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摘要：西藏高原供暖保障是人们安全过冬的刚性需求,本文结合实际案例,在传统的煤、油、电供暖热源方案的基础上,引入地下水源热泵、超低温空气源热泵和太阳能热泵3种清洁能源供暖技术方案,通过建立西藏高原清洁能源供暖方案综合评价模型,运用SPSSAU软件进行计算分析,从而方便、快捷、准确地得出结论。
关键词：SPSSAU；供暖方案；综合评价
Application of SPSSAU Software in Comprehensive Evaluation of Clean Energy Heating Scheme in Tibet Plateau
ZHAO Bo
(Army Logistics University of PLA,Chongqing 401331)
【Abstract】：The heating guarantee of Tibet Plateau is the rigid demand for people to spend the winter safely.Combined with practical cases,based on the traditional coal,oil and electric heating heat source scheme,this paper introduces three clean energy heating technical schemes:Underground water source heat pump,ultra-low temperature air source heat pump and solar heat pump.By establishing the comprehensive evaluation model of clean energy heating scheme in Tibet Plateau and using SPSSAU software for calculation and analysis,it is convenient,fast and convenient draw accurate conclusions.
【Key words】：SPSSAU;heating scheme;comprehensive evaluation
0引言
西藏地区被称为“世界屋脊”,平均海拔在4000m以上,由于气候严苛、冬季漫长,供暖保障是人们安全过冬的刚性需求,受社会经济发展条件限制,传统的煤、油、电供暖热源,无论在生态性、经济性、稳定性、安全性上都难以满足当前供暖保障需要,亟待安全可靠、环保清洁、节约高效的清洁能源供暖技术,有效解决供暖难题。西藏高原太阳能、地热能、水资源等自然能源禀赋优异,近年来,广泛兴起开发利用高原地区丰富的清洁能源热潮,涌现出水源热泵、太阳能热泵、空气源热泵、多能互补供热系统等一大批新型供暖热源技术[1]。由于清洁能源供暖热源种类多、初期投资大、技术复杂程度高、寿命周期成本构成复杂,为确保经济效益和社会效益,本文建立西藏高原清洁能源供暖方案综合评价模型,运用先进的在线智能SPSSAU软件,通过实际案例进行计算分析,从而为综合评价中数据的准确性、可靠性和便捷性提供解决方案。
1建立综合评价模型
1.1构建评价体系
本文综合采取文献统计法、理论分析法和专家咨询法来确定西藏高原清洁能源供暖方案综合评价指标,即：一级指标4个：经济性、技术性、环保性、特殊性；二级指标12个：建设投资、供暖直接费、折旧和维保费、技术成熟性、运行稳定性、维护方便性、环保政策响应性、运行能源消耗、系统碳排放、可部署性、保障弹性和安全性[2]。
1.2构造初始矩阵
假设有m个备选供暖方案,令X为综合评价的方案集,即
假设有n个评价指标,令B为综合评价的指标集,即
评价指标的综合权重向量为：
并且满足
在评价指标B的作用下,假设方案X取值为Xij,则构造初始矩阵为[3]
1.3 SPSSAU软件应用方法
1.3.1数据处理
在初始矩阵中,各项指标的数值存在不同量纲或量级的情况,相互之间无法直接比较和计算,因此在综合评价之前,需要对初始矩阵数据进行规范化处理,通常分两步完成,即：
第一步,运用向量平方和归一化法,得到去量纲化的初始矩阵：
第二步,运用向量求和归一化法,得到最终列向量归一化的初始矩阵：
操作步骤：
(1)数据上传：进入SPSSAU在线平台,点击“上传数据”,上传原始数据的Excel表；
(2)数据处理：将上传的原始数据拖入“批量选中处理”栏,点击“数据处理”—“生成变量”；
(3)去量纲化：在“生成变量”栏中选择“平方和归一化”,点击“确认处理”,即得出去量纲化的初始矩阵；
(4)归一化：在“生成变量”栏中选择“求和归一化”,点击“确认处理”,即得出归一的初始矩阵[4]。
1.3.2数据分析
本文在计算主观权重的过程中采取的是层次分析法,计算得出的主观权重向量W1,即
并且满足
本文在计算客观权重的过程中采取的是熵权法,计算得出的客观权重向量W2,即
并且满足
采取乘法求和归一化的方法对主观权重向量与客观权重向量值相拟合,从而得到综合权重向量Wj为
式中：W1为主观权重向量,W2为客观权重向量。操作步骤：
(1)层次分析法：点击“综合评价”—“AHP层次分析”,根据判断矩阵阶数选择相应数字,在指标栏中输入实际数值,点击“开始分析”,即得到通过层次分析法得出的主观权重；
(2)熵值法：点击“综合评价”—“熵值法”,在筛选样本中选中相应的归一化初始矩阵数值并拖入到右侧分析栏,点击“开始分析”,即得到通过熵值法得出的客观权重；
(3)综合权重：在Excel表中输入上述得到的主观权重和客观权重,上传至“我的数据”中,在“生成变量”栏中选择“求和归一化”,点击“确认处理”,即得出综合权重[5]。
2案例分析
根据驻日喀则岗巴县某驻地供暖需求,着眼当地能源能源保障实际,该项目主要设计了地下水源热泵、超低温空气源热泵和太阳能热泵3种清洁能源供暖方案,基于建立的综合评价模型,运用SPSSAU软件对进行综合评价分析。
2.1项目概况
项目位于西藏自治区日喀则市岗巴县,基准海拔4720m。占地面积20公顷,总建筑面积20140m2,根据相关标准,供暖面积共12300m2,主要包括办公用房、食堂、公寓住房、加油站站房、制供氧和水电设备房、库房的值班室和充电间等。
(1)气候情况。驻地属高原半干旱季风气候区。驻地气候干湿分明,夏季雨水充沛集中,温暖湿润,冬季干冷,日照充足。年平均气温1.5℃,最热月为7月,平均气温9.2℃,最冷月为1月平均气温-8℃,最大冻土深度160cm。极端最低气温-21.3℃。
(2)太阳能资源情况。驻地为全国日照资源I类区域,年平均日照时数3200h。最大日辐射值为23.7MJ/m2,出现在3月上旬；最小日辐射值为7.7MJ/m2,出现在2月上旬,供暖期太阳日平均总辐射为16.5MJ/m2。
(3)地下水资源情况。根据地质详勘,驻地场区内主要含水层为炭质页岩层,地下水位年变化幅度为1.0~2.5m,地下水出水温度为11.0℃~11.5℃。经现场抽水试验,110mm孔径下,小时出水量为5.86m3/h,日出水量为140.57m3/D,影响半径77.9m[6]。
2.2 SPSSAU软件综合应用
2.2.1初始矩阵规范化
通过前节对供暖热源方案各指标的计算分析,现将各指标的原始数据进行汇总,如表1所示。
根据3个供暖热源方案各指标数据,建立初始矩阵：
按照SPSSAU软件数据处理操作步骤,将X进行去量纲化处理得到矩阵Y：
2.2.2主观权重计算
一级指标层有经济、技术、环保、特殊4个评价指标,各一级指标分别有3个二级指标,采用专家咨询法,征询10名专家对某一指标权重的判断意见,取平均值。在评价指标体系基础上,采取两两比较排序得到比较矩阵,先分别计算各级指标的权重值,再确定各指标在总目标中的权重值。
按照SPSSAU软件数据分析操作步骤,计算层次分析法AHP的主观权重,计算结果如表2所示。
综上所述,二级指标相对于总目标的主观权重向量为W1,则
W1=(0.109,0.109,0.055,0.031,0.08,0.07,0.047,0.026,0.014,0.153,0.065,0.241)T
2.2.3客观权重计算
西藏高原某分散营区清洁能源供暖方案共有3个,按照SPSSAU软件数据分析操作步骤,计算熵值法的客观权重,计算结果如表3所示。
综上所述,二级指标相对于总目标的客观权重向量为W2,则
2.3评价结果分析
根据主客观权重向量,可以计算出综合权重向量,即：
式中：W1,j—主观权重向量,W2,j—客观权重向量,按照SPSSAU软件操作步骤,将主客观权重计算结果带入计算可得,综合权重向量W为：
W=(0.124,0.133,0.074,0.038,0.098,0.023,0.055,0.030,0.016,0.080,0.034,0.294)T
综合权重结果分析,安全性作为供暖保障的首要关注点,自然成为供暖热源评价的最重要指标,权重达到0.294；对清洁能源建设项目而言,因吸收清洁能源作为供暖热能,使其寿命周期内每年供暖运行费用大幅降低,这一特性是其与常规能源热源相比的最大优势,因此,该指标凸显了热源选型的重要关注点所在,权重达到0.133；建设投资指标表征供暖热源一次性投入的多少,决定热源选型能否获得足够经费支撑,权重为0.124,也直接反映了其重要性；按后续权重由大到小稳定可靠性、可部署性、折旧和维保费用、环保政策响应度等分别衡量了在热源选型中关注因素重要性的排序,与工程实践情况基本相符。
3结语
本文从西藏高原供暖保障刚性需求、清洁能源资源禀赋优异引入,建立了西藏高原清洁能源供暖方案评价指标体系和综合评价模型,结合实际案例,提出了地下水源热泵、超低温空气源热泵和太阳能热泵3种清洁能源供暖热源方案,运用SPSSAU软件进行综合评价从而得出结论,通过综合应用SPSSAU软件,可以大大提高计算效率,方便准确地获得分析结果。
参考文献
[1]董晓冬.西藏清洁能源供暖发展浅析[J].西藏科技,2020(2):22-23+29.
[2]张亮.不同热源供暖性能的比较与评价研究[D].西安:西安建筑科技大学,2010.
[3]常利强,周泰.拉萨区域供暖能源适宜性分析[J].江西建材,2017(13):16+22.
[4]严海珍.SPSSAU软件在调查问卷分析中的应用[J].汽车维护与修理,2018(9):39-41.
[5]王泽霖,杨君莹,张鹏晓,等.基于SPSSAU软件的玻璃体切割联合眼内填充术后患者护理效果影响因素分析[J].软件,2020,41(11):50-52+58.
[6]朱国平.西藏清洁能源开发利用的思考[J].经济研究导刊,2019(5):59-61+143.
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