何青，黃久強，何亞，吳凡，鄭福鵬

（1.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，杭州 311122；2.重慶大學，重慶 401331；3.中國礦產(chǎn)資源集團舟山發(fā)展有限公司，浙江 舟山 316000）

1 引言

風電工程是新能源發(fā)展的重要組成部分，將綠色進行到底的風中舞者在全球各地相繼現(xiàn)身。美國能源部發(fā)布了到2050 年海上風機從4.2 萬kW 到11 000 萬kW 裝機容量的戰(zhàn)略計劃；歐洲風能協(xié)會2021 年報告中也提到了期望在2022—2026 年新增裝機容量達到27.9 GW 的規(guī)模；履行大國使命，推動發(fā)展綠色能源[1]，在國內(nèi)更是有風、光電在2030 年達到12 億kW 總裝機容量的宏偉藍圖。

未來風電工程規(guī)模龐大，風機葉片作為脆弱的部件，在運輸、安裝等過程中容易受到各種不利因素的影響而出現(xiàn)缺陷或損傷，再加上風機高聳，極易遭受雷電的襲擊，無論是安裝或投運過程中損壞，都將導致非常規(guī)的修復或拆換設備的情況。作為具有一定危險性的施工方案，若能夠?qū)ⅰ敖?jīng)濟、技術、安全”3 項指標納入評價體系，既能降低成本，確保技術可靠，又能大大增加未來施工的安全保障。

2 引入AHP-GRA理論，構建評價模型

構建“目標-準則-指標”的理論模型。對準則層，指標層的因子進行兩兩比較，將傳統(tǒng)九級標度簡化為更具區(qū)分度的五級標度，如表1 所示。

表1 兩類標度方法

2.1 建立指標因子集特征矩陣

構建n 個可選方案的集合X={X1，X2，…，Xn}T，設Xi={xi1，xi2，…，xim}為方案i 的m 個指標因子，且集合中存在Xj={xi1，xi2，…，xij}表示為方案i 的第j 個指標因子。若存在一個理想方案X0={x01，x02，…，x0m}是來自各個方案{X1}，{X2}，…，{Xn}的最佳因子，可得n+1 個方案指標因子集的集合X'={X0，X1，X2，…，Xn}T[2]。

2.2 指標特征矩陣的歸一化

各因子進行無量綱處理，將數(shù)據(jù)映射到[0，1]的區(qū)間。若因子類別數(shù)值越小越好，如成本開銷，則記為I1；若因子類別數(shù)值越大越好，如技術可靠度，則記為I2[3]，顯然I1，I2∈{1，2，…，m}，令：

式中，xij是指標矩陣（1）中第i 個方案的第j 個指標的原始值。式（1）中，顯然Dij∈[0，1]，當Dij越接近于1，說明該方案指標越優(yōu)。于是，可得歸一化后的無量綱矩陣[4]：

2.3 構建灰色關聯(lián)系數(shù)矩陣

引入灰色關聯(lián)系數(shù)公式，用于評判各指標因子的關聯(lián)程度，比較指標集合{Di}={(di1，di2，…，dim)}（i=1，2，…，n）。取歸一化處理后矩陣Di中各元素，引入式（3）灰色關聯(lián)系數(shù)：

2.4 由指標權重建立綜合評判矩陣

對比選方案各指標的優(yōu)劣排序判別[5]，采用指數(shù)標度法賦值，確定權重，得到n 階矩陣An，求出特征值λmax與特征向量W=（w1，w2，…，wn）T，并進行一致性檢驗，其中平均隨機一致性指標可查平均隨機一致性指標。

將上述特征向量（也即權重向量）與式（4）聯(lián)立，可建立第n 種方案的綜合評估矩陣[6]：

令Qi（i=1，2，…，n）為第i 種比選方案的評價結果，wj（j=1，2，…，m）為第j 個指標因子的權重，則有：

3 作業(yè)方案比選

3.1 項目概況

越南某風電項目，位于沿海平原潮間帶，是含設計、采運、施工于一體的EPC 工程,施工結束后因一臺風機三支葉片受損被提出需修復或更換，否則將影響到未來運行安全。

3.2 各方案綜合指標

基于項目研討結果，可歸納出各方案不同指標的成本值、修復占用天數(shù)；技術、安全指標依托定性判斷得出模糊量化值[7]，見表2。

表2 比選方案各因子指標信息

4 方案擇優(yōu)模型分析

4.1 方案評估模型

基于各方案特點所確定的關鍵評價指標多為定性的，具有一定的模糊性[8]。從工期損耗、采運費、服務費、技術可行性及安全性等各方面評估，可分10 類評價因子。評價模型如圖1所示。

圖1 比選方案層次評價體系

4.2 構建判斷矩陣，確定指標權重W

基于圖1 的層次模型結構，借助指數(shù)標度法，對上述4 個方案進行比選，詳見表3～表6。

表3 判斷矩陣A-B 及W 值

表4 判斷矩陣B1-b1 及W 值

表5 判斷矩陣B2-b2 及W 值

表6 判斷矩陣B3-b3 及W 值

對判斷矩陣進行一致性檢驗，見表7，其中，n 為矩陣階數(shù)，λmax為該矩陣最大特征根，CI 為一致性指標，CR 為一致性比率。

表7 判斷矩陣一致性檢驗

求綜合評價系數(shù)矩陣，如表8 所示。

表8 綜合評價系數(shù)

由表8 可知，Γc3>Γc4>Γc2>Γc1，即最佳是方案三。

5 結論

1）識別出的關鍵性指標及其因子是構建理想層次模型、實現(xiàn)有效理論計算的前提，進而為后續(xù)實際實施進程中的工程管控做好充分準備工作。

2）利用GRA 理論規(guī)避了AHP 理論的主觀因素影響，簡化標度法，結合關聯(lián)系數(shù)的修正得到更符合期望的理論值，而葉片更換最終達到了預期結果，也佐證了該理論模型具備一定實踐性，為今后風機受損設備的更換或大量退役組件拆換的最優(yōu)方案選擇可提供一定指導價值。