層次分析法在電廠建設項目用地選址中的應用

張　勇　張治國　李金峰　薛麗平　杜　軼

摘要以山西渾源熱電廠為例，采用層次分析法的數學模型對建設項目用地選址作初步研究，以期為開發建設項目用地選址提供評價方法。

關鍵詞層次分析法；開發建設項目；用地選址

中圖分類號 TU984.11+1 文獻標識碼A文章編號 1007-5739（2009）02-0277-02

1層次分析法概述

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是美國運籌學家T. L. Saaty于20世紀70年代中期創立的，它是基于系統論中的系統層次性原理建立起來的，遵循認識事物的規律，有意識地將復雜問題分解成若干有序的、條理化的層次，在比原問題簡單的層次上逐步分析比較，把人的主觀判斷用數量的形式表達和處理，是一種較新的定性和定量分析相結合的多因素評價方法。AHP法的基本原理就是把要研究的復雜問題看作一個大系統，通過對系統的多個因素的分析，劃分出各因素相互聯系的有序層次，再請專家對每一層次的各因素進行客觀的判斷后，給出相對重要性的定量表示，建立數學模型，計算出每一層次全部因素的相對重要性的權數并加以排序，最后根據排序結果進行規劃決策，選擇解決問題的措施。由于具有系統性、靈活性和實用性等特點，現已被廣泛應用于社會經濟系統的決策分析之中。其解決問題的步驟一般可分為4步：第1步建立評價指標體系的結構模型；第2步構造判斷矩陣，確定各層次指標的相對權重；第3步進行層次單排序及其一致性檢驗；第4步進行層次總排序及其一致性檢驗。

2實例研究

2.1項目概況

山西渾源熱電廠煤矸石供熱機組新建工程項目是山西省“十一五”電力發展規劃中規劃建設的10萬人口以上縣城集中供熱項目，也是省“兩區”規劃調整增加的熱電聯供項目。該項目由廠區、防排洪區、施工生產生活區、廠外道路、管線工程、貯灰場管理站和貯灰場等生產配套設施組成。工程為熱電聯產，以熱定電，設計容量為270MW，安裝2臺135MW直接空冷發電機組，配置2臺480t/h循環流化床鍋爐，設計熱負荷295MW，同步建設濕法脫硫裝置，并留有擴建余地。工程總占地面積95.60hm2（永久占地37.53hm2，臨時占地58.07hm2），總投資13.78億元（土建工程投資8.49億元），年供電量14.85億千瓦·時。

2.2方案簡介

項目用地選址現場確定了武村、王千莊（豐臺鋪）和蔡村3個廠址，據山西省恒山風景名勝區管委會審查意見，王千莊（豐臺鋪）已進入恒山風景名勝區的保護范圍內，廠址被否定。所以項目在選址的問題上僅對武村、蔡村2個廠址做進一步的論述與分析，現將2個廠址的具體情況分述如下。

2.2.1武村廠址（方案Ⅰ）。該廠址位于渾源縣城東北約8km，朔洗公路南側山前坡地上，西南1km為武村，交通較為便利。場地東西長1 000m，南北寬800m，可利用面積0.8km2，能夠滿足2×135MW機組及擴建大型機組用地要求。廠區內地形平緩開闊、略有起伏，地面總體呈由南向北傾斜之勢，高程在1 129.0~1 150.0m的范圍。現場踏勘調查，除南北兩側各有一條較大的沖溝外，其周圍未見其他不良地質作用。

2.2.2蔡村廠址（方案Ⅱ）。該廠址位于渾源縣城西北約6km的蔡村鎮境內，介于東流村與師家號村之間，西北有喬家灣煤礦及500KV出線走廊。場地東西長1 000m，南北寬700m，可利用面積0.7km2，能夠滿足2×135MW機組及擴建大型機組用地要求。西側緊鄰渾源—大同公路，交通便利。廠址區現有少量基本農田、喬木林和果園。廠區內地形舒緩起伏、平坦開闊，地面總體由北向南傾斜，地面高程1 097.0~1 103.5m。土質為非自重濕陷性黃土，天然地基不能滿足設計要求。

2.3評價與優選方案

對2個方案進行評價與優選，筆者擬采用層次分析法（AHP）作為研究的基礎，為決策者選擇合適的廠區提供決策依據。總體思路是：先將問題分解為若干層次和與之相對應的多種因素，并對各個因素進行判斷比較，得出各個因素的權重值，通過對權重的計算，找出科學合理的項目用地方案。具體步驟如下：

2.3.1因子的選取。以統籌兼顧社會、經濟、生態三效益為目的，根據熱電廠的建廠條件，選取地形地貌（該因素直接影響工程建設的造價和難度，且與地面基礎設施的建筑與布局密切相關）、地質情況（地質狀況的優劣直接決定今后地上項目的穩定性與地下水資源的平衡等問題）、基本農田（嚴格禁止占用基本農田是我國的一項基本國策）、投資成本（資金的保證程度影響著項目工期等）、土石方量（土石方量的大小直接影響工程投資與環境破壞程度等）、交通條件（建設期和運行期，交通條件的好壞直接影響工程建設與運行的效率）、管線條件（水源地、輸電、供熱和輸水管線等是決定熱電廠建設的重要條件）、貯灰廠條件（運行期將對周邊環境造成嚴重污染和水土流失）、水土流失（一項值得注意的生態問題，應在對生態破壞最小化的情況下，獲得最大的經濟收益和社會效益）、其他環境問題（廠址要選在污染程度較小的地方，與城市規劃區的相對位置）10個因素作為評價指標，構建了山西渾源熱電廠項目用地供選方案的評價結構體系（見圖1）。

2.3.2構造成對比較判斷矩陣。在每一層次上，對該層指標進行逐對比較，定量化的寫出數值判斷矩陣時，就需要按照規定的標度方法進行，具體AHP標度法及其描述詳見表1。

鑒于以上規定，研究采用專家問卷調查的形式，邀請山西省水土保持科學研究所以及多年從事水土保持方案編制的10位資深專家根據表1中標度標準，對每個層次中各元素的重要性進行兩兩比較，最后對10位專家的評分結果做簡單的統計整理，得到Z-A（見表2）等11個判斷矩陣（限于篇幅，其余判斷矩陣略）。

2.3.3計算層次單排序的權向量和一致性檢驗。運用軟件MATLAB6.5計算，成對比較矩陣Z-A的最大特征值為λ=10.068，該特征值對應的歸一化特征向量ω={0.106， 0.023， 0.047，0.052，0.032，0.157，0.267，0.208，0.069，0.041}，故其一致性指標CI=（λ–n）/（n–1）=（10.068–10）/（10–1）=0.0096。因n=10，我們取RI=1.49，那么一致性比率CR=CI/RI=0.0096/1.49=0.0064＜0.1。表明判斷矩陣Z-A通過了一致性檢驗。同上，其余成對比較矩陣的歸一化特征向量詳見表3。

經過計算，10對判斷矩陣都通過了一致性檢驗。

2.3.4計算層次總排序權值和一致性檢驗。方案Ⅰ對總目標的權重值為：CⅠ =0.667×0.106+0.750×0.023+0.833×0.047+0.750×0.052+0.750×0.032+0.500×0.157+0.500×0.267+0.500×0.208+0.750×0.069+0.750×0.041=0.590 953。同理得到方案Ⅱ對總目標的權重值為CⅡ=0.409 047。所以方案層對總目標的權向量為：￡={0.590 953，0.409 047}。又CR＜0.1，故層次總排序通過一致性檢驗，￡={0.590 953， 0.409 047}可作為最后的決策依據，即各方案的權重排序為方案Ⅰ>方案Ⅱ。所以選擇武村廠址（方案Ⅰ）作為山西渾源熱電廠廠址。

3結語

將層次分析法運用到項目用地選址中，具有較強的實用價值；且該方法是定性與定量相結合，對提高電廠建設項目用地選址的全面性、科學性、準確性具有一定的參考價值，做到了科學選址。

層次分析法有比較系統的數學理論基礎，通過運用該方法，兼顧了經濟效益、社會效益和生態效益三方面，使得項目選址后產生的綜合效益最大化。

在運用層次分析法的過程中，專家在對各個因素排序時，充分考慮了土地利用規劃、城市規劃以及水土保持對選址的限制與要求。

4參考文獻

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注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”