基于AHP 的環(huán)保設(shè)備降碳技術(shù)差異性分析模型研究

鄭 健 彭 偉 李 永 金明雨

（1.國網(wǎng)上海市電力公司，上海 200122；2.國網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院，上海 200052；3.上海久隆企業(yè)管理咨詢有限公司，上海 200000）

1.層次分析法（AHP）

層次分析法（AHP），是多目標決策理論中重要的方法。它是通過分析復(fù)雜系統(tǒng)所包含的因素及相關(guān)關(guān)系，將問題條理化、層次化，構(gòu)造一個層次分析結(jié)構(gòu)模型，將每一層次的各要素兩兩比較，按一定的標度理論，得到相對重要程度的比較標度并建立判斷矩陣，計算判斷矩陣的特征值及特征向量，得到各層次要素對上層次某要素的重要性次序，從而建立權(quán)重向量[1]。AHP 要求決策者對每一個標準的相對重要性做出判斷，并利用每個標準做出他對每種決策方案的偏好程度。AHP 的輸出就是一個按優(yōu)先級排列的決策方案列表，它是在決策者的總體評價的基礎(chǔ)上形成的。

2.環(huán)保設(shè)備降碳技術(shù)差異性分析模型

2.1 運用波士頓及技術(shù)成熟度理論構(gòu)建模型框架

為詳細了解環(huán)保設(shè)備和在運設(shè)備之間的差異性，以及不同設(shè)備制造商同類型環(huán)保設(shè)備之間的技術(shù)差異，基于波士頓及技術(shù)成熟度相關(guān)理論研究，從環(huán)保效益和技術(shù)成熟度角度，建立環(huán)保設(shè)備降碳技術(shù)差異性分析模型。如圖1 所示。

圖1 環(huán)保設(shè)備降碳技術(shù)差異性分析模型

本模型橫軸代表技術(shù)成熟度，由低到高劃分；縱軸代表環(huán)保效益，也是由低到高劃分，二者形成環(huán)保設(shè)備矩陣，矩陣中的圖形代表每個設(shè)備所處的位置。

環(huán)保效益指圍繞生產(chǎn)、使用、處置全過程環(huán)保綠色目標，從原材料本身及設(shè)備生產(chǎn)、使用、處置全過程角度，分析設(shè)備在生產(chǎn)階段是否使用低碳原材料、改進生產(chǎn)流程、從源頭遏制碳總量上升；在使用階段是否保障環(huán)保設(shè)備運行安全節(jié)能高效，無額外碳排放產(chǎn)生，無有害物質(zhì)泄漏；在報廢處置階段是否沒有額外碳排放產(chǎn)生，易做無害化回收和處理，從而判斷設(shè)備是否達到更低的碳排放、更少的能耗或更輕的污染。

本文對技術(shù)成熟度評判標準，是根據(jù)美國國防先進研究計劃局（DARPA）對技術(shù)的定義，并結(jié)合電網(wǎng)實際形成。DARPA 認為應(yīng)從技術(shù)應(yīng)用性、認證、裝配、結(jié)構(gòu)、材料、制造、維修保障等角度理解。

2.2 環(huán)保設(shè)備差異性分析指標權(quán)重設(shè)置

為了確保環(huán)保設(shè)備差異性分析指標權(quán)重設(shè)置更為科學(xué)嚴謹，通過采用AHP 層次分析法來確定各層指標的權(quán)重分配。在使用1 ～9 標度法逐層確定指標間的相對重要程度時，本文選取6 人進行打分，給出判斷矩陣，逐層確定指標的相對重要程度。下文將詳細敘述使用AHP 層次分析法的步驟。

2.2.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

經(jīng)過以上研究及模型建立，從環(huán)保設(shè)備目標出發(fā)，建立層次結(jié)構(gòu)模型。本文僅以環(huán)保效益維度為例說明，技術(shù)成熟度維度方法以此類推。該模型一共分為3 層，第一層是目標層，中間層為一級指標層，最下方是二級指標層，具體如圖2 所示。

圖2 環(huán)保效益指標層次結(jié)構(gòu)模型

其中，目標層為環(huán)保效益；中間層包括生產(chǎn)、使用、處置綠色三項一級指標。在每個一級指標下包含多個二級指標。原材料的環(huán)保性能、碳減排貢獻度等屬于生產(chǎn)項；運行中污染排放水平等屬于使用項；回收便利性等屬于處置項。

2.2.2 構(gòu)造判斷矩陣

層次分析法第一步就是要構(gòu)造判斷矩陣，通過各因素之間的兩兩比較確定合適的標度。在建立層次結(jié)構(gòu)模型之后，需要比較因子及下屬指標的各個比重，為實現(xiàn)定性向定量轉(zhuǎn)化需要有定量的標度，此過程需要結(jié)合人員打分最終得到判斷矩陣表格。首先構(gòu)建1 個一級指標判斷矩陣和一級指標下的3 個二級指標判斷矩陣，之后組織人員對各判斷矩陣用1 ～9 標度進行相關(guān)重要度評分。指標權(quán)重評分的標度范圍如表1 所示。

表1 指標權(quán)重評分標度范圍

判斷矩陣具體如表2 所示，以其中一人的一級指標判斷矩陣（見表2）和生產(chǎn)二級指標的判斷矩陣（見表3）為例。

表2 一級指標判斷矩陣

表3 二級指標判斷矩陣

以一級指標中的生產(chǎn)為例，從上述判斷矩陣中可以發(fā)現(xiàn)，使用綠色比生產(chǎn)綠色明顯重要，生產(chǎn)綠色比處置綠色稍微重要。

以一級指標生產(chǎn)綠色下的原材料的環(huán)保性能為例，從上述判斷矩陣可以發(fā)現(xiàn)，碳減排貢獻度比原材料的環(huán)保性能稍微重要，生產(chǎn)過程節(jié)能水平比原材料的環(huán)保性能明顯重要，原材料的環(huán)保性能比生產(chǎn)企業(yè)環(huán)保認證稍微重要。

2.2.3 一致性檢驗

對每個成對比較矩陣計算最大特征值及其對應(yīng)的特征向量，利用一致性指標、隨機一致性指標和一致性比率做一致性檢驗。若檢驗通過，特征向量（歸一化后）即為權(quán)向量；若不通過，需要重新構(gòu)造成對比較矩陣[2]。

以一級指標生產(chǎn)下的二級指標矩陣A 一致性檢驗為例，具體數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程如下。

平均隨機一致性指標RI在1 ～9 階段判斷矩陣中的取值如表4 所示。

表4 平均隨機一致性指標RI在1～9階段判斷矩陣中的取值

判斷矩陣A 的層級分析結(jié)果（見表5）及一致性檢驗結(jié)果（見表6）如下。

表5 二級指標判斷矩陣A的層次分析結(jié)果

表6 二級指標判斷矩陣A的一致性檢驗結(jié)果

計算CI值為0.059，RI值查表為0.890，因此計算得到CR值為0.066<0.1，滿足一致性檢驗，計算所得權(quán)重具有一致性。以此類推，基于該人員在判斷矩陣中的打分情況，計算出每一個判斷矩陣的一致性比率CR的值都小于0.1，因此判斷矩陣全部通過一致性檢驗。

2.2.4 權(quán)重確定

在完成上述步驟之后，對所有的一級和二級判斷矩陣進行權(quán)重設(shè)置，進行算術(shù)平均，得到最終的指標權(quán)重，具體如表7 所示。

表7 評價指標權(quán)重設(shè)置

其中，一級指標權(quán)重占比從大到小依次為使用綠色、生產(chǎn)綠色、處置綠色；以生產(chǎn)綠色二級指標為例，權(quán)重占比從大到小依次為生產(chǎn)過程節(jié)能水平、碳減排貢獻度、原材料的環(huán)保性能、生產(chǎn)企業(yè)環(huán)保認證。

2.3 模型應(yīng)用

以上所有指標權(quán)重確定后，選擇相關(guān)專業(yè)的專家對環(huán)保設(shè)備的環(huán)保效益指標進行打分，可設(shè)置每個指標滿分10分，所得分數(shù)在與指標權(quán)重相乘，得到每個指標最終分數(shù)，將相應(yīng)二級指標分數(shù)相加，再與生產(chǎn)、使用、處置權(quán)重相乘，從而得到其最終分數(shù)，生產(chǎn)、使用、處置綠色分數(shù)之和，即為環(huán)保效益分數(shù)。以此類推，可以得到技術(shù)成熟度分數(shù)，從而可以確定某環(huán)保設(shè)備在差異性分析模型的位置，然后選擇技術(shù)成熟度和環(huán)保效益綜合評價最優(yōu)的設(shè)備進入公司環(huán)保設(shè)備備用庫，以供未來環(huán)保設(shè)備替代選擇。

3.結(jié)語

隨著國家“雙碳”戰(zhàn)略的落實，綠色低碳發(fā)展在城市電網(wǎng)發(fā)展中位置越來越重要，環(huán)保設(shè)備逐步全面替代必然成為未來發(fā)展趨勢之一。開展環(huán)保設(shè)備替代，逐步使用環(huán)保設(shè)備，提高公司電網(wǎng)綠色低碳發(fā)展是電網(wǎng)企業(yè)未來重點發(fā)展方向，構(gòu)建環(huán)保設(shè)備降碳技術(shù)差異性分析模型，是企業(yè)進行環(huán)保設(shè)備替代選擇的基礎(chǔ)和前提。本文中，基于AHP 方法建立的環(huán)保設(shè)備差異性分析模型，經(jīng)過調(diào)研和研究，提取了影響設(shè)備環(huán)保的關(guān)鍵因子，對電網(wǎng)環(huán)保設(shè)備替代選擇具有實際參考價值和應(yīng)用意義。