一种基于熵值法的清洁能源技术环境效益评价方法与流程

本发明具体涉及一种基于熵值法的清洁能源技术环境效益评价方法，属于清洁能源评价领域。
背景技术：
：我国能源结构以煤炭、石油、天然气等化石能源为主，高碳能源的大量使用，带来了严重的环境污染，给我国环境造成极大的压力。以清洁能源替代常规能源供能可有效减少二氧化硫等污染物以及二氧化碳等温室气体的排放，有效的保护生态环境，具有明显的环境效益。科学、客观、定量的分析清洁能源技术应用所带来的环境效益，为能源技术的比选提供了依据，对清洁能源技术的推广具有重要的意义。目前，相关机构以及学者从不同角度对能源评价尤其是清洁能源评价进行了相关的研究，但是已有的研究成果对能源评价方面的研究多是集中在能源安全、能源利用效率等方面，研究视角相对较为宏观，关于清洁能源技术环境效益评价的研究尚未形成体系。技术实现要素：本发明目的是解决当前能源评价视角过于宏观的问题，提供一种基于熵值法的清洁能源技术环境效益评价方法。对不同能源技术的环境效益进行综合评价，可量化分析清洁能源技术替代传统能源供应方式的环境效益，同时也可用于对比不同清洁能源技术间的效益值，从而服务于清洁供能技术的推广与比选。本发明提供的基于熵值法的清洁能源技术环境效益评价方法的实施步骤如下：步骤一：从能源、环境两方面构建清洁能源技术环境效益评价指标体系，所述评价指标体系分为目标层评价指标、准则层评价指标和指标层评价指标；所述目标层评价指标为清洁能源技术环境效益；所述准则层评价指标包括能源消耗、污染排放2项；所述指标层评价指标包括8项，分别是：能源消耗准则中评价指标2项，包括单位供能能源输入量和能源服务强度；污染排放准则中评价指标6项，包括单位供能co2排放量、单位供能烟尘排放量、单位供能so2排放量、单位供能nox排放量、单位供能co排放量和污染排放强度。步骤二：分析各清洁能源技术，得到计算步骤一中评价指标所需数据；所述指标值计算所需数据包括输入能源量、总供能量、服务面积、co2排放量、烟尘排放量、so2排放量、nox排放量、co排放量。步骤三：根据步骤二所得数据，计算评价指标体系中各指标值；8项评价指标的指标值计算公式如下：单位供能能源输入量＝输入能源量/总供能量；能源服务强度＝输入能源量/服务面积；单位供能co2排放量＝co2排放量/总供能量；单位供能烟尘排放量＝烟尘排放量/总供能量；单位供能so2排放量＝so2排放量/总供能量；单位供能nox排放量＝nox排放量/总供能量；单位供能co排放量＝co排放量/总供能量；污染排放强度＝(co2排放量+烟尘排放量+so2排放量+nox排放量+co排放量)/服务面积。步骤四：基于极差变换法对各指标值进行标准化处理，并应用熵值法确定各指标权重；具体包括以下步骤：4-1对所述指标值的原始数值进行标准化处理，得到标准化处理后的数值yij；指标值越大，表明能源技术环境效益越好，则该项指标为正向指标；指标值越小，表明能源技术环境效益越好，则该项指标为逆向指标。极差变换法处理各指标值的计算公式为：正向指标：逆向指标：式中，m，n分别表示被评价的清洁能源技术的数目和评价指标的数目，yij为第i个清洁能源技术的第j项指标值标准化处理后的数值；xij为第i个清洁能源技术的第j项原始指标值；和分别为所有能源技术的第j项指标的最小值和最大值。4-2根据yij计算第i个清洁能源技术的第j项评价指标的贡献度：4-3根据贡献度pij计算第j项评价指标的信息熵值：4-4根据信息熵值ej计算第j项评价指标的差异系数：gj＝1-ej4-5根据差异系数gj计算第j项评价指标的权重系数：步骤五：进行环境效益评价指数计算，分析判断评价结果。环境效益评价指数aj的计算采用加权求和法，计算公式为：本发明的优点和积极效果：本发明通过分析各清洁能源技术，建立了简单有效的环境效益评价指标体系，并利用各能源技术实际运行数据，计算各项指标值，采用熵值法确定各评价指标的权重，避免了人为的主观因素影响，为能源技术的比选提供了依据，能够更好的适应清洁能源技术的推广使用。附图说明图1是本发明清洁能源技术环境效益评价的流程图。图2是本发明的环境效益评价指标体系。具体实施方式以下结合附图对本发明作进一步详细说明。实施例1：如图1所示，给出了本发明的基于熵值法的清洁能源技术环境效益评价方法的整体流程，并利用该方法对某区域的地热梯级利用、地源热泵、燃煤锅炉三种供热技术进行评价来验证本发明方法。步骤一：从能源、环境两方面构建能源技术环境效益评价指标体系。评价指标体系共分为目标层、准则层和指标层，目标层为清洁能源技术环境效益；准则层指标包括能源消耗、污染排放；所述指标层评价指标包括8项，分别是：能源消耗准则包括单位供能能源输入量、能源服务强度；污染排放准则包括单位供能co2排放量、单位供能烟尘排放量、单位供能so2排放量、单位供能nox排放量、单位供能co排放量、污染排放强度。步骤二：分析各能源技术，得到计算步骤一中评价指标所需数据。为计算步骤一所述指标值，需要获得数据包括输入能源量、总供能量、服务面积、co2排放量、烟尘排放量、so2排放量、nox排放量、co排放量，本实施例中地热梯级利用、地源热泵、燃煤锅炉三种供热技术的具体数据见表1。表1数据类别燃煤锅炉地热梯级利用地源热泵总能源输入量/tce2803.55139.492.54总供能量/104kw·h1734.211734.2135.08服务面积/104m254.554.51.06co2排放量/t7136.321214.4522.11烟尘排放量/t486.5922.930.42so2排放量/t84.9211.270.21nox排放量/t19.917.330.13co排放量/t4.921.760.03步骤三：根据步骤二所得数据，计算评价指标体系中各指标值。各指标值计算公式如下：单位供能能源输入量＝输入能源量/总供能量；能源服务强度＝输入能源量/服务面积；单位供能co2排放量＝co2排放量/总供能量；单位供能烟尘排放量＝烟尘排放量/总供能量；单位供能so2排放量＝so2排放量/总供能量；单位供能nox排放量＝nox排放量/总供能量；单位供能co排放量＝co排放量/总供能量；污染排放强度＝(co2排放量+烟尘排放量+so2排放量+nox排放量+co排放量)/服务面积。根据以上公式，计算得到的地热梯级利用、地源热泵、燃煤锅炉三种供热技术的指标值见表2。表2步骤四：基于极差变换法对各指标值进行标准化处理，并应用熵值法确定各指标权重。指标值越大，表明清洁能源技术环境效益越好，则该项指标为正向指标；指标值越小，表明清洁能源技术环境效益越好，则该项指标为逆向指标。极差变换法处理各指标值的计算公式为：正向指标：逆向指标：式中，m，n分别表示被评价的能源技术的数目和指标的数目，yij为第i个能源技术的第j项指标值标准化处理后的数值；xij为第i个能源技术的第j项原始指标值；和分别为所有能源技术的第j项指标的最小值和最大值。应用熵值法确定各指标权重，包括以下步骤：计算第i个能源技术第j项指标的贡献度：计算第j项指标的信息熵值：计算第j项指标的差异系数：gj＝1-ej计算第j项指标的权重系数：利用极差变换法计算的指标标准化数值与熵值法计算的指标权重值见表3。表3步骤五：进行环境效益评价指数计算，分析判断评价结果。环境效益评价指数aj的计算采用加权求和法，计算公式为：根据计算可得各能源技术的环境效益评价指数：燃煤锅炉环境效益评价指数为0.000，地热梯级利用环境效益评价指数为0.975，地源热泵环境效益评价指数为1.000。三个供热技术环境效益的排序为：地源热泵>地热梯级利用>燃煤锅炉，说明在三种供热技术中，地源热泵技术的环境效益指数值最高，即环境效益最好。本发明中的清洁能源技术环境效益评价方法可以只对某种清洁能源技术替代传统能源供应方式的环境效益进行评价，亦可以计算多种清洁能源技术的环境效益，在多种清洁能源技术间进行优选。当前第1页12