一種城市能源消費(fèi)形態(tài)特征的量化對(duì)比分析方法
【專利摘要】一種城市能源消費(fèi)形態(tài)特征的量化對(duì)比分析方法。其包括城市能源對(duì)比體系構(gòu)建；數(shù)據(jù)采集；城市能源建模量化計(jì)算；城市能源對(duì)比與分析等步驟。本發(fā)明方法立足于城市能源的消費(fèi)環(huán)節(jié)，多角度、全面地對(duì)城市能源的消費(fèi)特征進(jìn)行對(duì)比分析。該方法首先構(gòu)建城市能源對(duì)比體系；然后從四方面通過(guò)建模量化計(jì)算考察城市能源消費(fèi)的特點(diǎn)；最后利用德?tīng)柗品ù_定各方面的權(quán)重與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，最終得到城市能源的綜合對(duì)比分析結(jié)果。該方法的對(duì)比分析結(jié)果可以從多方面反映城市各能源消費(fèi)的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，輔助尋求城市能源的最優(yōu)利用方式，有助于提高城市能源的使用效率、減低城市環(huán)境污染，對(duì)提升我國(guó)能源消費(fèi)意識(shí)、推進(jìn)我國(guó)能源消費(fèi)方式轉(zhuǎn)變具有重要意義。
【專利說(shuō)明】
一種城市能源消費(fèi)形態(tài)特征的量化對(duì)比分析方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于城市能源分析技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種城市能源消費(fèi)形態(tài)特征的量 化對(duì)比分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 能源是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。人類對(duì)能源的利用，從薪柴到石油等化石 能源，再到風(fēng)能等清潔能源發(fā)電，每一次變迀都伴隨著生產(chǎn)力的巨大飛躍和人類文明的重 大進(jìn)步。但是，全球工業(yè)飛速發(fā)展的近300年的經(jīng)驗(yàn)表明：依靠傳統(tǒng)化石能源滿足能源需求 并推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的格局已難以為繼。在此形勢(shì)下，國(guó)家電網(wǎng)公司提出了電能替代的理 念，意圖在能源消費(fèi)上，以電能替代煤炭、石油、天然氣等化石能源，從而提高電能在終端能 源消費(fèi)中的比重。
[0003] 城市作為全球人口的集中地，不僅是能源消耗的高強(qiáng)度地區(qū)，同時(shí)也是環(huán)境污染 最為集中的地區(qū)。城市的面積占地球表面不到1 %，卻消耗了全球76%的煤炭、63%的石油 和82 %的天然氣。2014年全球能源消費(fèi)總量達(dá)到12928百萬(wàn)噸油當(dāng)量，全球300個(gè)主要城市 2.5億人口的能源消費(fèi)站到50 %以上，人均能源消費(fèi)量是其他地區(qū)的31.7倍。2013年以來(lái)， 我國(guó)部分省市霧霾天氣頻現(xiàn)，嚴(yán)重影響人民的健康生活。據(jù)相關(guān)人士指出，我國(guó)80%的 PM2.5污染問(wèn)題與能源相關(guān)，70%以上的溫室氣體排放與化石燃料的消費(fèi)有關(guān)。隨著城市資 源能源的逐漸匱乏及其造成的環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻，構(gòu)建承接和融入全球能源互聯(lián)網(wǎng)、 實(shí)現(xiàn)更大范圍的能源資源配置、促進(jìn)各類能源與電能轉(zhuǎn)換、提高清潔能源在發(fā)電側(cè)和電能 在消費(fèi)側(cè)使用比重的城市能源互聯(lián)網(wǎng)顯得尤為重要。
[0004] 電能是清潔、高效、便捷的二次能源，其能源利用率高，使用過(guò)程清潔、零排放?，F(xiàn) 階段國(guó)內(nèi)已有大量的文獻(xiàn)闡述了電能替代的必要性與重點(diǎn)，并對(duì)電能替代做了一些研究。 有些研究以電能替代在熱水供應(yīng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，分析電能替代所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益。 還有一些研究從節(jié)能減排的角度對(duì)電能替代進(jìn)行了評(píng)價(jià)與分析。PA.Steenhof對(duì)比分析了 我國(guó)煤、電、油的單位GDP能源消費(fèi)強(qiáng)度變化，運(yùn)用Laspeyres分解方法，最終得出用電結(jié)構(gòu) 調(diào)整最為關(guān)鍵的重要結(jié)論。Khanh Q.等人運(yùn)用投入產(chǎn)出模型分析了電價(jià)的提高對(duì)其他產(chǎn)業(yè) 價(jià)格的影響。Junqueira Reis等人通過(guò)分析得出需求側(cè)參與電能替代可以提高電能替代交 易的效率。但現(xiàn)如今，國(guó)內(nèi)外針對(duì)能源替代方面的研究大多集中在宏觀層面上能源替代的 理論研究以及能源替代在環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性方面的評(píng)價(jià)與應(yīng)用，而針對(duì)局部層面的城市能源 替代與城市各能源對(duì)比分析的相關(guān)研究還需繼續(xù)深入進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種城市能源消費(fèi)形態(tài)特征的量化對(duì) 比分析方法。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的城市能源消費(fèi)形態(tài)特征的量化對(duì)比分析方法包 括按順序進(jìn)行的下列步驟：
[0007] 步驟1)城市能源對(duì)比體系構(gòu)建:該體系由城市能源劃分模塊和能源對(duì)比劃分模塊 構(gòu)成，其中城市能源劃分模塊是根據(jù)城市能源消費(fèi)種類，將城市能源分為以下四類:a.電 能;b.天然氣;c .煤炭;d.油類;能源對(duì)比劃分模塊是根據(jù)城市能源消費(fèi)特點(diǎn)，對(duì)城市能源從 以下四項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比:a.經(jīng)濟(jì)性;b.安全性;c.環(huán)保性;d.便捷性；
[0008] 步驟2)數(shù)據(jù)采集:對(duì)上述四類城市能源的經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性和便捷性四項(xiàng)指 標(biāo)建模量化計(jì)算所需數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，所需數(shù)據(jù)包括:各能源熱值、各能源消耗一定熱量時(shí)的 轉(zhuǎn)換效率、各能源的單價(jià)、單位時(shí)間內(nèi)各能源引發(fā)的事故總數(shù)、各能源引發(fā)一場(chǎng)事故帶來(lái)的 經(jīng)濟(jì)損失、各能源的C0 2、S02和NOx排放因子、各能源的用能半徑；
[0009] 步驟3)城市能源建模量化計(jì)算:根據(jù)步驟2)中采集的數(shù)據(jù)，對(duì)上述四類城市能源 的經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性和便捷性分別進(jìn)行建模量化計(jì)算；
[0010] 步驟4)城市能源對(duì)比與分析:首先利用德?tīng)柗品ù_定經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性和便 捷性四項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，然后利用上述步驟3)獲得的經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性 和便捷性指標(biāo)量化結(jié)果和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)得到城市能源消費(fèi)的評(píng)價(jià)得分，之后結(jié)合經(jīng)濟(jì)性、 安全性、環(huán)保性和便捷性四項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重與相應(yīng)評(píng)價(jià)得分運(yùn)用權(quán)重綜合加權(quán)的方法得到城 市能源消費(fèi)的最終得分，最后對(duì)上述最終得分進(jìn)行綜合分析而得到城市能源的最優(yōu)利用方 式。
[0011] 在步驟3)中，所述的建模量化計(jì)算方法包括如下步驟：
[0012] 步驟3.1)經(jīng)濟(jì)性建模量化計(jì)算：
[0013] 3. la.消耗一定熱量所需各種能源的消耗量的建模計(jì)算：
[0015] 其中，El代表消耗一定熱量所需第i種能源的消耗量，Q代表消耗的熱量值，Cl代表 第i種能源的熱值，Hi代表第i種能源消耗Q熱量時(shí)的轉(zhuǎn)換效率；
[0016] 3. lb.不同能源的經(jīng)濟(jì)性建模計(jì)算：
[0017] Pi = Ei · pi (2)
[0018] 其中，Pi代表第i種能源的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，Pi代表第i種能源的單價(jià)；
[0019] 步驟3.2)安全性建模量化計(jì)算：
[0020] Si = Ai · Si (3)
[0021] 其中，Si代表第i種能源的安全性指標(biāo)，Ai代表單位時(shí)間內(nèi)第i種能源引發(fā)的事故總 數(shù)，Sl代表第i種能源引發(fā)一場(chǎng)事故帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失；
[0022]步驟3.3)環(huán)保性建模量化計(jì)算：
[0023] 3.3a.消耗一定熱量所需各種能源的消耗量的建模計(jì)算見(jiàn)式(1);
[0024] 3.3b.消耗不同能源造成的污染物排放量建模計(jì)算：
[0025] 3.3131)?)2排放量建模計(jì)算：
[0026] 0i = Ei · 〇i (4)
[0027] 其中，0i代表第i種能源的C02排放量，〇i代表第i種能源的C02排放因子；
[0028] 3.3b2)S02排放量建模計(jì)算：
[0029] Gi = Ei · gi (5)
[0030] 其中，Gi代表第i種能源的S02排放量，gi代表第i種能源的S02排放因子；
[0031] 3.3b3)N0x排放量建模計(jì)算：
[0032] Ni = Ei · ru (6)
[0033] 其中，Ni代表第i種能源的NOx排放量，m代表第i種能源的NOx排放因子；
[0034]步驟3.4)便捷性建模量化計(jì)算：
[0035]利用步驟2)中采集的第i種能源的用能半徑αι來(lái)反映各能源的便捷性。
[0036] 在步驟4)中，所述的城市能源對(duì)比與分析方法包括如下步驟：
[0037] 步驟4.1)利用德?tīng)柗品ù_定權(quán)重和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)：
[0038] 由相關(guān)領(lǐng)域的專家利用德?tīng)柗品ù_定經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性和便捷性四項(xiàng)指標(biāo) 以及污染物排放量的相關(guān)權(quán)重和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，具體包括以下步驟：
[0039] 4. la:確定權(quán)重，所采用的計(jì)算公式為：
[0041] 式中，η為專家的數(shù)量;m為評(píng)價(jià)指標(biāo)總數(shù)，ω」為第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重平均值；c〇ij為第 i個(gè)專家給第j個(gè)指標(biāo)賦予的權(quán)重；
[0042] 4. lb:首先確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，所述的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)包括污染物排放量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 函數(shù)和經(jīng)濟(jì)性、安全性和便捷性三項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，然后將步驟3.3)中獲得的各種 污染物排放量指標(biāo)帶入污染物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)中得到各種污染物的評(píng)價(jià)得分，將步驟3.1)、 3.2)和3.4)中獲得的經(jīng)濟(jì)性、安全性和便捷性指標(biāo)分別帶入經(jīng)濟(jì)性、安全性和便捷性評(píng)價(jià) 標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)中得到經(jīng)濟(jì)性、安全性和便捷性的評(píng)價(jià)得分；
[0043] 步驟4.2)運(yùn)用權(quán)重綜合加權(quán)的方法得到城市能源消費(fèi)的最終得分：
[0044] 結(jié)合經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性和便捷性四項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重與相應(yīng)評(píng)價(jià)得分采用式(8) 得到城市能源消費(fèi)的最終得分：
[0045] Yi= ω ij · yij (8)
[0046] 式中，h為第i種能源或污染物的經(jīng)加權(quán)求和得到的最終得分；ω,偽第i種能源第 j項(xiàng)指標(biāo)或污染物的權(quán)重平均值;yu為第i種能源第j項(xiàng)指標(biāo)經(jīng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)計(jì)算得到的相 應(yīng)評(píng)價(jià)得分；
[0047] 4.3)對(duì)上述最終得分進(jìn)行綜合分析而得到城市能源的最優(yōu)利用方式。
[0048] 本發(fā)明提供的城市能源消費(fèi)形態(tài)特征的量化對(duì)比分析方法的有益效果：
[0049] 本發(fā)明彌補(bǔ)了城市能源對(duì)比分析研究中的不足，順應(yīng)我國(guó)城市能源消費(fèi)方式轉(zhuǎn)變 的大趨勢(shì)。該方法立足于城市能源的消費(fèi)環(huán)節(jié)，多角度、全面地對(duì)城市能源的消費(fèi)特征進(jìn)行 對(duì)比分析。該方法首先構(gòu)建城市能源對(duì)比體系;然后從四方面通過(guò)建模量化計(jì)算考察城市 能源消費(fèi)的特點(diǎn)；最后利用德?tīng)柗品ù_定各方面的權(quán)重與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，最終得到城市能源的 綜合對(duì)比分析結(jié)果。該方法的對(duì)比分析結(jié)果可以從多方面反映城市各能源消費(fèi)的特點(diǎn)與優(yōu) 勢(shì)，輔助尋求城市能源的最優(yōu)利用方式，有助于提高城市能源的使用效率、減低城市環(huán)境污 染，對(duì)提升我國(guó)能源消費(fèi)意識(shí)、推進(jìn)我國(guó)能源消費(fèi)方式轉(zhuǎn)變具有重要意義。
【附圖說(shuō)明】
[0050] 圖1為本發(fā)明提供的城市能源消費(fèi)形態(tài)特征的量化對(duì)比分析方法流程圖；
[0051]圖2為燒開(kāi)100千克水各能源所需費(fèi)用圖(元）；
[0052]圖3為城市主要能源因使用事故造成的經(jīng)濟(jì)損失圖（萬(wàn)元）；
[0053]圖4為燒開(kāi)100千克水各能源所產(chǎn)生C02排放量圖(千克）；
[0054]圖5為燒開(kāi)100千克水各能源所產(chǎn)生S02排放量圖（克）；
[0055] 圖6為燒開(kāi)100千克水各能源所產(chǎn)生NOx排放量圖（克）；
[0056] 圖7為城市各能源用能半徑圖（米）。
【具體實(shí)施方式】
[0057] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的城市能源消費(fèi)形態(tài)特征的量化對(duì)比 分析方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0058]如圖1所示，本發(fā)明提供的城市能源消費(fèi)形態(tài)特征的量化對(duì)比分析方法包括按順 序進(jìn)行的下列步驟：
[0059] 步驟1)城市能源對(duì)比體系構(gòu)建:該體系由城市能源劃分模塊和能源對(duì)比劃分模塊 構(gòu)成，其中城市能源劃分模塊是根據(jù)城市能源消費(fèi)種類，將城市能源分為以下四類:a.電 能;b.天然氣;c.煤炭;d.油類;能源對(duì)比劃分模塊是根據(jù)城市能源消費(fèi)特點(diǎn)，對(duì)城市能源從 以下四項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比:a.經(jīng)濟(jì)性;b.安全性;c.環(huán)保性;d.便捷性；
[0060] 步驟2)數(shù)據(jù)采集:對(duì)上述四類城市能源的經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性和便捷性四項(xiàng)指 標(biāo)建模量化計(jì)算所需數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，所需數(shù)據(jù)包括:各能源熱值、各能源消耗一定熱量時(shí)的 轉(zhuǎn)換效率、各能源的單價(jià)、單位時(shí)間內(nèi)各能源引發(fā)的事故總數(shù)、各能源引發(fā)一場(chǎng)事故帶來(lái)的 經(jīng)濟(jì)損失、各能源的C0 2、S02和NOx排放因子、各能源的用能半徑；
[0061] 步驟3)城市能源建模量化計(jì)算:根據(jù)步驟2)中采集的數(shù)據(jù)，對(duì)上述四類城市能源 的經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性和便捷性分別進(jìn)行建模量化計(jì)算；
[0062] 步驟4)城市能源對(duì)比與分析:首先利用德?tīng)柗品ù_定經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性和便 捷性四項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，然后利用上述步驟3)獲得的經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性 和便捷性指標(biāo)量化結(jié)果和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)得到城市能源消費(fèi)的評(píng)價(jià)得分，之后結(jié)合經(jīng)濟(jì)性、 安全性、環(huán)保性和便捷性四項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重與相應(yīng)評(píng)價(jià)得分運(yùn)用權(quán)重綜合加權(quán)的方法得到城 市能源消費(fèi)的最終得分，最后對(duì)上述最終得分進(jìn)行綜合分析而得到城市能源的最優(yōu)利用方 式。
[0063] 在步驟3)中，所述的建模量化計(jì)算方法包括如下步驟：
[0064]步驟3.1)經(jīng)濟(jì)性建模量化計(jì)算：
[0065] 3. la.消耗一定熱量所需各種能源的消耗量的建模計(jì)算：
[0067]其中，Ei代表消耗一定熱量所需第i種能源的消耗量，Q代表消耗的熱量值，G代表 第i種能源的熱值，m代表第i種能源消耗Q熱量時(shí)的轉(zhuǎn)換效率。
[0068] 3. lb.不同能源的經(jīng)濟(jì)性建模計(jì)算：
[0069] Pi = Ei · pi (2)
[0070] 其中，Pi代表第i種能源的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，Pi代表第i種能源的單價(jià)；
[0071 ]步驟3.2)安全性建模量化計(jì)算：
[0072] Si = Ai · Si (3)
[0073] 其中，Si代表第i種能源的安全性指標(biāo)，仏代表單位時(shí)間內(nèi)第i種能源引發(fā)的事故總 數(shù)，Sl代表第i種能源引發(fā)一場(chǎng)事故帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失；
[0074]步驟3.3)環(huán)保性建模量化計(jì)算：
[0075] 3.3a.消耗一定熱量所需各種能源的消耗量的建模計(jì)算見(jiàn)式(1);
[0076] 3.3b.消耗不同能源造成的污染物排放量建模計(jì)算：
[0077] 3.3bl)C02排放量建模計(jì)算：
[0078] 0i = Ei · 〇i (4)
[0079] 其中，0i代表第i種能源的C02排放量，〇i代表第i種能源的C02排放因子；
[0080] 3.3b2)S02排放量建模計(jì)算：
[0081 ] Gi = Ei · gi (5)
[0082]其中，Gi代表第i種能源的S02排放量，gi代表第i種能源的S02排放因子；
[0083] 3.3b3)N0x排放量建模計(jì)算：
[0084] Ni = Ei · ru (6)
[0085] 其中，Ni代表第i種能源的NOx排放量，m代表第i種能源的NOx排放因子；
[0086]步驟3.4)便捷性建模量化計(jì)算：
[0087] 利用步驟2)中采集的第i種能源的用能半徑αι來(lái)反映各能源的便捷性。
[0088] 在步驟4)中，所述的城市能源對(duì)比與分析方法包括如下步驟：
[0089] 步驟4.1)利用德?tīng)柗品ù_定權(quán)重和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)：
[0090] 由相關(guān)領(lǐng)域的專家利用德?tīng)柗品ù_定經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性和便捷性四項(xiàng)指標(biāo) 以及污染物排放量的相關(guān)權(quán)重和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，具體包括以下步驟：
[0091 ] 4. la:確定權(quán)重，所采用的計(jì)算公式為：
[0093]式中，η為專家的數(shù)量;m為評(píng)價(jià)指標(biāo)總數(shù)，c〇j為第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重平均值；c〇ij為第 i個(gè)專家給第j個(gè)指標(biāo)賦予的權(quán)重；
[0094] 4. lb:首先確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，所述的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)包括污染物排放量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 函數(shù)和經(jīng)濟(jì)性、安全性和便捷性三項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，然后將步驟3.3)中獲得的各種 污染物排放量指標(biāo)帶入污染物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)中得到各種污染物的評(píng)價(jià)得分，將步驟3.1)、 3.2)和3.4)中獲得的經(jīng)濟(jì)性、安全性和便捷性指標(biāo)分別帶入經(jīng)濟(jì)性、安全性和便捷性評(píng)價(jià) 標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)中得到經(jīng)濟(jì)性、安全性和便捷性的評(píng)價(jià)得分；
[0095] 步驟4.2)運(yùn)用權(quán)重綜合加權(quán)的方法得到城市能源消費(fèi)的最終得分：
[0096] 結(jié)合經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性和便捷性四項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重與相應(yīng)評(píng)價(jià)得分采用式(8) 得到城市能源消費(fèi)的最終得分：
[0097] Yi= ω ij · yij (8)
[0098] 式中，h為第i種能源或污染物的經(jīng)加權(quán)求和得到的最終得分；ω,偽第i種能源第 j項(xiàng)指標(biāo)或污染物的權(quán)重平均值;yu為第i種能源第j項(xiàng)指標(biāo)經(jīng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)計(jì)算得到的相 應(yīng)評(píng)價(jià)得分。
[0099] 4.3)對(duì)上述最終得分進(jìn)行綜合分析而得到城市能源的最優(yōu)利用方式。
[0100]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述：
[0101] 根據(jù)步驟1)針對(duì)城市常用消費(fèi)能源：電能、天然氣、煤炭及油類從經(jīng)濟(jì)性、安全性、 環(huán)保性和便捷性四方面進(jìn)行對(duì)比。
[0102] 根據(jù)步驟2)對(duì)所需數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。經(jīng)濟(jì)性考察燒開(kāi)100kg水各能源的消耗量，煤炭 以標(biāo)煤為例，油類以柴油為例。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集得到各能源熱值G如表1所示。
[0103] 表1各能源熱值表
[0105] 燒開(kāi)i〇〇kg水產(chǎn)生的熱量Q = 80°C · 1 卡/(g · °C) · 100000g = 8000千卡。
[0106] 用于燒水時(shí)各能源熱轉(zhuǎn)換效率ru如表2所示。
[0107] 表2各能源燒開(kāi)100kg水時(shí)的熱轉(zhuǎn)換效率表
[0109]各能源單價(jià)Pl如表3所示。
[0110]表3各能源單價(jià)表
[0112] 安全性考察2014年城市能源引發(fā)的事故所造成的經(jīng)濟(jì)損失。單位時(shí)間內(nèi)各能源引 發(fā)的事故總數(shù)仏如表4所示。
[0113] 表4 2014年各能源引發(fā)的事故總數(shù)表
[0115] 各能源引發(fā)一場(chǎng)事故帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失81如表5所示。
[0116] 表5各能源引發(fā)一場(chǎng)事故帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失表
[0118] 環(huán)保性考察燒開(kāi)100kg水各能源的污染物排放量，煤炭以標(biāo)煤為例，油類以柴油為 例。各能源的C02、SOdPNOx排放因子如表6所示。
[0119] 表6各能源污染物排放因子表
[0121] 便捷性考察各能源的用能半徑。各能源的用能半徑αι如表7所示。
[0122] 表7各能源用能半徑表
[0124] 根據(jù)步驟2)采集的數(shù)據(jù)，利用式（1)~(6)對(duì)各能源的各頂指標(biāo)進(jìn)行量化計(jì)算，結(jié) 果如圖2~圖7所示。
[0125] 按照步驟4)確定經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性和便捷性四項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重及污染物排放 量的權(quán)重如表8與表9所示。
[0126] 表8四項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重表
[0128]表9污染物排放量權(quán)重表
[0130]所確定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)如表10與表11所示。
[0131]最后，按步驟4.2)運(yùn)用權(quán)重綜合加權(quán)的方法得到城市能源消費(fèi)的最終得分。其中， 環(huán)保性最終得分獲得方法是首先將步驟3.3)中獲得的各污染物排放量計(jì)算結(jié)果代入到表 10所示的三種污染物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)中而計(jì)算出各種污染物的評(píng)價(jià)得分y，最后結(jié)合表9中 的污染物排放量權(quán)重，經(jīng)公式(8)計(jì)算得到如表12所示的最終得分;經(jīng)濟(jì)性、安全性、便捷性 三項(xiàng)指標(biāo)最終得分獲得方法是首先將步驟3.1)、3.2)和3.4)中獲得的三項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果 代入表11所示的三項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)中而計(jì)算出各指標(biāo)的評(píng)價(jià)得分y，最后結(jié)合表8中的 三項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重，經(jīng)公式(8)計(jì)算得到如表13所示的最終得分。
[0132]表10污染物排放量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)表
[0134]表11三項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)表
[0136]表12城市能源污染物最終得分表
[0138]表13城市能源四項(xiàng)指標(biāo)最終得分表
[0140]針對(duì)電、天然氣、煤、石油等城市消費(fèi)能源的主要形式，通過(guò)從經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán) 保性、便捷性四個(gè)方面的對(duì)比分析可以看出：除經(jīng)濟(jì)性以外，無(wú)論是從單方面的安全性、環(huán) 保性等指標(biāo)，還是整體的綜合指標(biāo)來(lái)看，電能相對(duì)其他能源使用形式均具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。由 于氣、油、煤等其他能源使用形式均可以較為方便地轉(zhuǎn)化為電能后使用，因此可以說(shuō)電能是 城市能源的最優(yōu)利用方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種城市能源消費(fèi)形態(tài)特征的量化對(duì)比分析方法，其特征在于:所述的城市能源消 費(fèi)形態(tài)特征的量化對(duì)比分析方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟： 步驟1)城市能源對(duì)比體系構(gòu)建：該體系由城市能源劃分模塊和能源對(duì)比劃分模塊構(gòu) 成，其中城市能源劃分模塊是根據(jù)城市能源消費(fèi)種類，將城市能源分為W下四類:a.電能； b.天然氣;C.煤炭;d.油類;能源對(duì)比劃分模塊是根據(jù)城市能源消費(fèi)特點(diǎn)，對(duì)城市能源從W 下四項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比:a.經(jīng)濟(jì)性;b.安全性;C.環(huán)保性;d.便捷性； 步驟2)數(shù)據(jù)采集:對(duì)上述四類城市能源的經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性和便捷性四項(xiàng)指標(biāo)建 模量化計(jì)算所需數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，所需數(shù)據(jù)包括:各能源熱值、各能源消耗一定熱量時(shí)的轉(zhuǎn)換 效率、各能源的單價(jià)、單位時(shí)間內(nèi)各能源引發(fā)的事故總數(shù)、各能源引發(fā)一場(chǎng)事故帶來(lái)的經(jīng)濟(jì) 損失、各能源的C〇2、S〇2和N(k排放因子、各能源的用能半徑； 步驟3)城市能源建模量化計(jì)算:根據(jù)步驟2)中采集的數(shù)據(jù)，對(duì)上述四類城市能源的經(jīng) 濟(jì)性、安全性、環(huán)保性和便捷性分別進(jìn)行建模量化計(jì)算； 步驟4)城市能源對(duì)比與分析:首先利用德?tīng)柗品ù_定經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性和便捷性 四項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，然后利用上述步驟3)獲得的經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性和便 捷性指標(biāo)量化結(jié)果和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)得到城市能源消費(fèi)的評(píng)價(jià)得分，之后結(jié)合經(jīng)濟(jì)性、安全 性、環(huán)保性和便捷性四項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重與相應(yīng)評(píng)價(jià)得分運(yùn)用權(quán)重綜合加權(quán)的方法得到城市能 源消費(fèi)的最終得分，最后對(duì)上述最終得分進(jìn)行綜合分析而得到城市能源的最優(yōu)利用方式。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市能源消費(fèi)形態(tài)特征的量化對(duì)比分析方法，其特征在于:在 步驟3)中，所述的建模量化計(jì)算方法包括如下步驟： 步驟3.1)經(jīng)濟(jì)性建模量化計(jì)算： 3. la.消耗一定熱量所需各種能源的消耗量的建模計(jì)算：f 1 其中，El代表消耗一定熱量所需第i種能源的消耗量，Q代表消耗的熱量值，Cl代表第i種 能源的熱值，ru代表第i種能源消耗Q熱量時(shí)的轉(zhuǎn)換效率；3.化.不同能源的經(jīng)濟(jì)性建模計(jì)算： Pi = Ei · Pi (2) 其中，Pi代表第i種能源的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，Pi代表第巧巾能源的單價(jià)； 步驟3.2)安全性建模量化計(jì)算： Si 二 Ai*Si (3) 其中，Si代表第i種能源的安全性指標(biāo)，Ai代表單位時(shí)間內(nèi)第i種能源引發(fā)的事故總數(shù)， Si代表第i種能源引發(fā)一場(chǎng)事故帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失； 步驟3.3)環(huán)保性建模量化計(jì)算： 3.3a.消耗一定熱量所需各種能源的消耗量的建模計(jì)算見(jiàn)式(1); 3.3b.消耗不同能源造成的污染物排放量建模計(jì)算： 3.3bl)C(fe排放量建模計(jì)算： Oi = Ei · oi (4) 其中，Οι代表第i種能源的C〇2排放量，Οι代表第i種能源的C〇2排放因子； 3.3b2) SO油巧義量建模計(jì)算： Gi = Ei · gi (5) 其中，Gi代表第i種能源的SO油巧義量，gi代表第i種能源的SO油巧義因子； 3.3b3)N0x排放量建模計(jì)算： Ni=Ei · m (6) 其中，Ni代表第i種能源的N(k排放量，m代表第巧中能源的NOx排放因子； 步驟3.4)便捷性建模量化計(jì)算： 利用步驟2)中采集的第i種能源的用能半徑ai來(lái)反映各能源的便捷性。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市能源消費(fèi)形態(tài)特征的量化對(duì)比分析方法，其特征在于:在 步驟4)中，所述的城市能源對(duì)比與分析方法包括如下步驟： 步驟4.1)利用德?tīng)柗品ù_定權(quán)重和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)： 由相關(guān)領(lǐng)域的專家利用德?tīng)柗品ù_定經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性和便捷性四項(xiàng)指標(biāo)W及 污染物排放量的相關(guān)權(quán)重和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，具體包括W下步驟： 4. la:確定權(quán)重，所采用的計(jì)算公式為：(7) 式中，η為專家的數(shù)量;m為評(píng)價(jià)指標(biāo)總數(shù)，為第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重平均值；ωυ為第i個(gè) 專家給第j個(gè)指標(biāo)賦予的權(quán)重； 4. lb:首先確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，所述的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)包括污染物排放量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù) 和經(jīng)濟(jì)性、安全性和便捷性Ξ項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，然后將步驟3.3)中獲得的各種污染 物排放量指標(biāo)帶入污染物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)中得到各種污染物的評(píng)價(jià)得分，將步驟3.1 )、3.2) 和3.4)中獲得的經(jīng)濟(jì)性、安全性和便捷性指標(biāo)分別帶入經(jīng)濟(jì)性、安全性和便捷性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 函數(shù)中得到經(jīng)濟(jì)性、安全性和便捷性的評(píng)價(jià)得分； 步驟4.2)運(yùn)用權(quán)重綜合加權(quán)的方法得到城市能源消費(fèi)的最終得分： 結(jié)合經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性和便捷性四項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重與相應(yīng)評(píng)價(jià)得分采用式(8)得到 城市能源消費(fèi)的最終得分： Yi= 〇ij · yij (8) 式中，Yi為第i種能源或污染物的經(jīng)加權(quán)求和得到的最終得分；ω 1功第i種能源第j項(xiàng) 指標(biāo)或污染物的權(quán)重平均值;yu為第i種能源第j項(xiàng)指標(biāo)經(jīng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)計(jì)算得到的相應(yīng)評(píng) 價(jià)得分； 4.3)對(duì)上述最終得分進(jìn)行綜合分析而得到城市能源的最優(yōu)利用方式。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK106096229SQ201610370599
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】徐科, 羅鳳章, 王世舉, 魏冠元, 劉洪 , 韓新陽(yáng), 楊方, 劉聰, 張鵬, 高爽, 遲福建, 李桂鑫, 徐晶
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)天津市電力公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司