综合效果测度法评价

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灰色系统理论是一种解决不确定性半复杂问题的科学方法。灰色系统理论的研究对象是部分信息已知、部分信息未知的小样本、贫信息不确定系统，它通过对部分已知信息的生成、开发实现对现实世界的确切描述和认识。

地源热泵系统的效益综合评价指标由经济指标、技术条件、环境影响、社会效益四个评价指标组成，由其组成可见评价体系在一定程度上是一个外延不明确、内涵很丰富的过程，具有信息不完全性和非确知性特征。因此，我们可把它看作一个灰色系统，利用层次分析法确定评价指标的权值；对于具体项目依据指标体系的特点，利用多目标综合效果测度法，进行效益评价。

1.综合效果测度法

综合效果测度法的计算步骤：

（1）构造属性矩阵A。

若第j（j=1,2，…，m）个方案的第i（i=1,2，…，n）个评价指标的取值为a_ij（由指标的意义知，a_ij≥0），则所有的a_ij构成了属性矩阵A。

（2）计算规格化矩阵R。

根据a_ij的测度值构造规格化矩阵R，针对不同情况a_ij的测度值可以规格化为：

（a）上限效果测度，r_ij=a_ij/max{a_ij）;

（b）下限效果测度对于某个指标，若

，则r_ij=mix{a_ij}/a_ij

若a_ij=0，则r_ij=1-（1-d/max{a_ij｝）a_ij/max{a_ij｝，其中d为指标i取值不为0时的最小a_ij;

（c）适中效果测度，r_ij=a_ijo/（a_ijo+|a_ij-a_ijo|），其中a_ijo为指标i指定的适中值。

实际应用时采用哪种效果测度值要依据评价指标的性质而定。当评价指标的数值越大局势产生的效果越好时，采用上限效果测度值，如社会效益；当评价指标的数值越小局势产生的效果越好时，采用下限效果测度值，如环境影响；当评价指标的数值越接近某个适中值局势产生的效果越好时，采用适中效果测度值。

（3）确定评价指标（或子目标）的权重向量W。

（4）计算子目标的效果测度向量。

计算公式为U_i=W_iR_i，其中U_i表示子目标i的效果测度向量，W_i表示子目标i对应评价指标的权重向量，R_i表示相应指标的规格化矩阵。

（5）计算总目标的综合效果测度向量。

计算公式为U=W′R′，其中U表示总目标的效果测度向量，W′表示子目标的权重向量，R′表示由U_i构成的子目标效果测度矩阵。

（6）方案评价。根据综合效果测度向量中各数值的大小，依次排出方案顺序，数值最大的方案为最优可行方案。

2.评价方法应用

北京市昌平区某宾馆地下水地源热泵项目，工程地点位于北京市昌平区沙河镇西，现有总建筑面积约1万m²，其中办公室、餐厅、客房及其他附属建筑，为解决其冬季供暖、夏季制冷的需求，建筑物最高层数为六层。空调系统热负荷为684kW，冷负荷为876kW，室内末端系统设计采用风机盘管系统。

经前期水文地质勘查，工程地点位于温榆河上游，南沙河形成的冲洪积扇中部，地层以粘砂，粘砂为主，含水层岩性以中粗砂、粗砂为主，厚度大于20m，富水性良好，单井出水量在1500m³/d左右，回灌量约为60%。该区域水文地质条件适宜采用地下水地源热泵技术，建议采用地下水地源热泵技术实现冬季供暖和夏季供冷。

根据工程所在地的气候条件和地理位置，水文地质条件，结合工程实际，考虑了以下5个比较方案。

方案1：燃油锅炉＋冷水机组*空调，燃油锅炉及附属设备，电冷*空调、冷却水循环水泵、循环水泵、冷却塔等，空调末端，投资金额约249.5万元。

方案2：地下水地源热泵系统，主要为主机购置和安装、水源井的施工、风机盘管购置和安装、外管线施工等，初投资金额为254万元。

方案3：电热锅炉＋冷水机组*空调，电热锅炉及附属设备，电冷*空调、冷却水循环水泵、循环水泵、冷却塔等，空调末端，投资金额约为245万元；

方案4：燃气锅炉＋直燃式*空调，燃气锅炉及附属设备，直燃式*空调及末端，投资金额约为274万元；

方案5：空气源热泵机组＋辅助电热锅炉，空气源热泵机组及末端，辅助电热锅炉及附属设备，投资金额约为263万元；

该项目选择地下水地源热泵系统，已于2003年12月施工完成。根据项目运行情况，对其他4个备选方案进行理论分析其运行费用如表7-14，冬季采暖按120天计算，夏季制冷按100天计算。方案2为实际运行数据。

表7-14　各方案系统运行费用对比表　单位：万元

（电费以0.65元/kW·h，油价：4.0元/L，气价：1.9元/m³，人工费：20元/人·日）

因为该项目属于非经营性项目，不产生收入现金流，选用价值型评价指标费用年值（AC），来计算初投资和年运行费用。假设：在评价周期内，柴油、燃气、电费、人工成本等单价保持不变；i按建设项目经济评价方法与参数第三版，建设项目经济评价参数中推荐的社会折现率8%计取，计算周期取15年。

表7-15　各方案系统费用年值表　单位：万元

考虑评价指标所涉及的因素，在进行评价时针对各个方案，由专家对其进行考核，采用5分制打分，构成了属性矩阵A。

表7-16　各方案的指标属性值表

属性矩阵A：

北京浅层地温能资源

计算规格化矩阵R。针对技术条件、社会效益这两个目标的专家打分，采用上限效果测度，对经济指标、环境影响这两个目标采用下限效果测度。经过对效果样本矩阵数据处理后，得到格化矩阵：

北京浅层地温能资源

各个评价指标，已通过专家对判断矩阵打分，利用层次分析法取得权重值，分别为：

经济指标w₁=0.3174，技术条件w₂=0.3529，环境影响w₃=0.1770，社会效益w₄=0.1527。

在实际评价中，可对不同建筑物及建设单位的情况，与建设单位和专家共同讨论，适当调整权重值。

计算得，子目标效果测试矩阵R′。

北京浅层地温能资源

总目标效果测度向量U=（0.7856 0.9294 0.6968 0.8406 0.82）。

根据向量U的大小，5个对比方案的优先顺序依次为：方案2（0.9294），方案5（0.82），方案4（0.8406），方案1（0.7856），方案3（0.6968）。综上所述，最终对比优选排序为：方案2，方案5，方案4，方案1，方案3。

由分析矩阵R′可知，从经济指标、社会效益两个指标上考核，方案2较佳，其指标测度值分别为0.3174和0.1527；从技术条件上考核，方案1和方案5较佳，其指标测度值为0.3529；从环境影响指标上考核，方案2和方案4较佳，其指标测度值分别为0.1770。所以说，评价结果与实际情况符合的较好。

总体情况，方案2最优，按初投资和年运行费用计算费用现值较低，理论上具有优越性，在本地区有较大的应用前景。但是，每一种方案都有它的使用条件和适用场合，并不是在所有条件下它都是最优的或者各项指标均占优。在其他条件都不变的情况下，地源热泵系统没有良好的水文地质条件或适宜的地埋管条件，评价结果就会完全不同。

定性与定量的结合关键，在于评价指标权值的确定和指标规格化，本次工作应用层次分析法，尽可能合理地选取了指标权值；应用上限、下限或适中测度值规格化了指标对方案的影响，从而大大提高了优选结果的可靠性。对于地源热泵系统的经济效益评价方法，还需不断的完善和改进，对于各个指标权重的确定，影响因素的取值还需细化或深化，这将随着浅层地温能的广泛开发利用，地源热泵技术的不断提高，而不断的完善和成熟。