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基于AHP-熵值组合赋权的新能源消纳综合效益评价研究

2019-01-20陈沛光姜明磊左石

中国新技术新产品 2019年22期
关键词:熵值法层次分析法

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

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[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.

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