燃?xì)饫錈犭娙?lián)供項(xiàng)目前期論證評估體系的建立

摘 要

摘要：對燃?xì)饫錈犭娙?lián)供項(xiàng)目進(jìn)行前期論證是非常重要的。本文根據(jù)國家政策和三聯(lián)供項(xiàng)目應(yīng)用情況。采用模糊綜合評估法，構(gòu)建了項(xiàng)目前期論證評估體系；可輔助決策者從戰(zhàn)略高度評價(jià)
摘要：對燃?xì)饫錈犭娙?lián)供項(xiàng)目進(jìn)行前期論證是非常重要的。本文根據(jù)國家政策和三聯(lián)供項(xiàng)目應(yīng)用情況。采用模糊綜合評估法，構(gòu)建了項(xiàng)目前期論證評估體系；可輔助決策者從戰(zhàn)略高度評價(jià)燃?xì)饫錈犭娙?lián)供項(xiàng)目的可行性、選擇項(xiàng)目的啟動時(shí)機(jī)。
關(guān)鍵詞：冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)；可行性；模糊數(shù)學(xué)
The Establishing of the Comprehensive Evaluation Index System for the Preliminary Argument Stage of the Project of the Combined Cooling，Heating and Power
Beijing Institute of Civil Engineering and Architecture，Beijing(100044)Huang Xuemin，Zhan Shuhui，Cheng Jianfeng
Gas Design Corporation of TaiYuan Shanxi(030024)Zheng Yulong
North China Municipal Engineering Design & Research Institute，Tianjin(300074)Huang Kui
Abstract：Taking a preliminary argument before the launching of the CCHP system is necessary.This article sets up a assessment system for the preliminary argument by fuzzy eomprehensive evaluation method according to national policies and CCHP projection application，and it makes decision-makers to make the diagnoses of the feasibility and seize the launching opportunity from the strategie height.
Keywords：the system of the Combined Cooling，Heating and Power；the feasibility；the Fuzzy Mathematics
    根據(jù)國務(wù)院發(fā)展改革委員會2007年發(fā)布的《天然氣利用政策》，小型燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)在我國天然氣利用中屬“優(yōu)先發(fā)展”。雖然有國家政策的指引和扶植，但推廣和發(fā)展燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)(簡稱“三聯(lián)供系統(tǒng)”)作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，往往因?yàn)槿狈唧w的目標(biāo)、規(guī)劃指導(dǎo)和項(xiàng)目可行性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，使決策者和投資方產(chǎn)生各種疑問和困惑。已建項(xiàng)目中也存在負(fù)荷需求計(jì)算失誤和配套設(shè)施(消防、電力及燃?xì)獾?設(shè)計(jì)沖突等情況。因此，對三聯(lián)供系統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)行前期論證評估，以做出科學(xué)決策成為必須。
    本文運(yùn)用層次分析法和模糊數(shù)學(xué)等數(shù)值分析方法，并參考《市政公用工程設(shè)計(jì)文件編制深度規(guī)定》、《燃?xì)饫錈犭娙?lián)供工程技術(shù)規(guī)程》及具體三聯(lián)供項(xiàng)目可行性研究報(bào)告文本，嘗試建立三聯(lián)供項(xiàng)目前期論證的評估體系。
1 燃?xì)饫錈犭娙?lián)供項(xiàng)目前期論證評估體系
1.1 項(xiàng)目前期論證評估體系的指導(dǎo)意義
    借助項(xiàng)目評估組及專家組成員，按照各自對項(xiàng)目的分析判斷分別對各指標(biāo)進(jìn)行評判打分，通過模糊數(shù)學(xué)的方法計(jì)算出該項(xiàng)目的所得分值，根據(jù)分值的大小定量論證該項(xiàng)目是否具備開發(fā)的條件以及條件具備的成熟度，有助于決策者科學(xué)地安排項(xiàng)目的總體進(jìn)度。
1.2 項(xiàng)目前期論證評估體系的架構(gòu)
    遵循構(gòu)建體系的結(jié)構(gòu)性原則，參照實(shí)際三聯(lián)供項(xiàng)目建設(shè)環(huán)境，采用二級指標(biāo)模糊綜合評估法，對三聯(lián)供項(xiàng)目建立評估體系：
1.3 項(xiàng)目前期論證評估體系指標(biāo)解析
    項(xiàng)目前期論證最關(guān)注的就是三聯(lián)供項(xiàng)目所處的主客觀環(huán)境，主要包括3個(gè)方面：
    (1) 項(xiàng)目內(nèi)部及周邊配套的市政設(shè)施和可再生能源的現(xiàn)狀和規(guī)劃；
    (2) 項(xiàng)目冷熱電負(fù)荷大小及需求特性；
    (3) 項(xiàng)目是否符合當(dāng)前的能源及產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策。
借此，設(shè)立一級評判因素集=｛配套條件完善度，負(fù)荷(冷熱電)需求特性，產(chǎn)業(yè)政策符合度｝，及二級評判因素集，如配套條件完善度=｛市政配套完善度，可再生能源可有效利用程度｝等，如圖1。
 
1.3.1項(xiàng)目開發(fā)配套條件
    配套條件主要考慮該項(xiàng)目內(nèi)部及周邊的市政配套和可再生能源兩方面的現(xiàn)狀和規(guī)劃。
    通常，市政配套設(shè)施主要關(guān)注的是：供燃?xì)狻⒐?、供電、供水、供冷、通訊及有線電視及網(wǎng)絡(luò)等市政配套。
    可再生能源主要關(guān)注的是：地?zé)?、土壤、地表水、地下水、湖水、太陽能、生物質(zhì)能及氫能等。
1.3.2能源負(fù)荷需求特性
    一定規(guī)模的穩(wěn)定熱(冷)負(fù)荷、電與熱(冷)負(fù)荷之比在0.5～2.5之間及年總體運(yùn)行小時(shí)數(shù)在4000h以上是三聯(lián)供機(jī)組應(yīng)用的理想負(fù)荷特性[1]。
    由穩(wěn)定的幾百萬平方米的集中供熱系統(tǒng)(DHS)和/或幾萬冷噸(RT)的區(qū)域供冷系統(tǒng)(DCS)和50MW以上發(fā)電機(jī)組容量所形成集成規(guī)?；姆植际侥茉聪到y(tǒng)(DES)系統(tǒng)，可使三聯(lián)供系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)|生大大改善。
    電與熱(冷)負(fù)荷之比在0.5～2.5之間被認(rèn)為是相對比較理想的負(fù)荷匹配比例，此比例正與現(xiàn)有CCHP系統(tǒng)設(shè)備的技術(shù)特性(安全可靠性、技術(shù)先進(jìn)性及維護(hù)方便性等)相一致。
    年總體運(yùn)行小時(shí)數(shù)在4000h以上被認(rèn)為才能夠快速縮短投資回收期。
    本層主要指標(biāo)功能是評估項(xiàng)目實(shí)際負(fù)荷特性與理想負(fù)荷特性的接近程度，完全可以借用建筑物的設(shè)計(jì)負(fù)荷，即根據(jù)每平方米的冷熱電負(fù)荷設(shè)計(jì)指標(biāo)來計(jì)算建筑物的總冷熱電負(fù)荷，對結(jié)果產(chǎn)生誤差處于可控范圍內(nèi)。
    基本符合上述負(fù)荷特性的用戶類型如下：城區(qū)商業(yè)中心、公用事業(yè)、中小型制造業(yè)工業(yè)園區(qū)及新開發(fā)的城區(qū)和房地產(chǎn)小區(qū)等[2]。
1.3.3產(chǎn)業(yè)政策
    產(chǎn)業(yè)政策符合度重點(diǎn)關(guān)注的是：能源價(jià)格體系和比價(jià)(設(shè)備/能源)的合理性、政府的協(xié)調(diào)、規(guī)劃及政策到位度及CCHP機(jī)組發(fā)電與公共電網(wǎng)的相容性[3]。
    能源價(jià)格體系和比價(jià)(設(shè)備/能源)的合理性主要考慮的是：電價(jià)-天然氣價(jià)的影響、價(jià)格和比價(jià)的地域差異、天然氣-電價(jià)的定價(jià)機(jī)制及冷、熱價(jià)格[3]。
    其中，價(jià)格和比價(jià)的地域差異：由于各區(qū)域發(fā)展不平衡，天然氣和電的輸送距離和費(fèi)用不同。西部能源資源豐富，東南沿海能源匱乏，價(jià)格都比西部地區(qū)貴很多，但是三聯(lián)供所需核心設(shè)備大都產(chǎn)于沿海地區(qū)，比價(jià)(設(shè)備/能源)比西部有優(yōu)勢，綜合考慮，東部沿海更有利于用高效節(jié)能的聯(lián)供項(xiàng)目。
    政府的協(xié)調(diào)、規(guī)劃及政策應(yīng)主要考慮：統(tǒng)籌規(guī)劃保證集成優(yōu)化規(guī)模效應(yīng)、電力直供、稅收優(yōu)惠及天然氣氣價(jià)及其供應(yīng)保障[3]。
    當(dāng)?shù)卣畱?yīng)將DES/CCHP納入到國家的電力規(guī)劃、天然氣發(fā)展規(guī)劃、城市化規(guī)劃和具體的城市建設(shè)規(guī)劃中[4]。
    三聯(lián)供機(jī)組發(fā)電與公共電網(wǎng)的相容性：三聯(lián)供機(jī)組與公共電網(wǎng)的并網(wǎng)，提高了整個(gè)供電系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)不可否認(rèn)，大量的并網(wǎng)必然對電力系統(tǒng)的電網(wǎng)穩(wěn)定性、網(wǎng)損、電能質(zhì)量、瞬間負(fù)荷以及繼電保護(hù)產(chǎn)生不良的影響。但是，并網(wǎng)運(yùn)行將越來越普遍[5]。因此，應(yīng)盡快研究并制定出并網(wǎng)的規(guī)程和導(dǎo)則，以提高三聯(lián)供機(jī)組發(fā)電與公共電網(wǎng)的相容性[6]。
2 模糊綜合評價(jià)方法
2.1 模糊綜合評價(jià)的理論依據(jù)
    模糊變換原理和最大隸屬度原則。
2.2 模糊綜合評價(jià)步驟[7]
    (1) 建立綜合評價(jià)因素集
    U=｛U1，U2，…Un｝。
    (2) 建立評語集
    V=｛V1，V2，V3，V4，V5，｝={好，較好，中等，較差，差｝。在評估中，按百分制可將其劃分為表1所示的5個(gè)等級。
表1 評估等級給分表
等級分值
很好
較好
一般
較差
很差
分值F
90～100
70～89
60～69
40,59
0～39
    取相應(yīng)等級的參數(shù)向量為：E=｛95，80，65，50，20｝。
    (3) 確立評價(jià)因素的權(quán)重
    評價(jià)因素的權(quán)重系數(shù)體現(xiàn)了各因素在因素集中的重要程度，具有模糊性。權(quán)重A={a1，a2，…，am)，am∈[0，1]，且a1+a2+…+am=1。本文采用層次分析法確定權(quán)重。
    (4) 確立評價(jià)因素的隸屬度
    首先對U集中Ui作單因素評判，從因素Ui來確定評語集Vj(j=1，2，3…，m)的隸屬度rij，這樣就得到一個(gè)Ui的單因素評判集Ri=｛ri1，ri2，ri3，…，rim｝，R就反應(yīng)了U、V之間存在的某種模糊約束關(guān)系：
 
    (5) 評價(jià)結(jié)果向量化
   評價(jià)結(jié)果B=A·R。
    (6) 評價(jià)結(jié)論
    通過計(jì)算評估分值F=B·ET，得出評估結(jié)論。
2.3 層次分析法(Analytical Hierarchy Process，簡稱AHP)確定權(quán)重[8]
    層次分析法首先把問題層次化，然后建立一致判斷矩陣，它表示針對上一層某評價(jià)元素，本層次評價(jià)元素之間相對重要性的比較。因素之間的比較采用表2所示的標(biāo)度方法，如某層有評價(jià)因素{U1，U2，…，UI，…，Uj，…，Un)，這一層中因素Ui與Uj比較結(jié)果為bij。
表2 兩兩因素比較標(biāo)度取值
相對重要程度
定義
解釋
1
3
5
7
9
2,4,6,8
同等重要
略微重要
相當(dāng)重要
明顯重要
絕對重要
介于兩重要程度之間
目標(biāo)i比j同樣重要
目標(biāo)i比j略微重要
目標(biāo)i比j重要
目標(biāo)i比j明顯重要
目標(biāo)i比j絕對重要
 
由此可構(gòu)造出判斷矩陣：
 
    根據(jù)專家評判，填寫判斷矩陣，求出判斷矩陣最大特征根λmax所對應(yīng)的特征向量A={a1，a2，…，an)，并將此特征向量歸一化，歸一化處理后的向量元素排序即為各評價(jià)因素的重要性排序，同時(shí)也是權(quán)重分配值。
    需要對判斷矩陣的質(zhì)量考察，即對矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，為了檢驗(yàn)矩陣的一致性，需要計(jì)算其一致性指標(biāo)CI，定義：
 
    當(dāng)隨機(jī)一致性比率，則判斷矩陣具有滿意的一致性，否則調(diào)整判斷矩陣。
表3 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)
階數(shù)n
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
RI
0.OO
0.00
0.58
0.90
1.12
1.24
1.32
1.41
1.45
1.49
1.51
3 案例分析
    利用二級指標(biāo)模糊綜合評估法，對已經(jīng)建設(shè)運(yùn)行的三聯(lián)供系統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)行評價(jià)、分析，已判斷評估方法的實(shí)用性。
3.1 項(xiàng)目概況
    某金融服務(wù)區(qū)作為北京市金融后臺服務(wù)區(qū)之一，按照功能定位，園區(qū)計(jì)劃用5年-8年時(shí)間，建設(shè)成為基礎(chǔ)設(shè)施完備、金融后臺與商業(yè)服務(wù)并重的國際化金融服務(wù)基地，同時(shí)注重生態(tài)環(huán)境建設(shè)，形成公園式的產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。
    北京市正在進(jìn)行能源結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略調(diào)整，“無煤化”、“低碳化”是未來北京的發(fā)展目標(biāo)。決策者擬在該園區(qū)范圍內(nèi)擬選用以三聯(lián)供系統(tǒng)為主的綜合能源解決方案，解決園區(qū)內(nèi)的全部冷、熱負(fù)荷和部分電負(fù)荷。
3.2 建立評估因素集
    見圖1。
3.3 評估因素的權(quán)重集計(jì)算
首先計(jì)算一級因素的權(quán)重集A=｛a1，a2，a3｝。參照表2，各因素兩兩比較，“負(fù)荷需求特性”比“配套條件完善度”相當(dāng)重要，取5分；“配套條件完善度”比“產(chǎn)業(yè)政策符合度”明顯重要，取7分；“負(fù)荷需求特性”比“產(chǎn)業(yè)政策符合性”略微重要，取3分。由此可得判斷矩陣：
 
其最大特征值λmax(=3.0649)對應(yīng)的特征向量為A=(0.2，1.0，0.1)，經(jīng)歸一化處理后得A=(0.2，0.7，0.1)，即為第一級指標(biāo)的權(quán)重｛a1，a2，a3｝，并通過了判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)。
同理還可以算出第二級各因素的權(quán)重B1=｛0.8，0.2｝，B2=｛0.6，0.3，0.1｝，B3=｛0.3，0.6，0.1｝，限于篇幅，在此不再贅述。
3.4 模糊綜合評價(jià)
項(xiàng)目評價(jià)組及專家組成員共10名，按照對項(xiàng)目的分析判斷分別對8個(gè)二級因素進(jìn)行評判，確定因素等級隸屬度，如表4所示。
由上表可知各因素二級指標(biāo)評價(jià)矩陣為：
 
由Ci=Bi·Ri，可得二級評價(jià)結(jié)果，將其歸一化處理后得：
C1=(0.36，0.30，0.24，0.1，0)；
C2=(0.50，0.26，0.16，0.09，0)；
C3=(0.38，0.20，0.12，0.23，0.07)。
由此結(jié)果構(gòu)成一級指標(biāo)評價(jià)矩陣為：
 
表4 該金融服務(wù)區(qū)聯(lián)供項(xiàng)目前期論證體系的模糊綜合評判表
一級指標(biāo)
權(quán)重
二級指標(biāo)
權(quán)重
等級
很好
較好
一般
較差
很差
配套條件完善度
0.2
市政配套完善度
0.8
0.4
0.3
0.2
0.1
O
可再生能源可有效利用程度
0.2
0.2
0.3
0.4
0.1
O
能源需求特性
0.7
一定規(guī)模穩(wěn)定熱(冷)負(fù)荷
0.6
0.6
0.2
0.2
0
O
電與熱(冷)比接近0.5-2.5的程度
0.3
0.4
0.3
0.1
0.1
0.1
年總體運(yùn)行小時(shí)數(shù)超過4000h
0.1
0.3
0.6
0.1
O
0
產(chǎn)業(yè)政策符合度
0.1
能源價(jià)格體系和比價(jià)合理性
0.3
0.3
0.2
0.2
0.1
0.2
政府協(xié)調(diào)、規(guī)劃及政策到位度
0.6
0.4
0.2
0.1
0.3
0
三聯(lián)供機(jī)組發(fā)電與公共電網(wǎng)相容性
0.1
0.5
0.2
O
0.2
0.1
    由D=A·R，可得出一級評價(jià)結(jié)果為D=(0.46，0.26，0.17，0.1 1，0.01)，按照評語集等級給分原則，得出該項(xiàng)目總得分：
    F=D·ET=(0.4 6，0.2 6，0.17，0.11，0.01)·(95，80，65，50，20)T=81.25
    對照評估等級給分表：81.25∈[70，89]，評價(jià)的結(jié)果為較好等級，說明該項(xiàng)目的開發(fā)主客觀條件成熟度很高。
3.5 評價(jià)結(jié)論
    該金融園區(qū)啟動三聯(lián)供系統(tǒng)為主的綜合能源解決方案主客觀條件已完全具備，開發(fā)時(shí)機(jī)已相當(dāng)成熟。
4 結(jié)論
    (1) 啟動三聯(lián)供項(xiàng)目前期論證非常重要的，本評估指標(biāo)體系適用于燃?xì)庑⌒腿?lián)供系統(tǒng)項(xiàng)目前期的論證、評價(jià)。
    (2) 二級指標(biāo)模糊綜合評估法應(yīng)用于三聯(lián)供項(xiàng)目的評估時(shí)，評判因素及取值簡單、明確，結(jié)論清晰、科學(xué)，避免人為因素的影響。
    (3) 借助本評估體系定量分析、論證三聯(lián)供項(xiàng)目是否具備開發(fā)的條件以及條件具備的成熟度，可以輔助決策者從戰(zhàn)略高度判斷項(xiàng)目的可行性，在適宜的時(shí)間啟動三聯(lián)供項(xiàng)目的建設(shè)，并科學(xué)合理地安排項(xiàng)目的總體進(jìn)度；輔助投資者安排資金合理利用。
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(本文作者：黃學(xué)敏1 詹淑慧1 程建鋒1 鄭玉龍2 黃葵3 1.北京建筑工程學(xué)院 100044；2.太原市燃?xì)庠O(shè)計(jì)有限公司 030024；3.中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院 300074)