工业锅炉节能方案的综合评价体系及其构建方法与流程

本发明属于节能环保技术领域，具体涉及一种工业锅炉节能方案的综合评价体系及其构建方法。

背景技术：

锅炉作为能源消耗大户，每年消耗燃料量巨大。截止2015年底，中国特种设备检测研究院对我国锅炉数量与能源使用统计分析结果显示，我国锅炉总数量为57.92万台，其中工业锅炉56.53万台，10t/h以下锅炉占总台数的80％左右，燃煤锅炉则占总台数的70％左右。结合我国能源消费总量情况，我国工业锅炉每年消费燃煤占全国煤炭消耗量的15％，即年消耗标煤约4亿吨。但是我国工业锅炉整体效率偏低，虽然设计效率一般达到72-85％，但实际运行效率多在60-70％之间，尤其是燃煤工业锅炉比国外同类型锅炉运行效率低达10-20％。因此，若能采取合理手段提高燃煤锅炉运行热效率10-15％，预计至少可为国家实现每年节约0.5亿吨燃煤，氮氧化物nox、二氧化硫so2和烟尘等污染物排放对应减少，经济效益与社会效益都甚为可观。

为响应国家政策号召，满足市场节能需求，我国近年来工业锅炉节能技术有所发展，目前国内外较为典型的工业锅炉节能技术主要有以下几大类：

(一)锅炉燃烧技术改良节能，包括改造炉拱调节炉内高温区分布、分层燃烧提高燃烧效率、煤粉复合燃烧提高劣质燃煤燃烧质量、合理送风调节燃烧、燃烧自动化适应锅炉的不同运行工况等，这些方法主要都是保证燃料充分高效燃烧，降低飞灰、炉渣等可燃物含量，控制排烟温度，从而提高锅炉热效率。

(二)烟气系统余热回收节能，包括碳钢、铝合金、不锈钢、石墨等各类材质的烟气尾部余热回收装置、热管余热回收技术、实现余热与凝结水双项回收的冷凝锅炉技术等，该类节能技术主要通过降低锅炉排烟温度，减少锅炉排烟热损失，进而提高锅炉热效率。

(三)汽水系统节能，例如适应锅炉波动负荷节能的蓄能装置、凝结水与废蒸汽回收等方式，通过在汽水系统的能源合理收集与利用，以相同的能源投入得到更多产出回报，提高能源的综合利用效率。

(四)水处理技术促进节能，通过除垢阻垢技术提高受热面换热效率、减少排污或排污水热能利用等技术，减少锅炉热损失等。

(五)辅机设备节电方向，包含选用高效节能型的锅炉鼓、引风机和给水泵、电机变频调速技术的应用等，都是通过减少锅炉配套辅机的用电量，实现锅炉系统耗电量的减少。

(六)锅炉运行维护促进节能，包括锅炉自动化控制技术、锅炉满负荷运行、定期清除积灰、预防跑冒滴漏、合理保温等，有的措施是提高锅炉能源产出与能源投入的比值，有的措施则直接减少锅炉运行的散热损失。

(七)其他节能技术，例如自动真空除氧代替传统热力除氧，减少锅炉除氧用蒸汽，从而增加锅炉蒸汽产出。

目前国内外对锅炉，尤其是其能源利用开展了一定的评价研究，但评价多是对整个行业或者较大范围内的能源效率评价，或者是单一着眼于某次节能改造后锅炉的能源利用效率评价，评价对象的主体主要是能源或者是锅炉本身，缺少对当前迅速发展的锅炉节能技术综合评价，无法对种类繁多、厂家不一的节能产品进行全面化、比较性的评价。

国外开展能源效率评价指标体系研究起步较早，由于研究主体的不同，各国的研究方向和研究成果也有所不同。例如，欧盟能源效率将成员国之间能源效率比较作为评价目标和落脚点，指标体系框架包括能效指数、能耗强度、单位能耗比、扩散指标、目标及调整指标等，涉及交通运输业、服务业、工业、居民生活等多个领域的能效指标，从宏观层面和微观层面多个角度完成全国及行业范围内的能源效率利用水平的衡量；英国能源评价指标体系以环境友好、可靠的能源供应、消除家庭能源贫困、建立竞争性的能源市场等四个基本目标作为能源发展的评价目标，在提出能源可持续发展政策的同时构建了较为系统的能源指标体系，将指标因素分为主要指标、支持指标和背景指标三大类，涉及43个子指标，如燃料的可获得性、能源消费总量、单位能耗强度等；世界能源理事会建立的能源效率评价指标体系从区域角度和全球角度进行国家之间的能源利用效率和各国节能政策的比较，考虑因素以经济活动和技术水平为主，涉及23个分指标，用来评价经济领域或行业范围内的能源效率问题。上述虽然针对国家或者地区的能源利用效率评价研究设计指标较为全面，综合考虑了技术水平、经济结构、社会观念等因素，做到从经济、社会、环境多个角度全面系统地构建各评价指标，但是该评价体系直接应用于锅炉节能技术(产品)的综合评价仍存在以下问题：(1)评价对象从能源的利用效率到锅炉节能技术产品的优劣，综合评价相应选取的评价指标变化较大，英国能源评价指标体系更多针对国民能效消费基数等统筹均化的因素，世界能源理事会建立的能源效率评价指标体系则更多涉及对某项技术的经济性、市场性等个体化细节因素考虑；(2)国家或地区的能源效率评价采用的方法较为单一，多是对具体某一因素的量化比较分析，未使用层次分析、模糊算法等当前较为通用综合评价方法；(3)国家或地区的能源效率评价研究初衷多是合理评估本国或国际间能源的利用情况和可持续发展，因此评价结论中全国及行业范围内的能源效率利用水平、单位能耗强度等，与节能技术评价中的分值化、比较性输出需求背道而驰。

我国学者近年开展的能源效率评价研究，将对象集中在电站锅炉、集中采暖、企业能耗等多个方面。例如，有人在对我国火力发电厂节能现状和节能管理进行分析的基础上，将节能效果、节能潜力、电厂能效改善质量评价及可持续节能能力等纳入到火电厂的节能管理评价指标体系中；或者借鉴国外电站锅炉改造项目的评价方法，结合中国国情转变成具体评价指标，用于国内的电站锅炉改造项目的综合评价。此外，结合目前国家对企业能耗管理的要求日益提高，有些专家在分析企业能耗特征的基础上，构建评价指标体系和能耗预测模型，完成对企业能耗的综合评价。总体说来，国内对电站锅炉一类的能源效率评价研究正向全面性、整体性不断完善，多数考虑节能、环保、经济等多个方面的评价需求，并且在评价方法上呈现出多样性和针对性，多层次模糊综合评价、二叉树分类算法、数据包络分析法、灰色关联综合评价、回归分析方法等近年来综合评价中得到认可度较高的方法均有所涉及，各类研究成果中尤其以对电站锅炉的能效综合评价的完成度较高，华电集团完成《火力发电厂节能评价体系》一书，对火电厂节能评价划分为耗煤相关指标、耗水相关指标、材料消耗、能源计量四类大指标下包含锅炉指标、轮机指标、补水率、计量检测率、酸碱耗等具体54个小指标，通过对大小指标的权重划分及结果评估，最终完成对火力发电厂的节能评价。目前电站锅炉或企业能效评价中的指标和评价方法，其应用与工业锅炉节能技术产品存在明显局限性。虽然一些较为成熟的评价体系指标虽有参考性，却借鉴性不足。如电站锅炉的节能评价指标很多无法适用于工业锅炉，更无法对应到工业锅炉节能技术(产品)的评价。电站锅炉自动化、大型化、连续性的指标工业锅炉基本不需考虑，而工业锅炉管理水平、自动化水平、部件稳定性相对较低，对应考虑部件细节指标无法在电站锅炉节能评价指标中找到对应项，至于更进一步的工业锅炉节能技术，其自身经济性、市场推广性、地区适应性等指标因素更是无从谈起。指标的变化与调整导致各类权重系数的相应变化，最终导致无法准确完成对各类节能技术的综合评价与比较。

另外，为规定工业锅炉系统能效评价活动的原则、工作程序、评价内容和要求，国家能源局发布《工业锅炉系统能效评价导则》，标准介绍通过采集和分析系统设计、运行、能源利用、运行数据等过程的信息资料，确定系统运行能效状况，识别节能机会并评价其节能效果，为工业锅炉使用单位采取节能措施提供技术支持，以达到优化系统能源使用、降低能源消耗目的的一套工业锅炉能效评价方法。该方法对工业锅炉系统数据进行分析评价时，基于所采集数据的能量平衡(适当时，建立物料平衡)，结合现场采集测试数据、系统上已配置的监测仪器数据和系统运行记录等核查方法，重点计算确定待评价工业锅炉系统出力(输出热量)、热能品质和能耗(单位热量能源能耗值)和排放量，以受评单位期望系统达到的出力、热能品质、效率和能耗或原系统设计参数作为评价目标，比较分析后给出相应的节能实施建议，确定所需能效改进措施，并对节能措施进行财务分析。但是《工业锅炉系统能效评价导则》中针对工业锅炉的基础调研参数较多，对于评价工业锅炉节能技术或产品的节能效果有一定帮助，但由于评价对象是工业锅炉而不是节能产品，因此在产品的经济性和市场性等评价方面缺乏指导性的评价指标，此外该方法还存在以下问题：(1)该导则中为明确规定具体的评价方法、标准、软件及模型，只需在评价报告中说明即可。因此依据不同的测试方法和评价方法可能对同一锅炉得出不同评价结果，尤其是目前工业锅炉节能技术评价中所采用的评价方法和衡量标准的准确性有待进一步讨论，一些长期从事热工测试的专家就曾经指出目前的《gb/t10180-2003工业锅炉热工性能试验规程》等中的相应测试条件大都很难满足；(2)该评价重点针对工业锅炉的能效情况，未采用电站锅炉综合评价中的指标分级和权重划分的思路，因此评价或者评级仅是以特殊性的测试数据作为评审资料进行评分，无法实现目前综合评价中的要求的全面准确评价。

由此可见，节能技术不断发展，并相继研发出各类节能产品，品种繁多，但各单位对燃煤工业锅炉节能方案的特点各执一词，研究深度多止于开发试验阶段或者验证定性阶段，研究结论中定性指标多、定量指标少，技术性指标多、经济性指标少，特殊性指标多、普遍性指标少，没有统一的评价方法对工业锅炉节能方案的适用性、经济性和推广性进行综合评价。

因此，需要建立一套工业锅炉节能方案的综合评价体系，实现对多类工业锅炉节能技术从评价指标整理确立、指标问卷衡量权重、指标因素隶属度划分、评价结果软件化输出等一系列评价步骤，最终从节能效果、经济性、安全与环保、市场推广性等多个方面综合评价比较不同类型或厂家的锅炉节能方案。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种工业锅炉节能方案的综合评价体系及其构建方法，完成对节能技术或产品的节能效果、经济性、安全与环保、市场推广性的分项评分和综合评分的多层多方面评分格局，有利于对不同类型、不同厂家的节能方案的比较分析，进而得出对工业锅炉既有针对性又有全面性的评价结果。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种工业锅炉节能方案的综合评价体系，包括三个阶段：前期指标的确立与权重分配、中期逐级指标的模糊综合评价并输出高级别综合评价结果、后期应用综合评价体系软件输出评估结果。

其中，所述的三个阶段对应如下步骤：

(1)针对工业锅炉节能方案，构建综合评价体系的多层评价指标集；

(2)多层评价指标集中各指标的权重分配；

(3)按照隶属度函数构造工业锅炉节能方案中各指标对应的单指标模糊评价矩阵r；

(4)针对步骤(1)中的多层评价指标集，结合步骤(3)中单指标模糊评价矩阵r，逐级完成模糊评价，输出高级别综合评价结果；

(5)将相关指标参数的调研与测量值输入综合评价体系软件，直观的反映工业锅炉节能方案的优劣势，验证与优化工业锅炉节能方案。

其中，步骤(1)中，所述多层评价指标集为三层评价指标集，包括以综合评价结果为最终目标的一级指标、二级指标和三级指标，其中，

所述一级指标包括节能效果、经济性、安全与环保和市场推广性；

所述节能效果的二级指标包括节煤、节电和节水；所述经济性的二级指标包括价格成本、时间成本和节能效益；所述安全与环保的二级指标包括安全和环保；所述市场推广性的二级指标包括布置适应性、锅炉适应性、加工要求和应用经验；

所述节煤的三级指标包括节能前每吨蒸汽耗煤量、燃煤低位发热值、每吨蒸汽耗煤减少量；所述节电的三级指标包括节能前每吨蒸汽耗电量和每顿蒸汽耗电变化量；所述节水的三级指标包括节能前每吨蒸汽耗水量和每吨蒸汽耗水变化量；

所述价格成本的三级指标包括设备采购成本、设备预期使用寿命、保修时间、安装改造成本、设备到期回收成本；所述时间成本包括安装改造时间和设备检修周期；所述节能效益包括每吨蒸汽能源开支减少、年运营人员及维修成本、节能投资预期回收年限；

所述安全的三级指标包括对安全运行管理影响、对锅炉设备安全性影响和对操作人员安全性影响；所述环保的三级指标包括烟气排放物、废水排放量、废渣排放量和噪声分贝；

所述布置适应性的三级指标包括空间适应性、用水用电要求和温湿度要求；所述锅炉适应性包括锅炉结构、燃烧设备、锅炉压力和锅炉出力；所述加工要求包括资质要求、加工设备、生产规模和原材料来源；所述应用经验包括应用台数、测试报告、政策扶植和自主知识产权。

其中，步骤(2)的具体过程为：对每一级指标相对于它所属的上一级指标的重要性进行两两比较，结合指标对比标度参考表对各指标进行重要性判读，建立判读矩阵，利用和积法计算出各矩阵的最大特征根λ及其对应的特征向量ω，求出各个指标的权重值，然后将判读矩阵的一致性程度与各类别的类容量所表达的信息大小结合起来确定综合权重，最终每级指标对应形成权重集a＝{aq1，aq2，……，aqm}。

其中，步骤(3)中，所述隶属度函数如式(ⅰ)

其中，fij表示第i个因素被评为第j个评价等级的总次数，

工业锅炉节能方案评价的每个指标考虑所有可能结果，主要划分为a、b、c、d范围，如工业锅炉节能方案的节煤指标下的三项因素依次对应a、b、c范围，按照式(ⅰ)的隶属度函数构造节能指标对应的单指标模糊评价矩阵r如式(ⅱ)

其中，步骤(4)中，在步骤(3)的单指标评判矩阵r和步骤(2)的权重集a确定的情况下，利用模糊复合算子来计算对应三级指标因素的三级评价结果，如式(ⅲ)

其中，

然后将各组三级评价结果组成矩阵与二级指标权重集进一步复合运算，得出相应的二级评价结果，如式(ⅳ)

从而得出二级指标的单项评分格局，再进一步与一级指标确定的权重集进行复合计算，最后得出该工业锅炉节能方案的最终综合评分。

其中，步骤(5)的具体过程为：在利用综合评价体系模型建立的软件内逐层输入工业锅炉节能方案的指标因素，直接输出对该工业锅炉节能方案的总体评估的各种指标的定量评价。

本发明实施例还提供一种上述的工业锅炉节能方案的综合评价体系的构建方法，包括如下步骤：

(a)现有节能技术与评价体系调研与分析；

(b)确定工业锅炉节能方案的评价体系各指标要素的权重、开展评价指标定量化研究，并形成相关指标、方法标准以及指导文件；

(c)构建工业锅炉节能方案的综合评价体系模型；

(d)开发工业锅炉节能方案的综合评价体系软件；

(e)结合国内外现有节能技术(产品)的相关数据，验证与优化工业锅炉节能方案的综合评价体系软件；

(f)形成工业锅炉节能方案的评价方法标准。

其中，所述的构建方法包括如下具体步骤：

(ⅰ)调研多种节能技术与评价体系，确立多层指标

对国内外燃煤工业蒸汽锅炉各种节能技术(产品)进行全面调研分析，从燃烧技术、烟气余热回收、汽水系统、水处理技术、辅机节电等几大类着手，收集分析各种节能技术自身特征指标及水平、对锅炉系统的影响指标、市场推广程度，同时调研分析国内外相关行业各种评价体系，为评价体系研究提供借鉴，最终构建对工业锅炉节能方案综合评价的多层评价指标集；

(ⅱ)各层评价指标的权重研究

将每层指标利用层次分析法(analytichierarchyprocess，简称ahp)进行指标权重划分，在多层评价指标集建立的基础上，建立判断矩阵，进行本层次指标与上层次有关指标之间相对重要性的比较，通过两两比较，得出高一级层次的某指标对低一级层次相关指标的相对重要性，比较结果通过引入指标对比标度参考表中的标度来表示；

建立判断矩阵后，利用和积法计算出各矩阵的最大特征根λ及其对应的特征向量ω，求出各个指标的权重值，并用cr＝ci/ri进行一致性检验，ci为一致性指标，ri为判断矩阵的平均随机一致性指标，cr为一致性比例；

当cr＜0.1时，则认为判断矩阵的一致性是可以接受的，否则应对判断矩阵进行适当修改；

收集业内锅炉热工测试、节能技术研究等多方面专家问卷筛选整理后，通过对其进行聚类分析，从而将个体排序向量，主要是λ值大小划分为不同的类别，同一类别中的个体排序向量具有相同的置信因子，由此有以下权重系数确定原则：类容量较大的类中个体排序向量所表达的评价信息符合较多评价者的意见，对应的专家应赋以较大的权重系数；类容量较小的类中的个体排序向量所对应的专家应赋以较小的权重系数；

专家构造的判断矩阵的一致性程度与各类别的类容量所表达的信息大小结合起来确定专家的综合权重，最终每级指标对应形成权重集a＝{aq1，aq2，……，aqm}；

(ⅲ)构造隶属度函数

统一按照层次分析与专家综合权重相结合的思路，对一级至多级指标的权重进行问卷与划分后，对被评价的节能方案的单一指标，即最低级指标进行量化，按照拟定的评价语集v＝{v1，v2，v3，v4}＝{优秀、良好、一般、较差}，收集专家对不同的定量与定性指标的评价结果，基于专家经验和模糊统计的基本原理构造成隶属度函数：

其中，fij表示第i个因素被评为第j个评价等级的总次数；

工业锅炉节能方案评价的每个指标考虑所有可能结果，主要划分为a、b、c、d范围，如某项节能技术的节煤指标下的三项指标依次对应a、b、c范围，按照相应的隶属度函数构造该节能方案的节煤指标对应的单制备模糊评价矩阵如下：

(ⅳ)逐级完成模糊综合评价，输出高级别综合评价结果

单因素评判矩阵r和权重集a确定的情况下，利用加权平均型综合算子来计算对应上一级各指标的综合评判结果，

其中，

因此将单级模糊综合评估矩阵与三级指标的权重集复合运算得出低级别模糊综合评价结果bq，将各组三级评价结果组成矩阵bb与二级指标权重集a’进一步复合运算，得出相应的二级综合评价结果：

从而得出对综合节能效果的单项评分格局，再进一步与一级指标确定的权重集进行复合计算，最后得出工业锅炉节能方案的最终综合评分；

(ⅴ)综合评价体系的软件化研发与优化

基于构建的综合评价体系模型，开发通用评价信息系统软件，最终将评价体系形成软件工具，将模型内容设计成一个具有互动性的软件界面，在所需指标调研和参数完整的基础上，甚至可由非专业的人员输入，即可通过内嵌算法输出评价结果；

通过与燃煤工业锅炉节能技术开发企业和用户的协作，针对国内外现有的锅炉节能技术(产品)，分别按规范建立实际应用的数据采集点，对每项节能技术进行数据的采集，进而利用建成的体系软件进行评价，通过多项技术、多种工况、多次测评等方式，对体系软件的评价结果进行比较和验证，并且不断根据实际情况和专家意见，对模型指标、权重、计算方法进行调整和优化，最终完善工业锅炉节能方案的评价体系模型、指标体系及相关的评价软件，形成工业锅炉节能方案的综合评价体系。

其中，步骤(ⅰ)中，所述多层指标集为三层评价指标集，包括以综合评价结果为最终目标的一级指标、二级指标和三级指标，其中，

所述一级指标包括节能效果、经济性、安全与环保和市场推广性；

所述节能效果的二级指标包括节煤、节电和节水；所述经济性的二级指标包括价格成本、时间成本和节能效益；所述安全与环保的二级指标包括安全和环保；所述市场推广性的二级指标包括布置适应性、锅炉适应性、加工要求和应用经验；

所述节煤的三级指标包括节能前每吨蒸汽耗煤量、燃煤低位发热值、每吨蒸汽耗煤减少量；所述节电的三级指标包括节能前每吨蒸汽耗电量和每顿蒸汽耗电变化量；所述节水的三级指标包括节能前每吨蒸汽耗水量和每吨蒸汽耗水变化量；

所述价格成本的三级指标包括设备采购成本、设备预期使用寿命、保修时间、安装改造成本、设备到期回收成本；所述时间成本包括安装改造时间和设备检修周期；所述节能效益包括每吨蒸汽能源开支减少、年运营人员及维修成本、节能投资预期回收年限；

所述安全的三级指标包括对安全运行管理影响、对锅炉设备安全性影响和对操作人员安全性影响；所述环保的三级指标包括烟气排放物、废水排放量、废渣排放量和噪声分贝；

所述布置适应性的三级指标包括空间适应性、用水用电要求和温湿度要求；所述锅炉适应性包括锅炉结构、燃烧设备、锅炉压力和锅炉出力；所述加工要求包括资质要求、加工设备、生产规模和原材料来源；所述应用经验包括应用台数、测试报告、政策扶植和自主知识产权。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

1.本套全面综合的燃煤工业锅炉节能方案评价体系，对工业锅炉的节能技术(产品)从安全、节能、经济、可推广性等方面进行综合评价，突破现有从节能单方面定性评价节能技术(产品)的局限性，形成定性、定量相结合，技术与市场相结合，安全与节能相结合的多元评价指标模型。通过研究确定评价体系所需的各项指标的评价标准，针对不同类别技术或产品进行量化，并将筛选出的各项指标与评价方法关系化，使得体系模型既能独立的反映出节能技术自身的特点，又能全面的体现出节能技术的水平、适用性、经济性和可推广性，同时将影响评价的人为因素减少到最低，使节能技术(产品)评价体系做到客观、科学、合理，促进工业锅炉节能技术产业化的良性发展。

2.工业锅炉节能方案综合评价体系的建立，还将减少节能技术发明或者改进时大量人员讨论鉴定的浪费。通过相关指标参数的调研与测量，输入利用评价体系模型建立的软件，迅速直观的反映节能技术(产品)的优势与劣势，能同时为节能技术(产品)提供企业、鉴定单位、使用企业三方节省费用开支。

3.本综合评价体系中选取的评价指标严密切合工业锅炉节能技术的特点，针对性较强，此外在指标权重与因素隶属度函数的确定过程中，不仅运用了目前普适性较强的层次分析法，且结合行业内众多专家问卷的评判与筛选，切实保证评价数据的公正与合理性，最终通过模糊综合评价方法，完成对节能技术或产品的节能效果、经济性、安全与环保、市场推广性的分项评分和综合评分的多层多方面评分格局，有利于对不同类型、不同厂家产品与技术的比较分析，目前国内应尚无其他方法能完成此类工业锅炉节能技术产品的评估。

附图说明

图1为本发明中综合评价体系的构件流程图；

图2为本发明中三级评价指标集的示意图；

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一种工业锅炉节能方案的综合评价体系的构建方法，包括如图1所示的如下流程步骤：

(a)现有节能技术与评价体系调研与分析；

(b)确定工业锅炉节能方案的评价体系各指标要素的权重、开展评价指标定量化研究，并形成相关指标、方法标准以及指导文件；

(c)构建工业锅炉节能方案的综合评价体系模型；

(d)开发工业锅炉节能方案的综合评价体系软件；

(e)结合国内外现有节能技术(产品)的相关数据，验证与优化工业锅炉节能方案的综合评价体系软件；

(f)形成工业锅炉节能方案的评价方法标准。

所述的构建方法包括如下具体步骤：

(ⅰ)调研多种节能技术与评价体系，确立多层指标

对国内外燃煤工业蒸汽锅炉各种节能技术(产品)进行全面调研分析，从燃烧技术、烟气余热回收、汽水系统、水处理技术、辅机节电等几大类着手，收集分析各种节能技术自身特征指标及水平、对锅炉系统的影响指标、市场推广程度(市场适应性、市场占有率、市场覆盖率、推广效果、推广办法、影响因素等)，同时调研分析国内外相关行业各种评价体系，为评价体系研究提供借鉴，最终构建对工业锅炉节能方案综合评价的多层评价指标集，本发明中构建了如图2所示的三层评价指标集，包括以综合评价结果为最终目标的一级指标、二级指标和三级指标，其中，

所述一级指标包括节能效果、经济性、安全与环保和市场推广性；

所述节能效果的二级指标包括节煤、节电和节水；所述经济性的二级指标包括价格成本、时间成本和节能效益；所述安全与环保的二级指标包括安全和环保；所述市场推广性的二级指标包括布置适应性、锅炉适应性、加工要求和应用经验；

所述节煤的三级指标包括节能前每吨蒸汽耗煤量、燃煤低位发热值、每吨蒸汽耗煤减少量；所述节电的三级指标包括节能前每吨蒸汽耗电量和每顿蒸汽耗电变化量；所述节水的三级指标包括节能前每吨蒸汽耗水量和每吨蒸汽耗水变化量；

所述价格成本的三级指标包括设备采购成本、设备预期使用寿命、保修时间、安装改造成本、设备到期回收成本；所述时间成本包括安装改造时间和设备检修周期；所述节能效益包括每吨蒸汽能源开支减少、年运营人员及维修成本、节能投资预期回收年限；

所述安全的三级指标包括对安全运行管理影响、对锅炉设备安全性影响和对操作人员安全性影响；所述环保的三级指标包括烟气排放物、废水排放量、废渣排放量和噪声分贝；

所述布置适应性的三级指标包括空间适应性、用水用电要求和温湿度要求；所述锅炉适应性包括锅炉结构、燃烧设备、锅炉压力和锅炉出力；所述加工要求包括资质要求、加工设备、生产规模和原材料来源；所述应用经验包括应用台数、测试报告、政策扶植和自主知识产权。

(ⅱ)各层评价指标的权重研究

将每层指标利用层次分析法(analytichierarchyprocess，简称ahp)进行指标权重划分。ahp法不仅适用于存在不确定性和主观信息的情况，还允许以合乎逻辑的方式运用经验、洞察力和直觉，能够比较准确地衡量评价指标的相对重要性。

在多层评价指标集建立的基础上，建立判断矩阵，进行本层次指标与上层次有关指标之间相对重要性的比较，通过两两比较，得出高一级层次的某指标对低一级层次相关指标的相对重要性，比较结果通过引入指标对比标度参考表(表1)中的标度来表示；

表1

该指标体系共设计了三级指标，需要各位专家根据经验对每一级指标相对于它所属的上一级指标的重要性进行两两比较，并结合表中所给出的重要性级别进行打分勾选。例如：以下表所示的针对各一级指标相对于总指标的重要性对比，以一级指标(综合节能效果、经济性、安全与环保、市场推广性)为例，如果a(综合节能效果)比b(经济性)稍微重要，则在“稍微重要”栏下对应的位置填写“a”,反之，如果您认为b(经济性)比a(综合节能效果)明显重要，则可以在“明显重要”栏下对应的位置填写“b”，如果您认为a和b同等重要，则在“同等重要”栏下填写“ab”。

若某位专家得到以下问卷结果：

建立判断矩阵后，利用和积法计算出各矩阵的最大特征根λ及其对应的特征向量ω，求出各个指标的权重值，并用cr＝ci/ri进行一致性检验，ci为一致性指标，ri为判断矩阵的平均随机一致性指标，cr为一致性比例。

ahp法的平均随机一致性指标ri值

①n为判断矩阵的阶数。

当cr＜0.1时，则认为判断矩阵的一致性是可以接受的，否则应对判断矩阵进行适当修改。因此根据以上专家意见得到判断矩阵，可以得出cr为0.034，满足一致性比例要求，进而确定该专家建议一级指标权重比例为综合节能效果0.20552、经济性0.54096、安全与环保0.131316、市场推广性0.122203。

收集业内锅炉热工测试、节能技术研究等多方面专家问卷，通过判断矩阵筛选整理后，对可用问卷进行聚类分析，从而将个体排序向量，主要是λ值大小划分为不同的类别，同一类别中的个体排序向量具有相同的置信因子。也即同一类中的个体排序向量所表达的评价信息可以认为是相似的，而属于不同类别的个体排序向量所表达的评价信息可以认为不相似。由此有以下权重系数确定原则：类容量较大的类中个体排序向量所表达的评价信息符合较多评价者的意见，对应的专家应赋以较大的权重系数；类容量较小的类中的个体排序向量所对应的专家应赋以较小的权重系数。

专家构造的判断矩阵的一致性程度与各类别的类容量所表达的信息大小结合起来确定专家的综合权重，最终每级指标对应形成权重集a＝{aq1，aq2，……，aqm}。

(ⅲ)构造隶属度函数

统一按照层次分析与专家综合权重相结合的思路，对一级至多级指标的权重进行问卷与划分后，对被评价的节能技术或产品的单一指标，即第三级指标进行量化，按照拟定的评价语集v＝{v1，v2，v3，v4}＝{优秀、良好、一般、较差}，收集专家对不同的定量与定性指标的评价结果，基于专家经验和模糊统计的基本原理构造成隶属度函数：

其中，fij表示第i个因素被评为第j个评价等级的总次数。

工业锅炉节能方案评价的每个指标考虑所有可能结果，主要划分为a、b、c、d范围，如某项节能技术的节煤指标下的三项指标依次对应a、b、c范围，按照相应的隶属度函数构造该节能方案的节煤指标对应的单制备模糊评价矩阵如下：

(ⅳ)逐级完成模糊综合评价，输出高级别综合评价结果

单因素评判矩阵r和权重集a确定的情况下，利用模糊复合算子来计算对应上一级指标因素的综合评判结果。模糊复合算子有四种运算模型，本方法采取的是加权平均型综合算子进行运算。

其中，

因此将单级模糊综合评估矩阵与三级指标的权重集复合运算得出低级别模糊综合评价结果bq，将各组三级评价结果组成矩阵bb与二级指标权重集a’进一步复合运算，得出相应的二级综合评价结果：

如对节能效果评价通过节煤、节电、节水的权重集aa1＝{0.72，0.14，0.14}与低级别评判结果bb1进一步复合运算：

从而得出对综合节能效果的单项评分格局，再进一步将二级综合评价结果cc与一级指标确定的权重集a”进行复合计算，最后得出工业锅炉节能方案的最终综合评分。

(ⅴ)综合评价体系的软件化研发与优化

基于构建的评价体系模型，开发通用评价信息系统软件，最终将评价体系形成软件工具，将模型内容设计成一个具有互动性的软件界面，在所需指标调研和参数完整的基础上，甚至可由非专业的人员输入，即可通过内嵌算法输出评价结果；使该软件能够实现评价技术(产品)指标因素的逐层输入，完成渐进式多级指标体系的完善，最终直接输出对该技术(产品)的总体评估的各种指标(包括节能效果、适用性、市场可推广性、经济性等)的定量评价。

通过与燃煤工业锅炉节能技术开发企业和用户的协作，针对国内外现有的锅炉节能技术(产品)，分别按规范建立实际应用的数据采集点，对每项节能技术进行数据的采集，进而利用建成的体系软件进行评价，通过多项技术、多种工况、多次测评等方式，对体系软件的评价结果进行比较和验证，并且不断根据实际情况和专家意见，对模型指标、权重、计算方法进行调整和优化，最终完善工业锅炉节能方案的评价体系模型、指标体系及相关的评价软件，形成工业锅炉节能方案的综合评价体系。

根据上述的构建方法所构建的工业锅炉节能方案的综合评价体系包括三个阶段：前期指标的确立与权重分配、中期逐级指标的模糊综合评价并输出高级别综合评价结果、后期应用综合评价体系软件输出评估结果。

所述的三个阶段对应如下步骤：

(1)针对工业锅炉节能方案，构建综合评价体系的多层评价指标集；

(2)多层评价指标集中各指标的权重分配；

(3)按照隶属度函数构造工业锅炉节能方案中各指标对应的单指标模糊评价矩阵r；

(4)针对步骤(1)中的多层评价指标集，结合步骤(3)中单指标模糊评价矩阵r，逐级完成模糊评价，输出高级别综合评价结果；

(5)将相关指标参数的调研与测量值输入综合评价体系软件，直观的反映工业锅炉节能方案的优劣势，验证与优化工业锅炉节能方案。

步骤(1)中，所述多层评价指标集为三层评价指标集，包括以综合评价结果为最终目标的一级指标、二级指标和三级指标，其中，

所述一级指标包括节能效果、经济性、安全与环保和市场推广性；

所述节能效果的二级指标包括节煤、节电和节水；所述经济性的二级指标包括价格成本、时间成本和节能效益；所述安全与环保的二级指标包括安全和环保；所述市场推广性的二级指标包括布置适应性、锅炉适应性、加工要求和应用经验；

所述节煤的三级指标包括节能前每吨蒸汽耗煤量、燃煤低位发热值、每吨蒸汽耗煤减少量；所述节电的三级指标包括节能前每吨蒸汽耗电量和每顿蒸汽耗电变化量；所述节水的三级指标包括节能前每吨蒸汽耗水量和每吨蒸汽耗水变化量；

所述价格成本的三级指标包括设备采购成本、设备预期使用寿命、保修时间、安装改造成本、设备到期回收成本；所述时间成本包括安装改造时间和设备检修周期；所述节能效益包括每吨蒸汽能源开支减少、年运营人员及维修成本、节能投资预期回收年限；

所述安全的三级指标包括对安全运行管理影响、对锅炉设备安全性影响和对操作人员安全性影响；所述环保的三级指标包括烟气排放物、废水排放量、废渣排放量和噪声分贝；

所述布置适应性的三级指标包括空间适应性、用水用电要求和温湿度要求；所述锅炉适应性包括锅炉结构、燃烧设备、锅炉压力和锅炉出力；所述加工要求包括资质要求、加工设备、生产规模和原材料来源；所述应用经验包括应用台数、测试报告、政策扶植和自主知识产权。

步骤(2)的具体过程为：对每一级指标相对于它所属的上一级指标的重要性进行两两比较，结合指标对比标度参考表对各指标进行重要性判读，建立判读矩阵，利用和积法计算出各矩阵的最大特征根λ及其对应的特征向量ω，求出各个指标的权重值，然后将判读矩阵的一致性程度与各类别的类容量所表达的信息大小结合起来确定综合权重，最终每级指标对应形成权重集a＝{aq1，aq2，……，aqm}。

步骤(3)中，所述隶属度函数如式(ⅰ)，

其中，fij表示第i个因素被评为第j个评价等级的总次数。

工业锅炉节能方案评价的每个指标考虑所有可能结果，主要划分为a、b、c、d范围，如工业锅炉节能方案的节煤指标下的三项因素依次对应a、b、c范围，按照式(ⅰ)的隶属度函数构造节能指标对应的单指标模糊评价矩阵r如式(ⅱ)，

步骤(4)中，在步骤(3)的单指标评判矩阵r和步骤(2)的权重集a确定的情况下，利用模糊复合算子来计算对应三级指标因素的三级评价结果，如式(ⅲ)，

其中，

然后将各组三级评价结果组成矩阵与二级指标权重集进一步复合运算，得出相应的二级评价结果，如式(ⅳ)，

从而得出二级指标的单项评分格局，再进一步与一级指标确定的权重集进行复合计算，最后得出该工业锅炉节能方案的最终综合评分。

步骤(5)的具体过程为：在利用综合评价体系模型建立的软件内逐层输入工业锅炉节能方案的指标因素，直接输出对该工业锅炉节能方案的总体评估的各种指标的定量评价。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。