基于多指標融合評價方法的風電機組優(yōu)化選型輔助決策系統(tǒng)設計

李晟

（中國大唐集團公司，北京 100033）

文獻[1]中顯示，2011年我國（不包括臺灣地區(qū)）新增安裝風電機組11409臺，裝機容量達到17630.9 MW，累計安裝風電機組45894臺，裝機容量達到62364.2MW，實現(xiàn)了年增長39.4%。

在風電的高速發(fā)展中，風電投資者在風電場建設和風機選型中面臨了一系列問題，特別是對大型發(fā)電集團也面臨著裝機規(guī)模不斷擴大而如何確保風機產能增加、投資量減少等難題[2-3]。

1）大量風機制造企業(yè)的競爭促進了我國風機制造業(yè)的發(fā)展，但是由于各個企業(yè)的制造基礎、技術來源、技術力量參差不齊，造成市場上的風機質量也良莠不齊，對風機制造企業(yè)的實力及其產品、供應鏈進行深入了解，對于關注風電產業(yè)的投資者是非常必要的。但是，目前國內缺乏一個這樣的綜合平臺，尤其是大型發(fā)電集團，缺乏掌握對風機制造廠商的全方位信息。

3）大量企業(yè)進入風機制造行業(yè)，一定程度上改變了風機的供求關系，帶來了風機造價的下降。特別對于大型發(fā)電集團，獲得及時的風機價格走勢信息，并適時進行規(guī)?；L機采購，對于降低風電投資非常關鍵[4-6]。

1 基于多指標融合評價方法的風電機組優(yōu)化選型

基于多指標融合評價體系的風電機組選型方法充分利用多個指標體系，把多個指標體系合理的支配和使用，把多個指標在空間或時間的冗余或互補信息根據(jù)某種準則來進行組合，以此獲得被評價對象的一致性解釋和描述，此評價方法獲得了比它各種組成部分所構成的系統(tǒng)更優(yōu)越的性能。其風電機組多指融合評價指標體系見圖1。

圖1 多指標融合評價指標體系Fig.1 Multi-index fusing evaluation system

多指標融合評價方法采用非線性加權綜合法和線性加權綜合法來建立基于運行經濟性分析的綜合評價方法。通過綜合評價方法對風電機組進行評價，其最終目的是以客觀、量化的結果來對風電機組制造廠家的選擇提供直接依據(jù)，從而實現(xiàn)對風電機組的優(yōu)化選型。

對于非線性加權綜合法采用非線性模型

式中，Y是非線性評價指標；wi是與評價指標IDi所對應的權重系數(shù) ；m為評價指標數(shù)量。對于線性加權綜合法采用線性模型

式中，Y是線性評價指標；wi是與評價指標IDi所對應的權重系數(shù)；m為評價指標數(shù)量。

為了保證對基于運行經濟性分析的風電機組選型評價方法的功能性和實效性，因此采用多指標融合綜合評價方法來實現(xiàn)。

式中，α、β為已知的比例系數(shù)，α≥0，β≥0，α+β=1；Y為綜合評價指標。

調查結果顯示，大部分學生程度差，課上聽不懂老師講課，學習不重視，學習很困難。因為學得困難，導致了這部分多數(shù)厭學，最后發(fā)展成學困生。學困生占比例很大，教師很難照顧到每一位學生，學習成績差主要是學習興趣差，學習態(tài)度不端正等非智力因素所致。

在非線性加權綜合法和線性加權綜合法中其評價指標IDi均相同，因此與之對應的wi在非線性模型和線性模型的取值也應相同。采用專家評審法確定上述評價指標體系的相對重要程度[7-8]。

2 數(shù)據(jù)庫在風電機組優(yōu)化選型輔助決策軟件系統(tǒng)的應用

數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)管理的最新技術，是計算機科學技術中發(fā)展最快且應用最廣的技術領域之一。數(shù)據(jù)庫技術的不斷發(fā)展為大容量數(shù)據(jù)的存儲和管理提供了有力工具，目前作為信息系統(tǒng)核心和基礎的通用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已在企業(yè)管理中得到了廣泛應用。將數(shù)據(jù)庫技術應用于風電機組優(yōu)化選型輔助決策系統(tǒng)中，將會使系統(tǒng)的性能和靈活性大大提高，充分考慮多種客觀因素并進行多指標和多層次優(yōu)化，以提高風電場經濟效益和運行安全性為核心實現(xiàn)風電機組的優(yōu)化選型。隨著Internet技術的不斷發(fā)展，人們對C/S結構進行了變化和完善，形成了一種新的架構模式——B/S結構，也就是瀏覽器/服務器模式，它的本質是3層結構的C/S模式，其結構體系如圖2所示。

圖2 3層結構體系圖Fig.2 Three-layer structure diagram

B/S結構的用戶工作界面是通過IE瀏覽器來實現(xiàn)的。其主要事務邏輯在服務器端實現(xiàn)，少部分事務邏輯在前端實現(xiàn)，形成3層的體系結構。隨著技術的不斷向前發(fā)展，B/S結構這種全新的3層軟件系統(tǒng)構造技術逐漸成為系統(tǒng)開發(fā)的首選。

3 系統(tǒng)功能模塊設計

為了促進系統(tǒng)的實踐和應用，開發(fā)了“基于多指標融合評價方法的風電機組優(yōu)化選型輔助決策系統(tǒng)”。軟件系統(tǒng)的成功開發(fā)，為實現(xiàn)風電機組選型輔助決策系統(tǒng)的科學應用奠定了良好的工作平臺。

根據(jù)風電機組優(yōu)化選型輔助決策系統(tǒng)的構建思路，主要由5個功能模塊組成，分別是制造廠商數(shù)據(jù)庫、風電機組數(shù)據(jù)庫、國內風電場建設（主機）數(shù)據(jù)庫、風電主機造價數(shù)據(jù)庫以及同類風電場機組選型查詢模塊。其風電機組優(yōu)化選型輔助決策系統(tǒng)結構如圖3所示。

圖3 風電機組優(yōu)化選型輔助決策系統(tǒng)結構圖Fig.3 Assistant decision system design for optimum type selection of wind turbines system structure

同時，系統(tǒng)開設了風電投資者、風機制造企業(yè)專用賬號和相應功能：

1）風電投資者?？梢詾g覽、查詢制造廠商數(shù)據(jù)庫、風電機組數(shù)據(jù)庫、國內風電場建設（主機）數(shù)據(jù)庫、風電主機造價數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)自身需求選擇風機造價走勢分析、風機數(shù)據(jù)對比、企業(yè)產能對比、同類風場選型情況查詢等功能。

2）風機制造企業(yè)。具備錄入、更新、瀏覽本企業(yè)的企業(yè)信息、風機產品資料以及已投產風場（風機）主要運行數(shù)據(jù)。

3.1 制造廠商數(shù)據(jù)庫

截至2010年底，國內共有83家風機制造企業(yè)，其中國有企業(yè)37家，民營企業(yè)27家，合資企業(yè)9家，外資企業(yè)10家。制造廠商數(shù)據(jù)庫重點包含了企業(yè)基本情況、主要機型、技術特點、生產能力、區(qū)域規(guī)劃及地方合作計劃等信息，其工作界面如圖4所示。

圖4 制造廠商數(shù)據(jù)庫工作界面Fig.4 Manufacturers′work database interface

3.2 風電機組數(shù)據(jù)庫

風力發(fā)電項目是一個綜合性技術很強的項目，它涉及：電機學、空氣動力學、自動控制、材料力學、微電腦應用、機械系統(tǒng)工程、電力系統(tǒng)工程等諸多技術。以目前使用最為廣泛的雙饋式風力發(fā)電機組為例，一套風力發(fā)電機組系統(tǒng)主要由葉片、齒輪箱、發(fā)電機、偏航系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、塔架、輪轂、變槳系統(tǒng)、主軸等幾部分組成。通過風電機組數(shù)據(jù)庫可以查詢到國內外主流風電機組的產品型號、技術參數(shù)、適用范圍、主要材料、塔架參數(shù)、功率曲線、推力曲線、風機安裝要求、低電壓穿越能力、功率調節(jié)控制功能等數(shù)據(jù)。其風電機組數(shù)據(jù)庫工作界面如圖5所示。

圖5 風電機組數(shù)據(jù)庫工作界面Fig.5 Database interface of wind turbines

3.3 國內風電場建設（主機）數(shù)據(jù)庫

截至2010年底，全國風機裝機容量已達4473.3萬kW，上升至世界第一位。國內風電場建設（主機）數(shù)據(jù)庫記錄了國內近500個已投產或正在建設項目的地形條件、風資源狀況、海拔高度、使用機組型號及參數(shù)、年發(fā)電量（已投產項目）等數(shù)據(jù)，其工作界面如圖6所示。

圖6 國內風電場建設數(shù)據(jù)庫工作界面Fig.6 Construction database interface of domestic wind farms

3.4 風電主機造價數(shù)據(jù)庫

風機主機造價數(shù)據(jù)庫通過統(tǒng)計2005年以來主要發(fā)電集團、國家特許權項目招標的風電機組造價數(shù)據(jù)，分析國內外主流廠商風機千瓦造價變化趨勢、中標比例等，為新建風電場主機采購提供及時準確的信息，其數(shù)據(jù)庫結構圖如圖7所示。

圖7 風機主機造價數(shù)據(jù)庫結構圖Fig.7 Host cost database of wind turbines

3.5 同類風電場機組選型查詢模塊

系統(tǒng)以地形條件、風資源狀況、海拔高度為三要素，對風場類型進行劃分。新建風場對比國內風電場建設（主機）數(shù)據(jù)庫，可獲得同類風場機組選型、運行情況，從而為新建風場風機選型提供參考，具體原理如圖8所示。

圖8 同類風電場機組選型查詢Fig.8 Selection inquires of similar wind farms

實際操作中，用戶通過選擇新建風場的地形條件（山地、丘陵、平原、海邊、海上、高原、潮間帶七大類），風資源狀況（一類、二類、三類、四類），海拔高度（0～500 m、500～1000 m、1000～1500 m、1500～2000 m、2000～2500 m、2500-3000 m、3000 m以上7檔），確定風電場類型后，系統(tǒng)后臺通過模糊匹配查詢，在國內風電場（主機）建設數(shù)據(jù)庫中選擇出與新建風場類型相近的已建風場風機選型情況。風電投資者可根據(jù)查詢結果開展調研工作，為新建風場風機選型提供基礎數(shù)據(jù)。圖9為同類風電場機組選型模塊工作界面。

圖9 同類風電場機組選型模塊工作界面Fig.9 Selection module interface for the similar wind farm

4 結語

通過基于多指標融合評價方法的風電機組選型輔助決策系統(tǒng)的運行，將影響風電資源的因素有效地整合到一個綜合平臺上實現(xiàn)對風機制造廠商全方位信息的了解，從而充分掌握國內風機市場變化趨勢，為實施規(guī)模化采購提供便利條件。

同時為風機制造企業(yè)提供了一個展示與交流的平臺，促進國內風機市場的良性發(fā)展，并且創(chuàng)造了巨大的經濟效益，贏得了業(yè)內良好的口碑。自2010年3月，風電機組優(yōu)化選型輔助決策系統(tǒng)投入運行以來，為新建風場的風電機組選型起到了積極作用，并累計節(jié)約投資近3億元，促進了風電健康有序發(fā)展。

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