陳小榮　伍培　彭江華　陳龍

(1.北京電子科技職業(yè)學(xué)院　北京 100176；　2.重慶科技學(xué)院　重慶 401331)

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基于AHP-FUZZ方法的高校節(jié)能評價(jià)方法*

陳小榮1伍培2彭江華2陳龍2

(1.北京電子科技職業(yè)學(xué)院北京 100176；2.重慶科技學(xué)院重慶 401331)

摘要根據(jù)綜合評價(jià)指標(biāo)體系建立的原則，建立了高校節(jié)能評價(jià)指標(biāo)體系。利用層次模糊(AHP-FUZZ)綜合評價(jià)方法，分別計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重和建立評判矩陣，根據(jù)加權(quán)平均的方式提出高校節(jié)能效果評價(jià)方法。評價(jià)方法對定性評估高校節(jié)能效果提供了定量計(jì)算依據(jù)，對評估實(shí)際節(jié)能工程改造效果具有指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞節(jié)能評估指標(biāo)體系A(chǔ)HP-FUZZ方法節(jié)能效果

0引言

2010年我國高校能耗總量約為2 685萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，占全國耗能總量(32.49億t標(biāo)準(zhǔn)煤)的0.83%，占全國生活消費(fèi)總能耗的7.9%；全國高?？傆盟繛?5億m3，占全國城市供水總量的4.9%，占全國城市生活用水總量的10.5%[1]，高校能源消耗巨大。根據(jù)國家能源形勢和戰(zhàn)略的要求，各地方政府和各高校節(jié)能組織都在近幾年的規(guī)劃中提出了節(jié)能目標(biāo)。但是這些目標(biāo)都集中在人均能源消耗上，忽視了其他指標(biāo)的情況，不利于高校節(jié)能工作的開展，而且單一指標(biāo)的評價(jià)方法不能全面反映高校節(jié)能減排工作的效果。因此，建立完整的節(jié)能評估體系和合適的綜合評價(jià)方法，對高校節(jié)能工作的開展有積極的推動(dòng)作用。

本文在對北京幾所高校實(shí)地調(diào)研的基礎(chǔ)上，通過分析其能耗數(shù)據(jù)、能源管理、能源計(jì)量和節(jié)能技改措施及效果來挖掘節(jié)能評價(jià)的相關(guān)指標(biāo)，在評價(jià)指標(biāo)體系建立原則的指導(dǎo)下，選出盡量能夠全面反映高校節(jié)能效果的評價(jià)指標(biāo)，最后通過層次分析法確定各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，建立模糊評判矩陣對高校節(jié)能效果進(jìn)行評價(jià)。

1評價(jià)指標(biāo)體系的建立

評價(jià)指標(biāo)體系的建立應(yīng)遵循系統(tǒng)性、層次性、可操作性以及定量與定性指標(biāo)相結(jié)合的原則。首先要正確清晰地表達(dá)指標(biāo)的內(nèi)涵，避免指標(biāo)體系中各個(gè)指標(biāo)內(nèi)涵的交叉重迭和模糊不清；其次影響高校節(jié)能效果的因素比較多，應(yīng)將其分解為幾個(gè)子系統(tǒng)，對每個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行具體分析評價(jià)，評價(jià)結(jié)果有利于節(jié)能工作的總體把控和重點(diǎn)調(diào)控；指標(biāo)的設(shè)立應(yīng)定性與定量相結(jié)合，盡量保持評價(jià)的客觀性；最后設(shè)定的指標(biāo)體系應(yīng)盡量接近實(shí)際，體現(xiàn)可操作性[2]。根據(jù)對北京多所高校能源運(yùn)行人員和管理人員走訪調(diào)查以及專家的建議，初步建立一級指標(biāo)4個(gè)，二級指標(biāo)9個(gè)，三級指標(biāo)30個(gè)，具體指標(biāo)體系見圖1。

該綜合節(jié)能降耗指標(biāo)體系的建立是從用能者主動(dòng)節(jié)能和被動(dòng)約束、從客觀技術(shù)改造和主觀實(shí)施落實(shí)4個(gè)層面進(jìn)行全面評估。

圖1　高校節(jié)能降耗指標(biāo)體系

大學(xué)生擁有高校能源消耗者和受教育者雙重身份，培養(yǎng)大學(xué)生的節(jié)能意識是高校節(jié)能降耗體系的重要組成部分，大學(xué)生如果能在高校期間養(yǎng)成節(jié)能的良好意識，不僅對高校節(jié)能起到很重要的作用，也將對全社會范圍內(nèi)的節(jié)能起積極作用[3]。因此，高校節(jié)能教育情況應(yīng)成為高校節(jié)能降耗評估的一個(gè)重要指標(biāo)。通過在北京幾所高校的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前高校開展的節(jié)能教育活動(dòng)主要是以社團(tuán)宣傳的學(xué)生團(tuán)體活動(dòng)為主，節(jié)能教育程度不夠，對大學(xué)生的節(jié)能教育應(yīng)該以意識教育為主，而不是簡單地宣傳和告知，節(jié)能意識的形成會使用能者的節(jié)能行為由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，并且進(jìn)一步去約束下一個(gè)對象。

將節(jié)能管理作為高校節(jié)能降耗評估的一個(gè)重要指標(biāo)是顯而易見的。無論通過什么手段實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，管理始終是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的基本保障。在對北京幾所高校的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，部分高校已經(jīng)陸續(xù)開展了節(jié)能技術(shù)改造工作，采用了大量的先進(jìn)設(shè)備，但是人均能耗量仍然逐年上升。通過對動(dòng)力站運(yùn)行人員的走訪發(fā)現(xiàn)，雖然設(shè)備得到了更新，但是技術(shù)人員專業(yè)性相對不強(qiáng)，很難專業(yè)地完成運(yùn)行調(diào)節(jié)。學(xué)校雖然制定了許多節(jié)能規(guī)章制度，但是落實(shí)情況相對較差，有待建立對一線工作人員的激勵(lì)、獎(jiǎng)懲等制度。此外，很多高校都采用了能源外承包方式，因此在制定能源管理制度時(shí)應(yīng)充分考慮學(xué)校與承包方的聯(lián)系和對承包方的適當(dāng)約束。能源計(jì)量和數(shù)據(jù)整理的能力要進(jìn)一步加強(qiáng)。多樣化結(jié)構(gòu)的能源計(jì)量系統(tǒng)和遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)采集是能源管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，而且電子統(tǒng)計(jì)形成的電子數(shù)據(jù)文檔便于整理和存儲的優(yōu)點(diǎn)也克服了目前紙質(zhì)檔案整理繁瑣的難題。

節(jié)能技術(shù)改造是節(jié)能降耗的技術(shù)環(huán)節(jié)。高校要充分利用自己的科研力量，在節(jié)能改造工作中通過自我調(diào)查后再進(jìn)行招投標(biāo)工作，充分了解本校的用能情況和設(shè)備情況，在進(jìn)行自我“摸底”后再請專業(yè)的節(jié)能服務(wù)公司進(jìn)行節(jié)能改造，做到心中有數(shù)。另一方面，高校師生參與到節(jié)能技術(shù)改造的過程也是自我學(xué)習(xí)的過程，通過承擔(dān)自己領(lǐng)域內(nèi)的節(jié)能技術(shù)研究工作，成立工作小組，建立科研平臺也是對學(xué)?？蒲辛α康募訌?qiáng)。此外，技術(shù)改造除了涵蓋能源系統(tǒng)外，還包括環(huán)境系統(tǒng)的技術(shù)改造。真正意義的節(jié)能不能只關(guān)注能源消耗總量的高低，而是在結(jié)合能源使用效率以及人居環(huán)境的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合評價(jià)[4]。在同樣的能源消耗總量上實(shí)現(xiàn)人居環(huán)境更高的“舒適性，健康性，高效性，安全性”也是節(jié)能的重要體現(xiàn)。提高建筑室內(nèi)空氣品質(zhì)不光要從房間進(jìn)氣和室內(nèi)空氣凈化出發(fā)，而且要在提高自身環(huán)境品質(zhì)的同時(shí)減輕排氣對環(huán)境的污染程度。構(gòu)建能耗和環(huán)境品質(zhì)的協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)，是基于廣義節(jié)能的技術(shù)改造。在降耗技改中，眾多高校的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)都表明，水電氣的消耗占高?？偰芎牡?0%以上(針對燃?xì)夤┡母咝?。

最后是節(jié)能工程的實(shí)施和效果追蹤。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，許多高校的節(jié)能改造工作都是頭重腳輕，不能善始善終，由于項(xiàng)目驗(yàn)收的非量化標(biāo)準(zhǔn)，往往都能應(yīng)付過關(guān)。對于節(jié)能改造的后期效果沒有進(jìn)行追蹤和對比，缺少分析和總結(jié)，難以對節(jié)能改造工作的效果進(jìn)行研究。作為節(jié)能降耗的指標(biāo)，節(jié)能效果的追蹤應(yīng)該是最為直觀的評判標(biāo)準(zhǔn)。

2評價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

本文采取層次分析法確定各層指標(biāo)權(quán)重值。根據(jù)層次分析法步驟，將節(jié)能影響因素分為一級指標(biāo)(U1，U2，U3，U4)、二級指標(biāo)、三級指標(biāo)，采用1-9比例標(biāo)度分層進(jìn)行兩兩比較從而構(gòu)造判斷矩陣，采用“和積法”計(jì)算得出各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重向量，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，不通過時(shí)需要修改判斷矩陣，直到滿足為止。平均隨機(jī)一致性指標(biāo)CR見表1[5],AHP方法判斷矩陣標(biāo)度定義見表2。

表1　平均隨機(jī)一致性指標(biāo)

表2　AHP方法判斷矩陣標(biāo)度定義

各級指標(biāo)的權(quán)重分配方法是相同的，圖1所示的指標(biāo)體系龐大，一一重復(fù)計(jì)算比較繁復(fù)。我們以U1為目標(biāo)層，以Uij和Uijz為一級和二級指標(biāo)，以此范例進(jìn)行計(jì)算，評估對象為M高校的節(jié)能教育工作的開展效果。

2.1一級指標(biāo)權(quán)重分配和一致性檢驗(yàn)

一級指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果見表3。

表3　一級指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果

由表3得判斷矩陣A為

計(jì)算判斷矩陣特征根和權(quán)重向量的方法有很多，我們采用最常用的“和積法”求解。

(1)對判斷矩陣按列規(guī)范化，即對判斷矩陣每一列正規(guī)化：

(1)

根據(jù)公式(1)有

(2) 再按行相加得和向量：

(2)

將得到的和向量正規(guī)化，即得到權(quán)重向量。

(3)

根據(jù)式(2)、式(3)得權(quán)重向量為

在n=2時(shí)，無需進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，在n>2時(shí)需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。在一致性檢驗(yàn)時(shí)，按下列步驟進(jìn)行：

(4)

計(jì)算一致性指標(biāo)

(5)

根據(jù)W=[0.8330.167]T可知，節(jié)能意識教育比節(jié)能活動(dòng)參與更能影響節(jié)能教育的效果。

2.2二級指標(biāo)權(quán)重分配和一致性檢驗(yàn)

根據(jù)2.1內(nèi)容計(jì)算各遞層各元素之間的權(quán)重分配以及一致性檢驗(yàn)，結(jié)果見表4、表5。

表4　U11層指標(biāo)權(quán)重和特征值計(jì)算結(jié)果

表5　U12層指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果

3模糊評價(jià)模型的建立和應(yīng)用

3.1因素集的確定

由以上分析得出：一級評價(jià)指標(biāo)4項(xiàng)，二級評價(jià)指標(biāo)9項(xiàng)，三級評價(jià)指標(biāo)30項(xiàng)。

3.2評判集的確定

本文針對高校節(jié)能改造效果設(shè)了5級評判級別，V=(V1，V2，V3，V4，V5)=(好，較好，一般，較差，差)。“好”表示非常節(jié)能，已經(jīng)達(dá)到國內(nèi)節(jié)能示范建筑標(biāo)準(zhǔn)；“較好”表示較節(jié)能，需要對部分地方進(jìn)行整改；“一般”表示節(jié)能效果一般，對多處整改后可達(dá)非常節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)；“較差”表示節(jié)能效果較差，需要從各方面加強(qiáng)才可達(dá)到較好節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)；“差”表示很不節(jié)能，有許多方面存在違規(guī)現(xiàn)象，浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。

3.3加權(quán)評判

對于高校節(jié)能的評價(jià)指標(biāo)有定性的，也有定量的，本文在確定定性單指標(biāo)隸屬度時(shí)采用5個(gè)等級來評選：好(95分)，較好(80分)，一般(60分)，較差(40分)，差(20分)。在確定定量單指標(biāo)的隸屬度時(shí)，設(shè)置上限和下限，下限以百分制換算為60，上限為100，將實(shí)際值以百分制換算，低于下限評為差，高于上限評為優(yōu)，其他以分?jǐn)?shù)評定等級。

表6　節(jié)能教育評價(jià)

表7　節(jié)能等級分值判斷

根據(jù)表6評價(jià)情況及各指標(biāo)的權(quán)重，計(jì)算節(jié)能教育的綜合分?jǐn)?shù)為64.82。根據(jù)表7的等級值判斷該校節(jié)能教育效果一般，還需要從多方面進(jìn)一步改進(jìn)。根據(jù)各指標(biāo)權(quán)重值，節(jié)能教育的改進(jìn)工作首先從節(jié)能意識教育做起，效果會比較明顯。

4結(jié)語

本文根據(jù)實(shí)地調(diào)研總結(jié)了高校節(jié)能工作的不足，建立了高校節(jié)能降耗指標(biāo)體系，并提出利用AHP-FUZZ綜合評價(jià)方法對高校節(jié)能效果進(jìn)行評價(jià)。文中只對節(jié)能教育效果作了評價(jià)，數(shù)據(jù)僅供參考。該方法在具體使用過程中應(yīng)該根據(jù)每個(gè)學(xué)校的實(shí)際情況，在專家評審和技術(shù)人員討論下確定權(quán)重，模糊評判的等級劃分也可采用不同形式。

該方法綜合了影響高校節(jié)能效果的各種因素，其評價(jià)方案比較全面、系統(tǒng)、詳實(shí)，對降低高校能耗和節(jié)省資金投入，推進(jìn)高校節(jié)能降耗工作的開展具有借鑒意義。

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The Evaluation Method of University Energy-saving Based on the AHP-FUZZ

CHEN Xiaorong1WU Pei2PENG Jianghua2CHEN Long2

(1.BeijingPolytechnicBeijing100176)

AbstractAccording to the principle of comprehensive evaluation index system, the evaluation index system about university energy-saving is established. The fuzzy Hierarchy (AHP-FUZZ) comprehensive evaluation method is applied to calculate the weight of each index and establish the evaluation matrix. The evaluation method of university energy-saving is put forward based on the weighted average. The evaluation method provides a quantitative calculation basis for qualitative assessment of the university energy-saving and it can also be a guide to assess the actual work of university energy-saving projects.

Key Wordsenergy saving assessmentindex systemAHP-FUZZ methodenergy saving effects

*基金項(xiàng)目：北京市節(jié)能環(huán)保中心委托項(xiàng)目：高校費(fèi)用托管型合同能源管理推廣模式及適用技術(shù)研究(201516)。

作者簡介陳小榮，女，1969年生，工程碩士，副教授，注冊電氣工程師，研究方向：建筑電氣與智能化。

(收稿日期：2015-12-10)