基于AHP-CRITIC的海上风电升压站冷却系统评价方法

摘要

基于AHP‑CRITIC的海上风电升压站冷却系统评价方法，构建海上风电升压站冷却系统评价体系；运用AHP方法构造准则层的判断矩阵并进行一致性检验，再求得准则层各评价指标的权重；构造评价层的判断矩阵并进行一致性检验，计算评价层各评价指标的权重；构造方案层的判断矩阵并进行一致性检验，计算方案层各评价指标的权重；计算出AHP方法下，评价层和方案层的层次总排序数值；使用CRITIC赋权法计算评价层和方案层的评价指标权重；结合AHP和CRITIC赋权法，获得评价层和方案层的组合权重，从而获得最优海上风电升压站冷却系统方案并根据权重确定各评价指标的重要性排序。本发明将AHP和CRITIC赋权法相结合并应用于海上风电升压站冷却系统选择，有利于其他冷却系统实际应用与选择。

说明书

技术领域

本发明涉及海上风电升压站冷却系统领域，尤其涉及一种基于AHP-CRITIC的海上风电升压站冷却系统评价方法。

背景技术

我国海上风电装机规模日益扩大，海上风电升压站是海上风电的“心脏”。海上风电升压站在运行过程中，室内的配电装置以及各电气系统的设备会向室内散发出大量热量，当室内温度过高会导致设备机组就会触发高温报警并停机，影响电气设备的安全运行及其使用寿命，同时机房内温度升高也会对操作人员的身体健康造成了损害。所以，冷却系统的好坏是能否保障海上风电升压站稳定运行的关键。

目前关于冷却系统中参数的定量评估的资料很少。大多数研究通常只利用单一指标或定性分析，无法提供整体评估结果。对于系统的评价方法主要分为主观评价法和客观评价法。其中，AHP(层次分析法)是1970年代开发的评估工具。它把多个独立因素整合到一个综合因素中，简化排名的复杂性。层次分析法还成功地应用于风险评估，经济评估，能源生产技术评估，房间送风方式选择等方面。CRITIC赋权法是一种基于评价指标的对比强度和指标之间的冲突性来综合衡量指标的客观权重，利用数据自身的客观属性进行科学评价，已广泛应用于城市交通，农业，环境，商业评估等方面。

申请号为202010165473.2的中国发明专利中提出一种城市配电网自愈能力评估方法，对不同配电网投资方案进行综合评估，得到综合提升配电网自愈能力和效果的得分最高的投资方案，根据该投资方案指导配电自动化的建设和改造。但该评估方法主观性较重，没有考虑到各方案数据的客观比较。申请号为202011305974.2的中国发明专利提出一种智能电能表关键元器件选型方法，深度结合客观数据权重,修正传统方法中的依赖专家主观经验的不足之处,可以实现关键元器件的科学选型，形成最优选型方案，从而实现提升电智能电能表整体性能。但该方法并没有考虑到决策者对于主观评价法和客观评价法的喜好程度。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种基于AHP-CRITIC的海上风电升压站冷却系统评价方法，将主观评价法与客观评价法相结合，改进了传统方法中依赖专家主观经验的不足之处，同时将决策者对于主观评价法和客观评价法的喜好程度作为参考，可以实现海上风电升压站冷却系统方案的科学选择，形成最适合决策者最优方案。

基于AHP-CRITIC的海上风电升压站冷却系统评价方法，包括如下步骤：

步骤一，构建海上风电升压站冷却系统评价体系，将评价体系划分为目标层、准则层、评价层和方案层四个层次；

步骤二，运用AHP方法构造准则层的判断矩阵并进行一致性检验，再求得准则层各评价指标的权重；

步骤三，构造评价层的判断矩阵并进行一致性检验，计算评价层各评价指标的权重；

步骤四，构造方案层的判断矩阵并进行一致性检验，计算方案层各评价指标的权重；

步骤五，计算出AHP方法下，评价层和方案层的评价指标权重；

步骤六，使用CRITIC赋权法计算评价层和方案层的评价指标权重；

步骤七，结合AHP和CRITIC赋权法，获得评价层和方案层的组合权重，从而获得最优海上风电升压站冷却系统方案并可以根据评价层指标权重确定各评价指标的重要性排序。

进一步地，步骤一，构建的海上风电升压站冷却系统评价体系中：

目标层包括，海上风电升压站冷却系统方案的选择；

准则层包括，经济、施工和节能；

评价层包括，设备成本、人工安装成本、运营维护成本、报废与回收、所需空间大小、管路设备安装难度、耗电量和可再生资源利用率；

方案层包括，待选冷却系统方案种类。

进一步地，步骤二中，准则层的判断矩阵为A

对准则层的判断矩阵进行一致性检验的公式为：

式中，C

进一步地，步骤二中，计算准则层的各评价指标权重的方法为：计算准则层判断矩阵的最大特征向量，对其进行标准化来得到各评价指标权重矩阵W

进一步地，步骤三中，评价层的判断矩阵为B

进一步地，步骤三中，计算评价层的各评价指标权重的方法为：计算评价层判断矩阵的最大特征向量，对其进行标准化来得到各评价指标权重矩阵W’

进一步地，步骤四中，方案层的判断矩阵为：C

进一步地，所述计算方案层的各评价指标权重的方法为：计算判断矩阵的最大特征向量，对其进行标准化来得到各方案对于评价层中的每一个评价指标而言的指标权重W”

进一步地，所述使用CRITIC赋权法计算各层评价指标权重的方法为：首先列出方案相关原始数据，原始数据计算方法的依据是专家评分、统计数据和相关标准，然后对其进行无量纲化处理，将各个指标的数据进行正向化或逆向化处理；计算第j个指标与其他指标的变异的量化指标、各指标之间的相关系数、第j个指标与其他指标的冲突性的量化指标以及第j个指标所包含的信息量，最终计算得到第j个指标的权重。

进一步地，结合AHP和CRITIC赋权法，获得评价层和方案层的组合权重的方法为：

其中决策者偏好度的相对重要性为θ，0＜θ＜1；q为赋权方法种类数；决策者对层次分析法的偏好度为λ

本发明的优点和有益效果为：

本基于AHP-CRITIC的海上风电升压站冷却系统评价方法，结合专家的主观经验与客观的指标数据，构建了海上风电升压站冷却系统的评价体系，对各评价指标的重要度进行排序，使海上风电升压站冷却系统的选择更加科学有效。选型结果可以提升海上风电升压站冷却系统的整体质量，保障海上风电升压站的安全运行。将AHP和CRITIC赋权法相结合并应用于海上风电升压站冷却系统选择，这种评估系统有利于其他冷却系统的实际应用与选择。

附图说明

图1为本发明实施例中海上风电升压站冷却系统评价体系。

图2为本发明实施例中海上风电升压站冷却系统评价流程。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

本发明的一种基于AHP-CRITIC的海上风电升压站冷却系统评价方法，结合附图和实施例进一步说明：

一、AHP层次分析法

AHP计算指标权重的基本步骤：

(1)构建该海上风电升压站冷却系统评价指标体系，如图1所示。将其指标体系分为目标层、准则层、评价层和方案层。目标层包括：海上风电升压站冷却系统的最优选择；准则层包括：经济、施工和节能；评价层包括：设备成本、人工安装成本、运营维护成本、报废与回收、所需空间大小、管路设备安装难度、耗电量和可再生资源利用率；方案层包括：多联机冷却系统为方案1，以海水为冷源的风机盘管冷却系统为方案2，以海水为冷源的辐射供冷系统为方案3。

(2)构造判断矩阵，根据判断矩阵计算对于上一层的一个节点而言本层次与之有联系的所有节点的重要性，本发明需要构造准则层对目标层的判断矩阵、评价层对准则层的判断矩阵和方案层对评价层的多个判断矩阵。利用一致矩阵法，不把所有因素放在一起比较，而是两两相互比较。对比时采用相对尺度，以尽可能减少性质不同因素相互比较的困难，以提高准确度。其指标评分标准如表1所示。

表1指标评分标准

(3)计算判断矩阵的最大特征向量，对其进行标准化来得到权重矩阵W。

(4)对矩阵进行一致性检验：

式中，C

表2 1-8阶的平均随机一致性指标取值

根据6位了解海上风电升压站的专家经验，构建判断矩阵并进行一致性检验，如表3所示。各层指标权重矩阵如表4所示。

表3 AHP权重计算表

表4 AHP指标权重汇总表

表4中，准则层中，经济、施工和节能的权重直接由三个指标间的判断矩阵可得；评价层中，指标间权重由对于准则层中的一个指标而言，评价层中与之有联系的指标之间所形成的判断矩阵可得；评价层中，实际权重由指标间权重和与之有联系的准则层指标权重相乘可得；方案层中，各方案权重由每个评价层指标下的各方案判断矩阵可得；各方案总权重由该方案在评价层各指标下权重乘以该评价层实际权重之和所得。

二、CRITIC赋权法

具体步骤如下：

(1)列出方案相关原始数据(总分10分)，原始数据计算方法的依据是专家评分、统计数据和相关标准，如表5所示，并对其进行无量纲化处理，将各个指标的数据进行正向化或逆向化处理；

若所用指标的值越大越好(正向指标)：

若所用指标的值越小越好(逆向指标)：

(2)计算第j个指标与其他指标的变异的量化指标：

S

(3)计算各指标之间的相关系数：

式中，Cov(x,y)为指标x和y之间的协方差，Var[x]为x的方差，Var[y]为y的方差。

(4)计算第j个指标与其他指标的冲突性的量化指标：

(5)计算第j个指标所包含的信息量：

(6)计算第j个指标的权重，如表6所示：

表5方案相关原始数据

表6CRITIC赋权法评价层指标权重

三、组合赋权

组合赋权方法，将主观与客观情况相结合，计算评价层指标组合权重和各方案组合权重，组合权重为：

其中决策者偏好度的相对重要性为θ，0＜θ＜1；q为赋权方法种类数，q＝2，对于本评价对象取θ＝0.56；决策者对层次分析法的偏好度为λ

评价层指标组合权重和各方案组合权重计算结果如表7和表8所示。在CRITIC赋权法中，各方案权重是将判断矩阵与权重系数相乘所得。

表7评价层指标组合权重

表8各方案权重

四、评价结果

经计算，以海水为冷源的辐射供冷系统优于多联机冷却系统和以海水为冷源的风机盘管冷却系统。如果需要节约空间大小，建议选择以海水为冷源的辐射供冷系统；如果需要节省前期经济支出，建议选择多联机冷却系统；如果考虑到长期经济支出，建议选择以海水为冷源的风机盘管冷却系统或以海水为冷源的辐射供冷系统。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。