改進模糊決策在風電產(chǎn)業(yè)評價中的應用

王瑞蓮，尚 華

(華北水利水電學院電力學院，河南鄭州 450011)

改進模糊決策在風電產(chǎn)業(yè)評價中的應用

王瑞蓮，尚 華

(華北水利水電學院電力學院，河南鄭州 450011)

根據(jù)風力發(fā)電這一新能源技術產(chǎn)業(yè)的特點，選擇風電產(chǎn)業(yè)評價的指標，建立風電產(chǎn)業(yè)的改進模糊決策模型，并采用基于優(yōu)先傳遞矩陣的層次分析法確定模型中的權重.這一模型，既可以減少確定指標間判斷矩陣的盲目性，又可以在建立指標間模糊優(yōu)先關系矩陣時反映指標間的優(yōu)劣差異程度，使綜合評判結果有很好的分散性.應用實例驗證了這一模型的有效性，具有實用價值.

風電產(chǎn)業(yè);改進模糊決策;層次分析法

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，能源生產(chǎn)與消費、環(huán)境的矛盾越來越大.風能作為一種清潔廉價的能源，可以減弱工業(yè)化社會對礦物燃料的消費依賴.我國風能資源非常豐富，儲量居世界首位，風力發(fā)電可減少我國二氧化碳排放、酸雨等環(huán)境污染問題，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展做出貢獻［1］.目前，對新興產(chǎn)業(yè)的研究還有很多的空白，特別是風電產(chǎn)業(yè)的評價［2］.由于部分信息尚不完全或者不確定，對于這一產(chǎn)業(yè)的評價或多或少受主觀因素影響，具有一定的模糊性.筆者以模糊理論研究為基礎，根據(jù)風力發(fā)電的產(chǎn)業(yè)特征，選擇適合風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的衡量指標，建立風電產(chǎn)業(yè)的改進模糊一致矩陣決策方法，在此基礎上引入層次分析方法，確定模型中的權重，并應用于實證分析中，以此作為一個省或某個區(qū)域的風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢的衡量工具，為決策者提供參考的依據(jù).

1 評價指標的選擇

全局性、長遠性、導向性和動態(tài)性是風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)所應具備的特征，根據(jù)這些特征，選擇風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的評價指標:采用考慮我國宏觀經(jīng)濟中的“保增長”因素的政府經(jīng)費投入增長率指標和符合目前的低碳經(jīng)濟觀念的能源節(jié)約指標作為評價該產(chǎn)業(yè)的政策指標;選擇經(jīng)濟增長率和總資產(chǎn)貢獻率作為經(jīng)濟效益指標，經(jīng)濟效益一方面體現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略性特征，也反映了風電產(chǎn)業(yè)的效益特征;科技性的產(chǎn)業(yè)在研究、開發(fā)和人力資本方面是需要大量投入的，新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開科技與人才資源的支撐，把科技成果轉化率、研發(fā)經(jīng)費增長率、新產(chǎn)品總值增長率、人均研發(fā)經(jīng)費增長率4個指標作為風電產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力指標;發(fā)展?jié)摿χ笜朔从沉水a(chǎn)業(yè)的帶動性和發(fā)展趨勢，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)強調(diào)產(chǎn)業(yè)鏈的延續(xù)與完整，要求產(chǎn)業(yè)關聯(lián)度大并能調(diào)整與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之間的關系，市場占有率可以反映出產(chǎn)品對市場的重要程度，從一定程度上反映風電產(chǎn)業(yè)對于國民的重要性.就業(yè)增長率則反映了產(chǎn)業(yè)對于就業(yè)的拉動性，產(chǎn)業(yè)關聯(lián)度則反映了風電產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)之間的關系，邊遠無電游牧居民用電率則反映風電產(chǎn)業(yè)與其他發(fā)電產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢.

2 數(shù)學模型的建立

基于模糊一致矩陣的模糊決策方法適用于有較多定性指標的評價，但該方法有一定的不足.其不足處主要有2個方面:第一是模糊優(yōu)先關系矩陣的元素，能夠反映出相應2個對象之間的優(yōu)劣，但優(yōu)劣的差異程度不能體現(xiàn)出來;第二是利用方根法計算單指標下的優(yōu)度值，有待改進，模糊一致判斷矩陣排序的方法中根據(jù)模糊一致判斷矩陣元素與權重的關系式法較為科學［3－5］，基于模糊一致矩陣的模糊決策方法可以從這兩個方面進行改進.文中利用改進后的模糊一致矩陣決策方法進行風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的區(qū)域評價.

2.1 風電產(chǎn)業(yè)區(qū)域評價的改進模糊一致矩陣決策模型的構建

假設有n個風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)區(qū)域xi(i=1，2，…，n)構成優(yōu)選方案集，又有m個風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)評價指標uk(k=1，2，…，m)構成指標集，則改進模糊一致矩陣的決策過程如下:

1)建立模糊優(yōu)先關系矩陣.

假設n個風電評價區(qū)域，分別在m個指標下優(yōu)劣次序的序號用自然數(shù)表示，其中1為最優(yōu)，序號越大，參評方案越劣，且對于優(yōu)劣程度相同的方案允許給出相同的優(yōu)劣次序序號.

設在指標uk下，方案xi的優(yōu)劣次序序號為aki(i=1，2，…，n)，則由m個指標可以建立m個單指標模糊優(yōu)先關系矩陣

式中:fijk為在指標uk下xi對xj的優(yōu)劣程度系數(shù)，且

2)將模糊優(yōu)先關系矩陣改造為模糊一致矩陣.

3)計算單指標下的優(yōu)度值.

計算各方案xi在指標uk下的優(yōu)度值ski為

將sik按從大到小的順序排列可得到各參評對象在單指標uk下的優(yōu)劣次序.

4)計算各參評對象的綜合優(yōu)度值Si為

2.2 確定各指標的權重

層次分析法(AHP)是在對復雜決策問題的本質(zhì)、影響因素及其內(nèi)在關系等進行深入分析的基礎上，利用較少的定量信息使決策的思維過程數(shù)學化，從而為復雜決策問題提供簡便的決策方法，尤其適合于對決策結果難于直接準確計量的場合，對權重的確定更加有客觀性.通過分析復雜問題所包含的因素及其相互關系，將問題分解為不同的因素并歸并為不同層次，從而形成多層結構.按一定準則對每一層次的元素逐對比較，并按標度定量化以形成判斷矩陣，通過計算判斷矩陣的最大特征值及相對應的正交化特征向量，得出該元素對該準則的權重，即可計算各層次元素對該準則的比重.

3 應用分析

我國的內(nèi)蒙古和新疆這兩個自治區(qū)有得天獨厚的風力資源，風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)起到舉足輕重的作用.以這兩個區(qū)域為例，采用改進的模糊一致矩陣決策方法對風力發(fā)電這一新興產(chǎn)業(yè)進行實證分析.

對這兩個區(qū)域進行評價時采用的指標和各指標權重的分配，具體見表1.通過層次分析法得到內(nèi)蒙古和新疆這兩個區(qū)域的風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)評價的各指標權重分配為

利用改進后的基于模糊一致矩陣的決策方法，即利用式(1)得到單指標下的優(yōu)度值，見表1.利用式(2)得到綜合評價優(yōu)度值，即為內(nèi)蒙古和新疆這兩個區(qū)域的風電產(chǎn)業(yè)綜合評價結果，見表2.

表1 各指標權重分配及單指標下優(yōu)度值

假設待優(yōu)選方案集S=(s1，s2)，s1表示內(nèi)蒙古自治區(qū)，s2表示新疆回族自治區(qū).則利用改進后的基于模糊一致矩陣的決策方法得到的綜合評價結果S=(s1，s2)=(0.538，0.463).由改進前的模糊一致矩陣決策方法，可以得到 S=(s1，s2)=(0.507，0.491).相比之下，用改進后的決策方法得到的各方案綜合評價優(yōu)度值較為分散，有助于方案的優(yōu)選.由表2的結果可見，內(nèi)蒙古自治區(qū)的風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展得比較好.內(nèi)蒙古能夠被評價為風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展好的地區(qū)得益于其豐富的風力資源、國家的政策扶持以及自身良好的科研發(fā)展水平等條件.

表2 綜合評價結果

4 結語

根據(jù)各指標下每個方案間的優(yōu)先序號，建立模糊優(yōu)先關系矩陣和模糊一致矩陣，將原有的模糊一致矩陣，決策模型進行改進，利用改進后的模糊一致矩陣決策方法建立風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)區(qū)域評價模型和評價指標體系，采用層次分析法確定評價模型中的權重.應用實例表明，文中構建的層次分析－模糊一致矩陣決策方法具有理論嚴謹、評價結果客觀可靠等優(yōu)點，適合用于風力發(fā)電這一信息不夠完整且定性指標較多的評價中.

［1］遲遠英.基于低碳視角的中國風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究［D］.哈爾濱:吉林大學，2008.

［2］孫文清.AHP方法在河南省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)評價及選擇中的決策分析［J］.河南工程學院學報:自然科學版，2011，23(1):45 －48.

［3］張吉軍.模糊一致判斷矩陣3種排序方法的比較研究［J］.系統(tǒng)工程與電子技術，2003，25(11):1370 －1372.

［4］黃健元.改進的模糊一致矩陣決策方法及應用［J］.河海大學學報:自然科學版，2006，34(6):721－723.

［5］戴佑斌，孫尚根，周早生，等.模糊一致矩陣理論在地鐵深基坑支護方案優(yōu)選中的應用［J］.巖土工程學報，2005，27(10):1162 －1165.

Application of Improved Fuzzy Decision to Evaluation of Wind Power Industry

WANG Rui-lian，SHANG Hua
(North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power，Zhengzhou 450011，China)

On the basis of the characteristic of wind power generation，some related evaluation indexes are selected.At the same time，the model of improved fuzzy decision to evaluation of wind power industry is built，and the Analytic Hierarchic Process based on preferential delivery matrix is chosen to determine the index weight.The model can reduce the blindness of determining judgment matrix，and reflect the difference of the superiority degree of different indexes when the fuzzy superiority relation matrix is built.This can make the comprehensive evaluation conclusion more diffusive.The application example demonstrates the validity of this model，so the model has some practical value.

wind power industry;improved fuzzy decision;the Analytic Hierarchic Process

1002－5634(2012)03－0059－03

2012－03－10

王瑞蓮(1976—)，女，河南南陽人，講師，碩士，主要從事綜合評價與機組故障診斷方面的研究.

(責任編輯:杜明俠)