天然氣管道調(diào)峰方案多方法綜合評(píng)價(jià)研究

楊永闖，鄭云萍

(西南石油大學(xué)，四川　成都　610500)

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天然氣管道調(diào)峰方案多方法綜合評(píng)價(jià)研究

楊永闖，鄭云萍

(西南石油大學(xué)，四川成都610500)

隨著天然氣管網(wǎng)建設(shè)的加快和完善，制定合理的天然氣管道調(diào)峰方案對(duì)于管網(wǎng)高效運(yùn)行尤其重要。在篩選調(diào)峰方案時(shí)，采用多種綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)調(diào)峰方案集進(jìn)行評(píng)價(jià)優(yōu)選。通常采用的的單一評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，很少對(duì)評(píng)價(jià)方法進(jìn)再行優(yōu)選。在對(duì)調(diào)峰方案綜合評(píng)價(jià)的研究過程中，采用灰色關(guān)聯(lián)法、模糊物元法和線性加權(quán)法三種綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)給定的調(diào)峰方案集進(jìn)行評(píng)價(jià)，不同評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)結(jié)果有所不同，這是多種評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)結(jié)果的非一致性。為選取最佳的調(diào)峰方案，在單一方法評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上再采用最大兼容度法對(duì)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行優(yōu)選。計(jì)算結(jié)果為線性加權(quán)法的兼容度最大，即對(duì)于論文示例，三種綜合評(píng)價(jià)方法中線性加權(quán)法最適用。

天然氣；管道調(diào)峰；綜合評(píng)價(jià)；優(yōu)選

隨著世界經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，在科技日新月異的當(dāng)代，低碳環(huán)保型能源成為能源市場的主角。天然氣，作為目前使用范圍最廣、使用量最大的清潔能源，其需求量日益增長。我國近年來國內(nèi)和國際輸氣管道建設(shè)依然處于快速發(fā)展階段。伴隨產(chǎn)生的天然氣供需矛盾日益突出，天然氣管道供氣調(diào)峰勢(shì)在必行。目前，我國在天然氣管網(wǎng)調(diào)峰方案優(yōu)化決策方面仍憑經(jīng)驗(yàn)來確定，且制定和實(shí)施的調(diào)峰方案在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上不一定合理。因此，開展天然氣調(diào)峰方案綜合評(píng)價(jià)研究和應(yīng)用，緊跟新技術(shù)革命的潮流，更新天然氣管網(wǎng)調(diào)峰運(yùn)行管理的觀念和模式具有十分重要和深遠(yuǎn)的意義。

1　單一方法評(píng)價(jià)

目前，綜合評(píng)價(jià)方法有很多，例如：專家評(píng)價(jià)法，層次分析法，模糊綜合評(píng)價(jià)法，灰色評(píng)價(jià)法，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。以上許多方法都可以用于綜合評(píng)價(jià)，并且各種方法都有各自的適用性。當(dāng)對(duì)同一待評(píng)價(jià)對(duì)象運(yùn)用幾種不同方法同時(shí)分別評(píng)價(jià)時(shí)，結(jié)論往往存在差異，這就是評(píng)價(jià)方法之間的非一致性。在眾多的評(píng)價(jià)方法中到底哪種方法在具體操作中是最合適呢，這就需要對(duì)眾多評(píng)價(jià)方法再進(jìn)行評(píng)價(jià)分析研究。

本文對(duì)某輸氣管道為例進(jìn)行研究。首先是評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取，對(duì)評(píng)價(jià)因素進(jìn)行篩選時(shí)，不僅要針對(duì)具體的評(píng)價(jià)對(duì)象、評(píng)價(jià)內(nèi)容進(jìn)行分析，還必須采用一些篩選方法對(duì)指標(biāo)中體現(xiàn)的信息進(jìn)行分析，剔除不需要的指標(biāo)，簡化指標(biāo)體系。常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選方法主要有專家調(diào)研法，條件廣義方差極小法，極大不相關(guān)法，最小均方差法等。本文根據(jù)實(shí)際情況，選取實(shí)際配氣量、銷售收入、供需矛盾、儲(chǔ)氣量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，已經(jīng)各調(diào)峰方案如表1所示。

表1　各方案評(píng)價(jià)指標(biāo)

在綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，一般各個(gè)指標(biāo)值的單位和量級(jí)是不相同的，由于所選的評(píng)價(jià)指標(biāo)具有不同的量綱、數(shù)量級(jí)，為了更好地進(jìn)行直接比較，需要對(duì)原始指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理，將其化為[0,1]內(nèi)的數(shù)。

對(duì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，包括對(duì)指標(biāo)的一致化處理和無量綱化處理。

所謂一致化處理就是將評(píng)價(jià)指標(biāo)類型統(tǒng)一。系統(tǒng)中指標(biāo)往往有極大型指標(biāo)、極小型指標(biāo)、居中型指標(biāo)和區(qū)間型指標(biāo)，各類指標(biāo)有不同的特點(diǎn)。若指標(biāo)體系中存在各種類型的指標(biāo)，必須在對(duì)備選方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)之前，將評(píng)價(jià)指標(biāo)的類型做一致化處理，即考慮所選評(píng)價(jià)模型的特點(diǎn)，盡可能將指標(biāo)的類型數(shù)量減少。對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行無量綱化，就是采用相應(yīng)的函數(shù)對(duì)不同類型的指標(biāo)進(jìn)行處理。標(biāo)準(zhǔn)化過程常采用線性函數(shù)和非線性函數(shù)作為的數(shù)學(xué)變換工具。

相對(duì)于某種評(píng)價(jià)目的來說，評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相對(duì)重要性是不同的。評(píng)價(jià)指標(biāo)的這種相對(duì)重要性的大小，可用權(quán)重系數(shù)來刻畫。概括的說，權(quán)重系數(shù)的確定方法可分為三大類：一是主觀賦權(quán)法；二是客觀賦權(quán)法；三是綜合集成賦權(quán)法?？紤]到本文研究重點(diǎn)不在此處，也為了減少人為因素對(duì)結(jié)果的影響，文中為各指標(biāo)權(quán)重統(tǒng)一采用平均權(quán)重，即ω=(0.25,0.25,0.25,0.25)。

下面分別用灰色關(guān)聯(lián)法、模糊物元法、模糊綜合評(píng)價(jià)法分別對(duì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.1灰色關(guān)聯(lián)法

根據(jù)已經(jīng)得到的規(guī)范化的參考數(shù)列和比較數(shù)列，分別計(jì)算第n個(gè)方案的第m項(xiàng)指標(biāo)與最優(yōu)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)ξnm。計(jì)算公式如下：

(1)

在灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣和各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定的基礎(chǔ)上，運(yùn)用公式(2)可求出評(píng)判結(jié)果：

P=ωR

(2)

1.2模糊物元法

以Mj表示第j個(gè)方案，Cj表示第i項(xiàng)理化評(píng)價(jià)指標(biāo)，與其相對(duì)應(yīng)的值可以表示為xji，則m種方案的n維復(fù)合物元可記為Rmn，即：

μ(x0i)表示事物特征Ci相應(yīng)的模糊量值，即M0關(guān)于Ci的第i個(gè)經(jīng)典域x0i的隸屬度，在[a0i,b0i]內(nèi)的模糊量值點(diǎn)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，其中a0i、b0i分別為經(jīng)典域模糊量值的下限和上限。

關(guān)聯(lián)系數(shù)kji與隸屬度μji相等，實(shí)現(xiàn)他們之間的轉(zhuǎn)換。若按關(guān)聯(lián)變換所求出的關(guān)聯(lián)系數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均，則得第j個(gè)比較事物Mj與標(biāo)準(zhǔn)事物M0間的關(guān)聯(lián)度，用K0j表示，即

K0j=W*k,j=1,2,…,m

(3)

式中k表示第j個(gè)比較事物Mj與標(biāo)準(zhǔn)事物M0間的關(guān)聯(lián)系數(shù)向量；W表示第j個(gè)比較事物Mj與標(biāo)準(zhǔn)事物M0間關(guān)聯(lián)系數(shù)權(quán)重向量；“*”表示運(yùn)算符號(hào)。根據(jù)關(guān)聯(lián)度大小就可以確定方案的優(yōu)劣，選出最佳方案。從而根據(jù)K0j(i=1,2,…,6)的大小，可以得到各方案的優(yōu)劣順序。方案排序由優(yōu)到劣的結(jié)果為：方案6、方案4、方案1、方案5、方案3、方案2。

1.3線性加權(quán)法

線性加權(quán)綜合法又稱“加法”(SAW)合成法或加權(quán)算術(shù)平均(WAA)算子，該方法已在統(tǒng)計(jì)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。線性加權(quán)綜合法的基本思想：利用評(píng)價(jià)對(duì)象和指標(biāo)構(gòu)建指標(biāo)數(shù)據(jù)信息矩陣，并對(duì)其進(jìn)行定量化、正向化和無量綱化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)矩陣，然后構(gòu)造加權(quán)數(shù)據(jù)矩陣，最后通過計(jì)算得出評(píng)價(jià)結(jié)果。

由于該調(diào)峰方案相關(guān)指標(biāo)均為定量指標(biāo)，故先對(duì)指標(biāo)進(jìn)行正向化處理，再對(duì)所有指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理：

(4)

得到標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)矩陣：X=(xij)m×m

設(shè)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重分別為w1,w2,…,wm，則其加權(quán)數(shù)據(jù)矩陣：

Y=yij=wjxij(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)

(5)

則第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的評(píng)價(jià)值：

(6)

di越大，則該方案越優(yōu)，則最后按值由大到小得到評(píng)價(jià)對(duì)象的優(yōu)劣排序。評(píng)價(jià)結(jié)果由優(yōu)到劣排序：方案6、方案1、方案3、方案4、方案2、方案5。

1.4結(jié)果分析

由評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出上面三種評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)結(jié)果存在差異，我們稱之為“多方法評(píng)價(jià)結(jié)論的非一致性”問題。上述評(píng)價(jià)方法都可用于綜合評(píng)價(jià)，并各有其優(yōu)越性，但當(dāng)對(duì)具有確定屬性值的同一對(duì)象運(yùn)用不同方法分別進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，結(jié)論存在差異，因此我們?cè)趩我环椒ㄔu(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用最大兼容度法對(duì)多種評(píng)價(jià)方法進(jìn)行優(yōu)選。

2　評(píng)價(jià)方法優(yōu)選

2.1最大兼容度法原理

記m為評(píng)價(jià)方法，n為評(píng)價(jià)調(diào)峰方案。令某個(gè)評(píng)價(jià)方法為n維歐式空間中的一個(gè)點(diǎn)，則求這個(gè)評(píng)價(jià)方法與其他m-1個(gè)評(píng)價(jià)方法有最大兼容度，其幾何意義為：在n維歐式空間內(nèi)，求與m-1個(gè)點(diǎn)的歐式距離的平方有最小加權(quán)平均的點(diǎn)。根據(jù)多元統(tǒng)計(jì)分析理論，第i、j兩個(gè)評(píng)價(jià)方案之間的相關(guān)程度大小的度量值，可以通過它們的等級(jí)相關(guān)系數(shù)來計(jì)算，等級(jí)相關(guān)系數(shù)：

(7)

2.2評(píng)價(jià)結(jié)果

三種評(píng)價(jià)方法的結(jié)果匯總至表2。

表2　調(diào)峰方案各評(píng)價(jià)方法的結(jié)果

然后運(yùn)用最大兼容度法對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果見表3。

表3　評(píng)價(jià)兼容度結(jié)果

在本次調(diào)峰方案的評(píng)價(jià)中，從表3可以看出線性加權(quán)法的兼容度最高，為0.31?？梢娫诩嫒荻雀拍钕?，線性加權(quán)法在該次評(píng)價(jià)中具有更好的適用性，其評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行也會(huì)具有更大的指導(dǎo)意義。

3　結(jié)　論

在本文采用的三種綜合評(píng)價(jià)方法中，針對(duì)給定的調(diào)峰方案集，線性加權(quán)法有更好的適用性。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于不同的偏好，各指標(biāo)的權(quán)重可以作調(diào)整。綜合評(píng)價(jià)方法的選取可以更多一些，最終結(jié)果也會(huì)更符合實(shí)際情況。對(duì)于油氣生產(chǎn)實(shí)踐中涉及到?jīng)Q策的問題，也可以利用相同原理進(jìn)行分析研究。

[1]余冷媚，吳燦奇，鄭云萍．綜合評(píng)價(jià)方法在油氣儲(chǔ)運(yùn)工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J]．油氣儲(chǔ)運(yùn)，2012,31(9)：652-656.

[2]葉義成，柯麗華．系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)技術(shù)及其應(yīng)用[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2006．

[3]鄧聚龍．灰理論基礎(chǔ)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2002:422-424．

[4]李凌峰，姚安林．油庫風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的模糊綜合評(píng)價(jià)模型初探[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，10(1)：125-128．

[5]鄭志煒，吳長春．輸氣管道系統(tǒng)供氣調(diào)峰技術(shù)進(jìn)展[J]．科技導(dǎo)報(bào)，2011，29(12)：75-79．

[6]陳衍泰，陳國宏，李美娟．綜合評(píng)價(jià)方法分類及研究進(jìn)展[J]．管理科學(xué)學(xué)報(bào)，2004，7(2)：69-75．

Comprehensive Evaluation of Gas Pipeline Peaking Using Multi-method

YANG Yong-chuang,ZHENG Yun-ping

(Southwest Petroleum University,Sichuan Chengdu 610500,China)

In order to develop a more rational scheme for gas pipeline peaking,a variety of comprehensive evaluation methods was used to evaluate the peaking scheme set.The gray correlation method,fuzzy matter element method and linear weighting method comprehensive evaluation method were used to evaluate the given peaking scheme set.The evaluation results varied from different evaluation methods.Multi-method evaluation resulted in non-uniform.On this basis,the maximum degree of compatibility was used to evaluate the previous result.The results of the linear weighting method was most compatible one,namely the linear weighted method was most applicable among three comprehensive evaluation methods.

gas; peaking; comprehensive evaluation; optimization

TE832

A

1001-9677(2016)06-0022-03