基于AHP-熵值组合赋权的新能源消纳综合效益评价研究

陈沛光 姜明磊 左石

摘  要：对新能源消纳工作的成效进行客观准确地测度，对于激发新能源消纳各个主体的参与积极性，推动各地新能源消纳工作健康可持续发展具有重要的意义。该文将层次分析法（AHP）与熵值方法相结合，综合确定新能源消纳综合效益评价指标权重，有效利用专家知识和经验的同时，又可以避免人为主观因素的影响，从而使评价结果更为客观准确。最后利用模拟数据对不同地区新能源消纳综合效益进行评价，进而推动新能源消纳工作健康可持续发展。

关键词：新能源消纳;层次分析法;熵值法;综合测度

中图分类号：F083            文献标志码：A

0 引言

随着我国以风电、光伏为代表的新能源产业快速发展，而电力传输与用户消费环节没有做好协调工作，导致部分地区弃风弃光现象的发生，由此新能源消纳工作逐渐得到政府和公众的重视。对于新能源消纳进行综合测度核心问题就是指标权重如何确定。传统评价方法主要基于定性方法确定权重，如德尔菲法、层次分析法、模糊评价方法等，定性权重确定方法可以有效利用专家的知识和经验，但是存在主观随意性方面的欠缺;而定量权重确定方法，如主成分方法、熵值方法等，可以有效避免主观人为因素的影响。而将定性与定量方法相结合综合确定指标权重，可以将2种方法的优点相结合，得到越来越多的实践经验。

1 确定指标权重

1.1 主观权重确定——层次分析法（AHP）

1.1.1 构建层次结构模型

该文在分析我国新能源消纳现状的基础上，借鉴以往关于新能源消纳评价的相关研究，从4个环节（电源环节、电网环节、用户环节以及政策调控）对新能源消纳进行评价，同时根据评价指标选取的系统性、客观性、简明性以及可比性等原则，共选取13个指标对新能源消纳进行综合效益评价（如图1所示），进而构建层次结构模型。

1.1.2 建立比较判断矩阵

层析分析法需要构建评价指标两两判断矩阵，矩阵形式如下：

矩阵中的取值可以根据表1中1～9标度进行判断取值，n为评价指标的数量。

1.1.3 计算权重系数

得到判断矩阵E的取值后，首先对判断矩阵的每一行元素计算乘积。

（1）

式中，i和j分别代表矩阵行与列的序号，n为两两判断矩阵中指标的数量，∏为求积公式。然后计算的n次方根。

（2）

对进行归一化处理，得到指标的权重。

（3）

式中∑为求和公式。

1.1.4 一致性检验

计算得到权重系数后，还需要对系数进行一致性检验，首先计算矩阵的最大特征值：

（4）

为归一化的指标权重，为两两判断矩阵与指标权重的乘积。然后计算一致性指标。

（5）

式中，n为两两判断矩阵中指标的数量。最终得到准则层的一致性检验指标CR。

（6）

式中，RI为随机一致性指标，取值与矩阵阶数n相关，可以查表得到。

1.2 客观权重确定——熵值法

熵值是一个可以度量不确定的指标，熵值方法属于一种客观确定权重的方法，可以有效避免人为主观因素的影响，使评价结果更为客观。1）熵值法需要首先对指标原始数据进行非负化处理，得到非负数值，公式如下：

（7）

其中，为原始数据i=1，2…m;j=1，2…n;i和j分别表示被评价地区的序号和评价指标的数值，m和n分别代表被评价地区和评价指标的总数量;和分别代表第j列评价指标数值的最小值和最大值。2）计算第j个指标下第i个被评价地区所占的指标比重：

（8）

3）计算第j个指标的熵值

（9）

式中，为第j项指标的熵值，n为自然数，代表评价指标的数量，ln为自然对数函数，∑为求和公式。4）计算第j个指标的熵权。

（10）

1.3 基于AHP-熵值综合权重

AHP方法可以充分借鉴专家的知识和经验，而熵值方法有助于降低权重确定的主观性。将主观赋权与客观赋权相结合，有助于新能源消纳评价指标权重选取更加科学和准确。综合权重合成公式如下所示：

（11）

式中，为综合权重系数，W和分别代表层次分析法和熵值法计算得到的评价指标权重。j表示评价指标的数值，j= 1，2，…n。

2 综合评价算例分析

指标综合权重确定后，接下来可以根据实际数据进行算例分析。

2.1 数据收集

由于新能源消纳过程中，有一些实际数据不方便获取，该文利用模拟数据进行算例分析。对于地区A到地区F分别模拟生成评价指标的数值，见表2。

2.2 综合权重计算

利用AHP方法计算判断矩阵的最大特征值=4.2542，由此可以计算得到判断矩阵的一致性检验指标CR=0.0952<0.1，通过一致性检验。AHP方法计算权重W、熵值法計算权重Sj以及AHP-熵值组合权重Cj计算结果见表3。

2.3 综合评价得分

基于AHP-熵值组合权重系数，可以合成得到不同地区新能源消纳综合测度得分如下。

（12）

其中，为基于AHP-熵值计算的组合权重系数;为指标准化后的数值，j表示评价指标的数值，j=1，2…n。最终各地区新能源消纳综合测度得分如图2所示。

4 结语

该文将基于AHP-熵值方法，定性与定量相结合确定新能源消纳综合效益评价指标权重。即可以有效利用专家知识和经验，又可以避免人为主观因素的影响，从而使评价结果更为客观准确。同时利用模拟数据对不同地区新能源消纳综合效益进行评价，有效推动我国新能源消纳工作健康可持续发展。

参考文献

[1]陈文.基于AHP-熵值法的汽车服务质量评价体系研究[J].现代商贸工业，2017（22）：91-92.

[2]刘杨，陈亚哲，李祥松，等.基于层次分析法和熵值法的产品广义质量综合评价方法[J].中国工程机械学报，2009，7（4）：494-498.

[3]代红才，李琼慧，汪晓露.新能源与智能电网协调发展评价指标体系研究[J].能源技术经济，2011，23（5）：18-23.

[4]董振.基于风险理论的新能源消纳分析模型及实证研究[D].北京：华北电力大学，2013.

[5]Zhao Y W.Zhang G.X.A new integrated design method based on fuzzy matter-element optimization[J].Journal of Materials Processing Technology，2002，129（1）：612-618.