{\mathrm{\ω}}_i}=6.177---\left(17\right)$

由公式(5)求得：

$CI=\frac{\mathrm{\λ}-6}{6-1}=0.0354---\left(18\right)$

则由公式(6)求得一致性比率：

$CR=\frac{CI}{RI}=0.0285<0.1---\left(19\right)$

则权重判断矩阵A满足一致性要求。

同理，可求出第i个一层指标下第j个二层指标对第i个一层指标的权重，如表4所示，则二层指标权重矩阵如公式(20)所示：

表4 CCHP系统各二层指标权重

二层指标	权重值	二层指标	权重值
				初投资u11	0.327	继保动作正确率u41	0.305
投资回收期u12	0.188	热工保护投入率u42	0.305
				净现值u13	0.188	噪声特性u43	0.109
总费用年值u14	0.099	维护方便性u44	0.109
				年维护费用u15	0.099	社会使用寿命u45	0.109
年能耗费用u16	0.099	自动化程度u46	0.062
				余热回收率u21	0.455	冗余设计u51	0.082
NOX排放u22	0.263	继保动作正确率u52	0.148
				CO排放u23	0.141	防腐性u53	0.082
CO2排放u24	0.141	故障诊断准确性u54	0.148
				一次能源利用率u31	0.167	故障排查及时性u55	0.27
制冷(热)效率u32	0.167	运行稳定性u56	0.27
				发电效率u33	0.167	风险性u61	0.334
余热回收率u34	0.167	停机迅速u62	0.334
				发电综合耗水率u35	0.166	防腐性u63	0.111
年能耗费用u36	0.166	防雷抗震性u64	0.111
						运行暴露性u65	0.111

$\left\{\begin{array}{c}{W}_1=\left[\begin{array}{cccccc}0.\mathrm{327}& 0.\mathrm{188}& 0.\mathrm{188}& 0.\mathrm{099}& 0.\mathrm{099}& 0.\mathrm{099}\end{array}\right]\\ W_2=\left[\begin{array}{cccc}0\mathrm{.455}& 0\mathrm{.263}& 0\mathrm{.141}& 0\mathrm{.141}\end{array}\right]\\ W_3=\left[\begin{array}{cccccc}0.\mathrm{167}& 0.\mathrm{167}& 0.\mathrm{167}& 0.\mathrm{167}& 0.\mathrm{166}& 0.\mathrm{166}\end{array}\right]\\ W_4=\left[\begin{array}{cccccc}0\mathrm{.305}& 0\mathrm{.305}& 0\mathrm{.109}& 0\mathrm{.109}& 0\mathrm{.109}& 0.\mathrm{062}\end{array}\right]\\ W_5=\left[\begin{array}{cccccc}0\mathrm{.082}& 0\mathrm{.148}& 0\mathrm{.082}& 0\mathrm{.148}& 0\mathrm{.27}& 0\mathrm{.27}\end{array}\right]\\ W_6=\left[\begin{array}{ccccc}0\mathrm{.344}& 0\mathrm{.344}& 0\mathrm{.111}& 0\mathrm{.111}& 0\mathrm{.111}\end{array}\right]\end{array}\right.---\left(20\right)$

本实施例以上海某冷热电联供能源站为例，对本发明提出的方法进行实例分析。该能源站主要为周边工业园区进行冷热电能源供应，能源站建设初期需要确定能源供应方式，公司前期主要给出了三种方案。分别是：

(1)燃气-蒸汽联合循环供能系统(燃气轮机+蒸汽轮机+余热锅炉+辅助锅炉+吸收式制冷机等)：天然气进入燃气轮机，在燃烧室中进行燃烧，产生的高温烟气进入透平做功，带动发电机组进行发电。透平排气则被余热锅炉充分利用，产生的高温高压蒸汽又带动蒸汽轮机进行做功，然后由发电机产生电能。从蒸汽轮机中抽取低温低压蒸汽，一部分用来进行热交换，为用户提供热能；另一部分由吸收式制冷机组利用，产生冷负荷以满足用户需求。生产的电力可以上网也可以并网。

(2)天然气CCHP供能系统(燃气轮机+余热补燃吸收式制冷机+余热锅炉等)：天然气进入燃气轮机，在燃烧室中进行燃烧，产生的高温烟气进入透平做功，带动发电机组进行发电。透平排气则被余热锅炉充分利用，产生的蒸汽一部分用来进行热交换，为用户提供热能；另一部分由吸收式制冷机组利用，产生冷负荷以满足用户需求。生产的电力可以上网也可以并网。

(3)冷热电分供系统：该方案不需要天然气发电，用户所需电力直接由电网端供应，工业园区的供热与供冷均由燃气锅炉和吸收式制冷机组供应。

该能源公司对三种方案的各个指标进行了仿真预判，依照本发明提出的评价模型，选取CCHP系统评价需要的各种指标，具体参数如表5所示。

表5 CCHP系统评价指标参数(1)

表5 CCHP系统评价指标参数(2)

表中：初投资、总费用年值、净现值、维护总费用和年能耗费用的单位为：元；投资回收期和使用寿命的单位为：年；氮氧化物、CO和CO₂排放的单位均为：g/kWh；噪声的单位为：dB；风险性、防腐性和停机迅速等均为公司内部计算的指标。符号“↗”表示该指标参数值越大越好，符号“↘”表示该指标参数值越小越好。

根据上述评价方法，采用半梯形隶属度函数，依照表5提供的二层指标的指标参数，求出评价矩阵。如投资回收期u₁₂指标越小越好，则选择偏小型隶属度函数，即：

$R_{122}=\frac{6.8-6.5}{6.8-5.0}=0.167,$

从而则得出：

$R_1=\left[\begin{array}{c}{R}_{11}\\ R_{12}\\ R_{13}\\ R_{14}\\ R_{15}\\ R_{16}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0& 0.434& 1\\ 1& 0.167& 0\\ 1& 0& 0.01\\ 0.41& 0& 1\\ 0.29& 0& 1\\ 0.61& 0& 1\end{array}\right]---\left(21\right)$

从而，由公式(10)得出：

B₁＝W₁·R₁＝[0.5057 0.1733 0.6259] (22)

可以看出，从经济性指标u₁单方面来看，方案3略优于方案1。同理可以依次求出B₂、B₃、B₄、B₅和B₆。

根据公式(12)得出一层评价矩阵R为：

$R=\left[\begin{array}{c}{B}_1\\ B_2\\ B_3\\ B_4\\ B_5\\ B_6\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.5057& 0.1733& 0.6259\\ 0.8546& 0.5921& 0\\ 0.9711& 0.4748& 0.3330\\ 0.7810& 0.8588& 0.8280\\ 0.5820& 0.5820& 0.7570\\ 0.6670& 0.6670& 0.5560\end{array}\right]---\left(23\right)$

于是根据公式(13)得出二级模糊综合评判集B：

B＝W·R＝[b₁ b₂ b₃]＝[0.6849 0.5507 0.5330] (24)

根据二级模糊综合评判集B可看出：方案一优于方案二，方案二优于方案三。单独从经济性或者可靠性指标来看，冷热电分供系统的指标最高，性能最优；单独从环保性或者节能性来看，燃气-蒸汽联合循环供能系统性能最优；方案二在技术先进性和安全性上表现最好。但评价结果需要综合所有指标，从最终结果来看，燃气-蒸汽联合循环供能系统的综合指标值最高，故该冷热电联供能源站应选择方案一进行建设。

在此需要声明的是，一级模糊综合评判的结果和最终二级模糊综合评判结果中的数值，不具有实际意义，数值大小只是为了比较并得出待评价对象集中综合指标最高的对象。如一级模糊综合评判的环保性结果B₂显示出方案三的评价结果是0，但这并不说明方案三不环保，天然气发电相比于其他燃烧燃煤进行火力发电的系统依然是环保性更好，评价结果0只是表明在待评价的这三种CCHP供能方式中，方案一和方案二远优于方案三。

Claims (6)

1.一种用于天然气冷热电联供系统的综合评价方法，用于对多个天然气冷热电联供系统方案进行综合评价，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)建立分层评价模型，包括总目标层、一层指标层和二层指标层，所述的总目标层为待评价的系统方案的总目标，所述的一层指标层为与总目标对应的多个一层指标，每个一层指标对应包括一组二层指标，所有二层指标组成二层指标层；

(2)确定一层指标权重矩阵以及每组二层指标的二层指标权重矩阵；

(3)获取待评价的系统方案中各二层指标的指标值，根据模糊法确定每组二层指标对应的二层指标评价矩阵；

(4)根据每组二层指标权重矩阵和与之对应的二层指标评价矩阵得到一级模糊综合评判集，进而得到一层指标评价矩阵；

(5)根据一层指标权重矩阵和一层指标评价矩阵求取二级模糊综合评判集，二级模糊综合评判集中为待评价的系统方案的综合评价值。

2.根据权利要求1所述的一种用于天然气冷热电联供系统的综合评价方法，其特征在于，选取二级模糊综合评判集中综合评价值最高的待评价的系统方案并确定为最优方案。

3.根据权利要求1所述的一种用于天然气冷热电联供系统的综合评价方法，其特征在于，步骤(2)具体为：

(201)分别对一层指标和每组二层指标采用1～5标度方法构建一层权重判断矩阵和二层权重判断矩阵；

(202)根据一层权重判断矩阵求取一层权重矩阵W＝[ω₁ ω₂ … ω_n]，矩阵W中元素记作ω_i，ω_i表示第i个一层指标对总目标的权重，i＝1,2……n，n为一层指标的总个数；

(203)分别根据第i个一层指标对应的二层权重判断矩阵求取第i个一层指标下的二层指标的权重矩阵W_i＝[ω_i1 ω_i2 … ω_im]，矩阵W_i中的元素记作ω_ij，ω_ij表示第i个一层指标下第j个二层指标对第i个一层指标的权重，j＝1,2……m，m为第i个一层指标下的二层指标的个数。

4.根据权利要求1所述的一种用于天然气冷热电联供系统的综合评价方法，其特征在于，步骤(3)具体为：

对于第i个一层指标，对比各待评价的系统方案中第i个一层指标下的m个二层指标，采用半梯形隶属度函数建立第i个一层指标对应的二层指标评价矩阵R_i：

$R_i=\left[\begin{array}{c}{R}_{i1}\\ R_{i2}\\ ...\\ R_{im}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{r}_{i11}& r_{i12}& ...& r_{i1p}\\ r_{i21}& r_{i22}& ...& r_{i2p}\\ & ...& & ...\\ r_{im1}& r_{im2}& ...& r_{imp}\end{array}\right];$

矩阵中的元素记作r_ijk，r_ijk表示第k个待评价的系统方案中i个一层指标下的第j个二层指标的隶属度值，i＝1,2……n，n为一层指标的总个数，j＝1,2……m，m为第i个一层指标下的二层指标的个数，k＝1,2……p，p为待评价的系统方案的总个数。

5.根据权利要求1所述的一种用于天然气冷热电联供系统的综合评价方法，其特征在于，步骤(4)具体为：

(401)根据下式计算第i个一层指标的一级模糊综合评判集B_i：

B_i＝W_i·R_i＝[b_i1 b_i2 … b_ip]；

其中，W_i为第i个一层指标下的二层指标的权重矩阵，W_i为m维行向量，W_i中第j个元素记作ω_ij，ω_ij表示第i个一层指标下第j个二层指标对第i个一层指标的权重，R_i为第i个一层指标对应的二层指标评价矩阵，R_i为m×p维向量，其中第j行第p列元素记作r_ijk，r_ijk表示第k个待评价的系统方案中i个一层指标下的第j个二层指标的隶属度值，i＝1,2……n，n为一层指标的总个数，j＝1,2……m，m为第i个一层指标下的二层指标的个数，k＝1,2……p，p为待评价的系统方案的总个数；

矩阵B_i中的元素记作b_ik，b_ik表示第k个待评价的系统方案中第i个一级指标的一级指标评价值，具体地：

$b_{ik}=\underset{j=1}{\overset{m}{\&Sigma;}}\left({\mathrm{\&omega;}}_{ij}{r}_{ijk}\right);$

(402)获取一层指标评价矩阵R：

R＝[B₁ B₂ … B_n]^T。

6.根据权利要求1所述的一种用于天然气冷热电联供系统的综合评价方法，其特征在于，步骤(5)具体为：

根据下式计算二级模糊综合评判集B：

B＝W·R＝[b₁ b₂ … b_p]，

其中，W为一层权重矩阵，W为n维行向量，矩阵W中第i个元素记作ω_i，ω_i表示第i个一层指标对总目标的权重，R为一层指标评价矩阵，R为n×p维矩阵，矩阵R中第i行第p个元素记作b_ik表示第k个待评价的系统方案中第i个一层指标的一级指标评价值，i＝1,2……n，n为一层指标的总个数，k＝1,2……p，p为待评价的系统方案的总个数；

进而，矩阵B中的元素记作b_k，b_k表示第k个待评价的系统方案的综合评价值，具体地：

$b_k=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}\left({\mathrm{\&omega;}}_i{b}_{ik}\right).$