CN109902909A - 一种基于层次分析法与灰色模糊综合评价法的项目效益评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明专利的目的就是弥补现有技术的不足，提出一套适用于多能互补工程投资决策的通用、有效的综合效益评估方法，以指导综合能源服务企业进行合理科学投资与资产运营，为开展多能互补示范工程项目投资决策提供理论依据。为此，本发明一种基于层次分析法与灰色模糊综合评价法的项目效益评估方法，建立一套多能互补工程项目综合效益评估指标体系；加入环境收益因素。采用本发明所述技术方案，本发明提出了一套基于全寿命周期理论的多能互补工程成本‑收益模型，用于从全寿命周期的时间角度全面评价多能互补工程项目的经济收益，并通过引入小型碳排放权交易将多能互补工程项目的环境收益转换为经济收益，定量的研究其对发电成本的降低作用。

Description

一种基于层次分析法与灰色模糊综合评价法的项目效益评估 方法

技术领域

本发明涉及多能互补工程投资决策领域，尤其涉及一种基于层次 分析法与灰色模糊综合评价法的项目效益评估方法。

背景技术

随着经济快速发展，我国的环境问题(如温室气体、Nox排放、 雾霾等)由于长期以来一直是以化石能源(煤、石油、天然气)为主 的能源产-输-配-供-消体系而日益严重，因此建设集成高比例清洁能 源与可再生能源(如风能和太阳能)的新一代电力系统已成为我国乃 至世界各国的普遍发展要求。在PPP和新电改条件下，区域能源互 联网落地阶段的主要任务是建设新一代电力系统与开展多能互补基 础上的综合能源服务。伴随能源综合服务体制新业态的发展，以及分 布式发电技术、能源互联网技术与能源系统管控技术的成熟，基于多 能互补工程的综合能源服务已在世界各国迅速开展，并成为战略竞争 与合作的新焦点。

通过多能互补工程，可以充分利用清洁能源与可再生能源，是 构建综合能源服务系统的物理基础，对于提高可再生能源比例和能源 综合利用效率具有重要意义。当前亟待提出一套适用于多能互补工程 投资决策的通用、有效的综合效益评估方法，以指导综合能源服务企 业进行合理科学投资与资产运营，为开展多能互补示范工程项目投资 决策提供理论依据。现有技术中也有例如专利号为 CN201310694923.7的发明专利《基于可靠性效益评估的配电自动化 方案优化方法和系统》中就公开了一种基于可靠性效益评估的配电自动化方案优化方法和系统，其方法步骤包括：采集历史风险基础数据 并确定元件的基本可靠性参数；构建包括配电自动化设备的配电网可 靠性计算模型；分别设置元件故障，根据配电自动化设备的开关的位 置划分故障段和非故障段，确定非故障段和和故障段负荷点的故障频 率和故障停电时间；累计各次元件故障的故障频率和故障停电时间， 得到各负荷点的总故障频率和总故障停电时间；根据总故障频率、总 故障停电时间获得配电网在配电自动化设备应用前、后的可靠性指 标；计算配电网在配电自动化设备应用前、后可靠性指标差值，根据 差值以及配电自动化设备类型优化配电自动化方案，应用该发明方 案，可以提高优化效果。

实际上，就普通数学模型而言，现有技术中的模型已经较为完 善，但是在一些细节方面还存在遗漏之处。例如对于供电设备带来的 环境影响，虽然现在深受关注，但是并未在建立模型的过程中进行考 虑。

发明内容：

本发明专利的目的就是弥补现有技术的不足，提出一套适用于多 能互补工程投资决策的通用、有效的综合效益评估方法，以指导综合 能源服务企业进行合理科学投资与资产运营，为开展多能互补示范工 程项目投资决策提供理论依据。

为此，本发明一种基于层次分析法与灰色模糊综合评价法的项目 效益评估方法，包括以下步骤：步骤1、基于多能互补工程项目综合 效益评估原则，建立一套多能互补工程项目综合效益评估指标体系；

步骤2、提出了一套基于全寿命周期理论的多能互补工程成本- 收益模型，用于从全寿命周期的时间角度全面评价多能互补工 程项目的经济收益，从而得到经济效应各个3级指标。

步骤3、结合层次分析法、灰色模糊综合评价法，建立了基于 AHP-GFCE的多能互补工程项目综合效益评估模型；

在步骤2中加入环境收益因素，确定指标评语集V＝[v₁，v₂，...，v_m]，开 展单指标评估，构建各个指标的隶属度向量[r_i1，r_i2，...，r_im]，进而建立指标 集的隶属度矩阵：

所述步骤3中建立指标集的隶属度矩阵计算模糊综合评估向量

按照隶属度最大原则，做出综合判断或计算综合评估值。

优选的，所述步骤2中加入环境收益因素后形成确定用于多能互 补工程项目综合效益评估的指标集U＝[u₁,u₂,...,u_n]，第1级指标集为 准则层指标，共有4个1级指标，即经济、技术、社会和环境效应； 第2级指标集为中间层指标，共有9个2级指标；第3级指标集为底 层指标，共有29个3级指标。

优选的，步骤3中对于各个定量指标，对应于评语集的隶属度向 量则根据灰色关联算法来求解，设对应于评语集V的评估等级标准为 γ＝[γ₁,γ₂,...,γ_m]，设γ_j和γ_j+1为相邻两级标准，且γ_j+1＞γ_j，则隶属度向量通 过灰色关联算法求解如下：

对于ρ∈(0,1)

式中ρ为分辨系数，一般取为0.5；ξ_ij为u_i与γ_j的灰色关联系 数，此处也为灰色关联度

优选的，所述步骤3中基于层次分析法，评估指标集的权重向量 可由如下步骤确定：

设定目标与评估指标集U；

构造判断矩阵P；

假设u_i为某一评估指标，u_i∈U(i＝1,2,...,n)，令u_i与u_j(j＝1,2,…n) 的相对重要性变化，

由此，可以得到判断矩阵P为：

通过判断矩阵P计算指标集的权重向量

将判断矩阵P的每一列归一化，即

将归一化后的判断矩阵每一行求和，得M_i为：

则指标集的各个指标的权重ω_i为：

优选的，检验判断矩阵P的一致性：

式中CI为判断矩阵P的通用一致性指标；CR为判断矩阵P的随 机一致性比率；RI为判断矩阵P的平均随机一致性指标。当CR<0.10 时，表明判断矩阵P满足一致性要求，即权重分配是合理的，反之， 则需调整判断矩阵P，直至符合一致性要求。

采用本发明所述技术方案，本发明提出了一套基于全寿命周期理 论的多能互补工程成本-收益模型，用于从全寿命周期的时间角度全 面评价多能互补工程项目的经济收益，从而得到经济效应各个3级指 标。首先从全寿命周期成本-收益角度出发，构建了多能互补工程项 目成本分析模型与收益分析模型；引入了环境收益因素，并通过引入 小型碳排放权交易将多能互补工程项目的环境收益转换为经济收益， 定量的研究其对发电成本的降低作用。

附图说明:

图1为本发明一种基于层次分析法与灰色模糊综合评价法的项 目效益评估方法引入环境收益因素前后全寿命周期内的净现金流的 累加值对比示意图。

具体实施方式:

以某工业园分布式光伏发电项目为例。某工业园分布式光伏发电 项目是附加式(BAPV)分布式光伏项目，每年的发电量约为 3035.721MWh。根据周边电网情况、并网方案及相关技术规定，参考 《国家电网公司关于印发分布式电源并网相关意见和规范》(国家电网办[2013]1781号文)，该分布式光伏发电项目考虑通过高压10kV电 压等级并网。基于全寿命周期理论，该分布式光伏发电项目的全寿命 周期阶段主要包括：建设阶段、运营维护阶段和报废阶段。

(1)成本分析模型

①建设阶段成本

建设阶段的成本主要是装机成本(1831.5万元)，包含光伏组件 成本、支架基础成本、逆变器成本、安装成本、组件支架成本、计量 设备成本、电缆成本等等，该工程项目全寿命周期约为25年。

②财务成本

财务成本主要是由借款的利息费用产生。本算例中，假设贷款利 率为6.05％，还款年限为10年，贷款比率为1/4。则从第1年到第十 年均需要支付277014元(1831.5×6.05％/4×10000)的利息，第10年以 后将不再产生财务成本，并在第10年一次性需还本4578750元 (1831.5/4×10000)，如下表所示。

全寿命周期财务成本

③运维成本

假设该工程项目的运维率为0.5％，同样，考虑资金的时间价值， 则每年的运维成本如下表所示。

全寿命周期分布式光伏发电运维成本

④折旧成本

对于该工程项目，采用加速折旧法中的年数总和法来测算折旧成 本。初始装机成本为项目建设阶段总成本1831.5万元；折旧年限为 该工程项目全寿命周期，即25年；报废之后工程技术设备不再具有 使用价值，均为废件，残值为0。

则第1年的折旧成本计算公式如下：

第2年的折旧成本计算公式如下：

由于折旧的时间跨度是也为从项目建成到项目报废的全寿命周 期，因此需要考虑折现因素，则该工程项目每年的折旧成本如下表所 示。

全寿命周期折旧额

(2)收益分析模型

①经济收益

多年平均日照时数1800～2100小时，实际并网发电功率约为 1556.78kW，可以得到该分布式光伏发电项目每年的发电量约为 3035721kWh。假设年发电量为50％上网，50％自用，其中，50％上 网部分的发电量通过上网交易根据余电上网的收购价格核算；50％自用部分的发电量节省了向大电网外购电量，因此这部分节省成本应算 作该工程项目的收益部分，并根据当地燃煤脱硫机组标杆电价核算。

综上所述，该工程项目每年的经济收益如下表所示。

全寿命周期经济收益

②环境收益

该工程项目每年的发电量约为3035721kWh，则按照每发1度电 减少排放CO2的质量为0.884kg计算可知，该工程项目每年预计可以 减少排放CO2的质量为2683880.936kg。通过引入小型碳排放权交易 将多能互补工程项目的环境收益转换为经济收益，假设碳排放初始价 格为25元/吨，考虑碳排放权交易价格变化及通货膨胀等因素，可以 计算得到该工程项目每年的环境收益如下表所示。

全寿命周期环境收益

通过上述计算，可以得到引入环境收益因素前后该工程项目在全 寿命周期内所有阶段(从项目开始到结束)的综合成本和综合收益情 况。同时，如图1所示为引入环境收益因素前后全寿命周期内的净现 金流的累加值对比。

不计及环境收益因素时全寿命周期综合成本和综合收益情况

计及环境收益因素时全寿命周期成本和收益

从图1中可以得知，计及环境收益因素时全寿命周期净收益为 2348.403万元，不计及环境收益因素时全寿命周期净收益为2235.177 万元，可以计算得到两者的全寿命周期净现值分别为：

NPV_kl＝23484028.28-18315000＝5169028.3元

NPV_hl＝22351770.73-18315000＝4036770.732元

引入环境收益因素前后，该工程项目全寿命周期净现值增幅为：

可知，考虑环境收益情况下项目盈利能力明显提高，项目全寿命 周期的净现值提高比例达28％左右。

综上所述，通过实例计算结果表明，所提算法和模型可以有效、 全面的评估多能互补工程项目的经济收益。此外，基于本节所提算法 和模型可以进一步分析多能互补工程项目投资回收期、内含报酬率等 指标，以及开展初始投资、初始补贴额、环境收益(碳排放价格)等 对项目经济收益的敏感性分析。

Claims (5)

1.一种基于层次分析法与灰色模糊综合评价法的项目效益评估方法，包括以下步骤：步骤1、基于多能互补工程项目综合效益评估原则，建立一套多能互补工程项目综合效益评估指标体系；

步骤2、提出了一套基于全寿命周期理论的多能互补工程成本-收益模型，用于从全寿命周期的时间角度全面评价多能互补工程项目的经济收益，从而得到经济效应各个3级指标。

步骤3、结合层次分析法、灰色模糊综合评价法，建立了基于AHP-GFCE的多能互补工程项目综合效益评估模型；

其特征在于：在步骤2中加入环境收益因素，确定指标评语集V＝[v₁,v₂,...,v_m]，开展单指标评估，构建各个指标的隶属度向量[r_i1,r_i2,...,r_im]，进而建立指标集的隶属度矩阵：

所述步骤3中建立指标集的隶属度矩阵计算模糊综合评估向量

按照隶属度最大原则，做出综合判断或计算综合评估值。

2.如权利要求1所述的一种基于层次分析法与灰色模糊综合评价法的项目效益评估方法，其特征在于：所述步骤2中加入环境收益因素后形成确定用于多能互补工程项目综合效益评估的指标集U＝[u₁,u₂,...,u_n]，第1级指标集为准则层指标，共有4个1级指标，即经济、技术、社会和环境效应；第2级指标集为中间层指标，共有9个2级指标；第3级指标集为底层指标，共有29个3级指标。

3.如权利要求2所述的一种基于层次分析法与灰色模糊综合评价法的项目效益评估方法，其特征在于：所述步骤3中对于各个定量指标，对应于评语集的隶属度向量则根据灰色关联算法来求解，设对应于评语集V的评估等级标准为γ＝[γ₁,γ₂,...,γ_m]，设γ_j和γ_j+1为相邻两级标准，且γ_j+1＞γ_j，则隶属度向量通过灰色关联算法求解如下：

对于ρ∈(0,1)

式中ρ为分辨系数，一般取为0.5；ξ_ij为u_i与γ_j的灰色关联系数，此处也为灰色关联度。

4.如权利要求1所述的一种基于层次分析法与灰色模糊综合评价法的项目效益评估方法，其特征在于：所述步骤3中基于层次分析法，评估指标集的权重向量可由如下步骤确定：

设定目标与评估指标集U

ii.构造判断矩阵P

假设u_i为某一评估指标，u_i∈U(i＝1,2,...,n)，令u_i与u_j(j＝1,2,…n)的相对重要性变化，

由此，可以得到判断矩阵P为：

通过判断矩阵P计算指标集的权重向量

将判断矩阵P的每一列归一化，即

将归一化后的判断矩阵每一行求和，得M_i为：

则指标集的各个指标的权重ω_i为：

5.如权利要求4所述的一种基于层次分析法与灰色模糊综合评价法的项目效益评估方法，其特征在于：检验判断矩阵P的一致性：

式中CI为判断矩阵P的通用一致性指标；CR为判断矩阵P的随机一致性比率；RI为判断矩阵P的平均随机一致性指标。