天然氣管道調峰方案多方法綜合評價研究

楊永闖，鄭云萍

(西南石油大學，四川　成都　610500)

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天然氣管道調峰方案多方法綜合評價研究

楊永闖，鄭云萍

(西南石油大學，四川成都610500)

隨著天然氣管網建設的加快和完善，制定合理的天然氣管道調峰方案對于管網高效運行尤其重要。在篩選調峰方案時，采用多種綜合評價方法對調峰方案集進行評價優選。通常采用的的單一評價方法進行評價，很少對評價方法進再行優選。在對調峰方案綜合評價的研究過程中，采用灰色關聯法、模糊物元法和線性加權法三種綜合評價方法對給定的調峰方案集進行評價，不同評價方法的評價結果有所不同，這是多種評價方法評價結果的非一致性。為選取最佳的調峰方案，在單一方法評價基礎上再采用最大兼容度法對評價方法進行優選。計算結果為線性加權法的兼容度最大，即對于論文示例，三種綜合評價方法中線性加權法最適用。

天然氣；管道調峰；綜合評價；優選

隨著世界經濟的高速發展，在科技日新月異的當代，低碳環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。我國近年來國內和國際輸氣管道建設依然處于快速發展階段。伴隨產生的天然氣供需矛盾日益突出，天然氣管道供氣調峰勢在必行。目前，我國在天然氣管網調峰方案優化決策方面仍憑經驗來確定，且制定和實施的調峰方案在技術上和經濟上不一定合理。因此，開展天然氣調峰方案綜合評價研究和應用，緊跟新技術革命的潮流，更新天然氣管網調峰運行管理的觀念和模式具有十分重要和深遠的意義。

1　單一方法評價

目前，綜合評價方法有很多，例如：專家評價法，層次分析法，模糊綜合評價法，灰色評價法，人工神經網絡法等。以上許多方法都可以用于綜合評價，并且各種方法都有各自的適用性。當對同一待評價對象運用幾種不同方法同時分別評價時，結論往往存在差異，這就是評價方法之間的非一致性。在眾多的評價方法中到底哪種方法在具體操作中是最合適呢，這就需要對眾多評價方法再進行評價分析研究。

本文對某輸氣管道為例進行研究。首先是評價指標的選取，對評價因素進行篩選時，不僅要針對具體的評價對象、評價內容進行分析，還必須采用一些篩選方法對指標中體現的信息進行分析，剔除不需要的指標，簡化指標體系。常用的評價指標篩選方法主要有專家調研法，條件廣義方差極小法，極大不相關法，最小均方差法等。本文根據實際情況，選取實際配氣量、銷售收入、供需矛盾、儲氣量作為評價指標，已經各調峰方案如表1所示。

表1　各方案評價指標

在綜合評價系統中，一般各個指標值的單位和量級是不相同的，由于所選的評價指標具有不同的量綱、數量級，為了更好地進行直接比較，需要對原始指標數據進行規范化處理，將其化為[0,1]內的數。

對評價系統的指標進行標準化處理，包括對指標的一致化處理和無量綱化處理。

所謂一致化處理就是將評價指標類型統一。系統中指標往往有極大型指標、極小型指標、居中型指標和區間型指標，各類指標有不同的特點。若指標體系中存在各種類型的指標，必須在對備選方案進行綜合評價之前，將評價指標的類型做一致化處理，即考慮所選評價模型的特點，盡可能將指標的類型數量減少。對評價指標進行無量綱化，就是采用相應的函數對不同類型的指標進行處理。標準化過程常采用線性函數和非線性函數作為的數學變換工具。

相對于某種評價目的來說，評價指標之間的相對重要性是不同的。評價指標的這種相對重要性的大小，可用權重系數來刻畫。概括的說，權重系數的確定方法可分為三大類：一是主觀賦權法；二是客觀賦權法；三是綜合集成賦權法。考慮到本文研究重點不在此處，也為了減少人為因素對結果的影響，文中為各指標權重統一采用平均權重，即ω=(0.25,0.25,0.25,0.25)。

下面分別用灰色關聯法、模糊物元法、模糊綜合評價法分別對方案進行評價。

1.1灰色關聯法

根據已經得到的規范化的參考數列和比較數列，分別計算第n個方案的第m項指標與最優指標的關聯系數ξnm。計算公式如下：

(1)

在灰色關聯系數矩陣和各評價指標權重確定的基礎上，運用公式(2)可求出評判結果：

P=ωR

(2)

1.2模糊物元法

以Mj表示第j個方案，Cj表示第i項理化評價指標，與其相對應的值可以表示為xji，則m種方案的n維復合物元可記為Rmn，即：

μ(x0i)表示事物特征Ci相應的模糊量值，即M0關于Ci的第i個經典域x0i的隸屬度，在[a0i,b0i]內的模糊量值點均符合標準要求，其中a0i、b0i分別為經典域模糊量值的下限和上限。

關聯系數kji與隸屬度μji相等，實現他們之間的轉換。若按關聯變換所求出的關聯系數進行加權平均，則得第j個比較事物Mj與標準事物M0間的關聯度，用K0j表示，即

K0j=W*k,j=1,2,…,m

(3)

式中k表示第j個比較事物Mj與標準事物M0間的關聯系數向量；W表示第j個比較事物Mj與標準事物M0間關聯系數權重向量；“*”表示運算符號。根據關聯度大小就可以確定方案的優劣，選出最佳方案。從而根據K0j(i=1,2,…,6)的大小，可以得到各方案的優劣順序。方案排序由優到劣的結果為：方案6、方案4、方案1、方案5、方案3、方案2。

1.3線性加權法

線性加權綜合法又稱“加法”(SAW)合成法或加權算術平均(WAA)算子，該方法已在統計領域得到廣泛應用。線性加權綜合法的基本思想：利用評價對象和指標構建指標數據信息矩陣，并對其進行定量化、正向化和無量綱化處理，得到標準化數據矩陣，然后構造加權數據矩陣，最后通過計算得出評價結果。

由于該調峰方案相關指標均為定量指標，故先對指標進行正向化處理，再對所有指標進行無量綱化處理：

(4)

得到標準數據矩陣：X=(xij)m×m

設各評價指標的權重分別為w1,w2,…,wm，則其加權數據矩陣：

Y=yij=wjxij(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)

(5)

則第i個評價對象的評價值：

(6)

di越大，則該方案越優，則最后按值由大到小得到評價對象的優劣排序。評價結果由優到劣排序：方案6、方案1、方案3、方案4、方案2、方案5。

1.4結果分析

由評價結果可以看出上面三種評價方法評價結果存在差異，我們稱之為“多方法評價結論的非一致性”問題。上述評價方法都可用于綜合評價，并各有其優越性，但當對具有確定屬性值的同一對象運用不同方法分別進行評價時，結論存在差異，因此我們在單一方法評價的基礎上，運用最大兼容度法對多種評價方法進行優選。

2　評價方法優選

2.1最大兼容度法原理

記m為評價方法，n為評價調峰方案。令某個評價方法為n維歐式空間中的一個點，則求這個評價方法與其他m-1個評價方法有最大兼容度，其幾何意義為：在n維歐式空間內，求與m-1個點的歐式距離的平方有最小加權平均的點。根據多元統計分析理論，第i、j兩個評價方案之間的相關程度大小的度量值，可以通過它們的等級相關系數來計算，等級相關系數：

(7)

2.2評價結果

三種評價方法的結果匯總至表2。

表2　調峰方案各評價方法的結果

然后運用最大兼容度法對其進行評價，評價結果見表3。

表3　評價兼容度結果

在本次調峰方案的評價中，從表3可以看出線性加權法的兼容度最高，為0.31。可見在兼容度概念下，線性加權法在該次評價中具有更好的適用性，其評價結果對實際生產運行也會具有更大的指導意義。

3　結　論

在本文采用的三種綜合評價方法中，針對給定的調峰方案集，線性加權法有更好的適用性。在實際應用中，對于不同的偏好，各指標的權重可以作調整。綜合評價方法的選取可以更多一些，最終結果也會更符合實際情況。對于油氣生產實踐中涉及到決策的問題，也可以利用相同原理進行分析研究。

[1]余冷媚，吳燦奇，鄭云萍．綜合評價方法在油氣儲運工程中的應用現狀[J]．油氣儲運，2012,31(9)：652-656.

[2]葉義成，柯麗華．系統綜合評價技術及其應用[M]．北京：冶金工業出版社，2006．

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

[4]李凌峰，姚安林．油庫風險評價中的模糊綜合評價模型初探[J].重慶科技學院學報，2008，10(1)：125-128．

[5]鄭志煒，吳長春．輸氣管道系統供氣調峰技術進展[J]．科技導報，2011，29(12)：75-79．

[6]陳衍泰，陳國宏，李美娟．綜合評價方法分類及研究進展[J]．管理科學學報，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