基于AHP-TOPSISI的电网项目多能互补综合效益评价研究
2020-11-12陈沛光马铭悦张志鹏
陈沛光，马铭悦，张志鹏
（1.国网吉林省电力有限公司经济技术研究院，吉林 长春 130062；2.国网长春供电公司，吉林 长春 130062）
0 引言
近年来电网项目的大力推进，一方面归功于新能源开发带来的环境改善需求。另一方面，电网建设运营项目在成本控制、效益分析与优化设计方面同样具有强烈的研究价值。随着国家节能减排政策的不断推进，新能源产业得到快速发展，多能互补融合发展，将成为未来能源系统发展的重要趋势。多能互补框架下，电网项目的实施决策过程具有明显的多准则特征，包括项目资源需求的多属性特征与项目运营的多目标特征。因此，传统的电网项目评价也需要进一步改进，从主要关注的各类经济性、技术性指标的基础上考虑社会与环境的综合效益，同时，对于电网项目多能互补综合效益评价方法也需要与多属性决策相结合，以此实现电网项目的综合分析[1]。
本文将层次分析法（AHP）与逼近理想解排序法（TOPSIS）相结合，构建多能互补框架下电网项目综合效益评价指标体系。有效地将专家知识和经验转化为指标权重，同时科学准确地对电网项目各个评价方案进行排序，对多能互补框架下电网项目综合效益进行客观评价。
1 基于AHP-TOPSIS多属性综合评价模型
借鉴国内外对于AHP与TOPSIS方法的相关研究[2-3]，针对电网项目多能互补综合效益进行评价，本文构建了基于AHP-TOPSIS模型的电网项目评价流程，如图1所示。
1.1 利用AHP方法计算评价指标权重
1.1.1 构建层次结构模型
本文在分析我国多能互补框架下电网项目评价的基础上，借鉴国内外相关研究的基础上[4-6]，从技术效益、经济效益、社会效益以及环境效益四个方面，构建了多能互补框架下电网项目综合效益评价指标体系，如图2所示。
1.1.2 建立比较判断矩阵
由多名专家通过讨论对于以上评价指标进行两两比较并进行评分，评分标准如表1所示。
表1 层次分析两两对比取值及含义
通过表1可以获得评价指标两两判断矩阵E=(Eij)m×m，矩阵形式如下：
1.1.3 计算权重系数
利用公式（2）和（3）可以对判断矩阵E进行归一化处理，并计算各个评价指标的权重。
1.1.4 一致性检验
以上得到的指标权重还需要进行一致性检验，通过一致性检验之后指标权重系数可以用于模型评价，如果没有通过一致性检验，需要重新对判断矩阵进行调整（如图1）。一般情况下，一致性检验指标CR不超过0.1时，判断矩阵通过一致性检验，可以认为评价指标的权重值符合要求。
1.2 TOPSIS 评价法
TOPSIS分析又被称为逼近理想解排序法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution, TOPSIS)，1981年首次由C.L.Hwang和K.Yoon提出，是多属性决策中常用的一种方法[7-8]。
该方法通过构造多属性决策的理想解（最优解、最劣解），进而计算评价对象与理想解之间的欧式距离，最终得到评价对象的优劣顺序。
（1）数据同向化处理。对于n个评价对象，如果每个对象都有m个评价指标，可以构造出原始数据矩阵：
对于评价指标中的逆向指标（如投资回收期，该指标数值越小，评价效果越好），需要进行同趋势化处理，利用公式（8）可以得到处理后的数据。
（2）构造加权矩阵。继续对评价指标数据进行标准归一化处理，如公式（9）所示。
继续进行加权处理，得到评价数据的加权标准化矩阵Zij。
（3）确定评价方案的正理想解与负理想解。构建评价方案的正理想解Z+，Z+由矩阵Z中每列数据的最大值构成，如式（11）所示。继续构建评价方案的负理想解Z-，Z-由矩阵Z中每列数据的最小值构成，如式（12）所示。
Ci的数值越大，表明第i个评价方案越接近正理想解，即该评价方案的优先顺序越高。最后根据Ci数值的大小对各个评价方案进行排序，给出评价结果。
2 综合评价算例分析
利用以上AHP-TOPSIS多属性综合评价模型，可以对电网项目的多能互补综合效益进行评价，获得各个评价方案的排列顺序。
2.1 数据收集
本文收集某地区电网项目中涉及多能互补的项目数据，利用基于AHP-TOPSIS的多属性综合评价模型对6个项目的综合效益进行评价[9]。项目A到项目F的具体指标数据如表2所示。
2.2 指标权重计算
利用AHP方法计算判断矩阵的最大特征值为4.1649，判断矩阵的一致性检验指标CR=0.0618＜0.1，判断矩阵通过一致性检验，指标权重的计算结果如表2所示[10]。
2.3 TOPSIS 评价排序
基于TOPSIS方法分别计算项目评价方案的正理想解与负理想解以及各评价方案与理想解的相对接近度，最终得到项目评价方案的排列顺序如表3所示。从表3中可以看出方案B的综合评价结果最好，而方案A的综合评价结果较差。
表2 某地区电网项目评价指标数据
表3 基于AHP-TOPSIS 电网项目综合评价结果
3 结语
本文通过构建基于AHP-TOPSIS的多属性综合评价模型，建立多能互补框架下电网项目综合效益评价指标体系，对电网项目的综合效益进行评价。通过对实际项目数据进行算例分析可以看出，基于AHP-TOPSIS的多属性综合评价模型应用于电网项目综合效益评价是可行的。同时也需要看到，该评价模型也存在一些不足，如AHP评价方法在确定评价指标权重时，可能会存在一定的主观性。在后续的研究实践中可以考虑增加客观赋权方法，进一步改进电网项目的综合效益评价方法，使评价结果更加科学合理。
