基于AHP-熵值組合賦權的新能源消納綜合效益評價研究

陳沛光 姜明磊 左石

摘? 要：對新能源消納工作的成效進行客觀準確地測度，對于激發新能源消納各個主體的參與積極性，推動各地新能源消納工作健康可持續發展具有重要的意義。該文將層次分析法（AHP）與熵值方法相結合，綜合確定新能源消納綜合效益評價指標權重，有效利用專家知識和經驗的同時，又可以避免人為主觀因素的影響，從而使評價結果更為客觀準確。最后利用模擬數據對不同地區新能源消納綜合效益進行評價，進而推動新能源消納工作健康可持續發展。

關鍵詞：新能源消納;層次分析法;熵值法;綜合測度

中圖分類號：F083? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

隨著我國以風電、光伏為代表的新能源產業快速發展，而電力傳輸與用戶消費環節沒有做好協調工作，導致部分地區棄風棄光現象的發生，由此新能源消納工作逐漸得到政府和公眾的重視。對于新能源消納進行綜合測度核心問題就是指標權重如何確定。傳統評價方法主要基于定性方法確定權重，如德爾菲法、層次分析法、模糊評價方法等，定性權重確定方法可以有效利用專家的知識和經驗，但是存在主觀隨意性方面的欠缺;而定量權重確定方法，如主成分方法、熵值方法等，可以有效避免主觀人為因素的影響。而將定性與定量方法相結合綜合確定指標權重，可以將2種方法的優點相結合，得到越來越多的實踐經驗。

1 確定指標權重

1.1 主觀權重確定——層次分析法（AHP）

1.1.1 構建層次結構模型

該文在分析我國新能源消納現狀的基礎上，借鑒以往關于新能源消納評價的相關研究，從4個環節（電源環節、電網環節、用戶環節以及政策調控）對新能源消納進行評價，同時根據評價指標選取的系統性、客觀性、簡明性以及可比性等原則，共選取13個指標對新能源消納進行綜合效益評價（如圖1所示），進而構建層次結構模型。

1.1.2 建立比較判斷矩陣

層析分析法需要構建評價指標兩兩判斷矩陣，矩陣形式如下：

矩陣中的取值可以根據表1中1～9標度進行判斷取值，n為評價指標的數量。

1.1.3 計算權重系數

得到判斷矩陣E的取值后，首先對判斷矩陣的每一行元素計算乘積。

（1）

式中，i和j分別代表矩陣行與列的序號，n為兩兩判斷矩陣中指標的數量，∏為求積公式。然后計算的n次方根。

（2）

對進行歸一化處理，得到指標的權重。

（3）

式中∑為求和公式。

1.1.4 一致性檢驗

計算得到權重系數后，還需要對系數進行一致性檢驗，首先計算矩陣的最大特征值：

（4）

為歸一化的指標權重，為兩兩判斷矩陣與指標權重的乘積。然后計算一致性指標。

（5）

式中，n為兩兩判斷矩陣中指標的數量。最終得到準則層的一致性檢驗指標CR。

（6）

式中，RI為隨機一致性指標，取值與矩陣階數n相關，可以查表得到。

1.2 客觀權重確定——熵值法

熵值是一個可以度量不確定的指標，熵值方法屬于一種客觀確定權重的方法，可以有效避免人為主觀因素的影響，使評價結果更為客觀。1）熵值法需要首先對指標原始數據進行非負化處理，得到非負數值，公式如下：

（7）

其中，為原始數據i=1，2…m;j=1，2…n;i和j分別表示被評價地區的序號和評價指標的數值，m和n分別代表被評價地區和評價指標的總數量;和分別代表第j列評價指標數值的最小值和最大值。2）計算第j個指標下第i個被評價地區所占的指標比重：

（8）

3）計算第j個指標的熵值

（9）

式中，為第j項指標的熵值，n為自然數，代表評價指標的數量，ln為自然對數函數，∑為求和公式。4）計算第j個指標的熵權。

（10）

1.3 基于AHP-熵值綜合權重

AHP方法可以充分借鑒專家的知識和經驗，而熵值方法有助于降低權重確定的主觀性。將主觀賦權與客觀賦權相結合，有助于新能源消納評價指標權重選取更加科學和準確。綜合權重合成公式如下所示：

（11）

式中，為綜合權重系數，W和分別代表層次分析法和熵值法計算得到的評價指標權重。j表示評價指標的數值，j= 1，2，…n。

2 綜合評價算例分析

指標綜合權重確定后，接下來可以根據實際數據進行算例分析。

2.1 數據收集

由于新能源消納過程中，有一些實際數據不方便獲取，該文利用模擬數據進行算例分析。對于地區A到地區F分別模擬生成評價指標的數值，見表2。

2.2 綜合權重計算

利用AHP方法計算判斷矩陣的最大特征值=4.2542，由此可以計算得到判斷矩陣的一致性檢驗指標CR=0.0952<0.1，通過一致性檢驗。AHP方法計算權重W、熵值法計算權重Sj以及AHP-熵值組合權重Cj計算結果見表3。

2.3 綜合評價得分

基于AHP-熵值組合權重系數，可以合成得到不同地區新能源消納綜合測度得分如下。

（12）

其中，為基于AHP-熵值計算的組合權重系數;為指標準化后的數值，j表示評價指標的數值，j=1，2…n。最終各地區新能源消納綜合測度得分如圖2所示。

4 結語

該文將基于AHP-熵值方法，定性與定量相結合確定新能源消納綜合效益評價指標權重。即可以有效利用專家知識和經驗，又可以避免人為主觀因素的影響，從而使評價結果更為客觀準確。同時利用模擬數據對不同地區新能源消納綜合效益進行評價，有效推動我國新能源消納工作健康可持續發展。

參考文獻

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