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關(guān)鍵詞:新能源;電力系統(tǒng);課程建設(shè);教學(xué)方法
作者簡介:趙晶晶(1980-),女,重慶人,上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院,副教授;李東東(1976-),男,安徽阜陽人,上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院,教授。(上海 200090)
中圖分類號(hào):G643.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2014)14-0077-02
21世紀(jì)人類面臨的兩大基本問題是能源問題與環(huán)境問題,發(fā)展新能源是解決這兩大問題的必由之路。新能源是相對(duì)于常規(guī)能源而言的,是指采用新技術(shù)和新材料或在新技術(shù)基礎(chǔ)上系統(tǒng)地開發(fā)利用的能源,如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等,大部分新能源被轉(zhuǎn)換成電能接入電力系統(tǒng)中。新能源在地理位置上高度分散、受氣候影響大,因此新能源發(fā)電的控制方式比傳統(tǒng)石化燃料發(fā)電復(fù)雜。要將大量新能源電能接入現(xiàn)有電力系統(tǒng),需要電網(wǎng)在規(guī)劃、運(yùn)行及控制等諸多方面作出調(diào)整,以便能更好地適應(yīng)新能源隨機(jī)性、波動(dòng)性對(duì)電力系統(tǒng)電壓、頻率、穩(wěn)定性等方面帶來的影響。
2013年,為促進(jìn)上海電力學(xué)院電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)研究生適應(yīng)新能源大量并網(wǎng)后電力系統(tǒng)發(fā)展的需要,上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院新開設(shè)了“新能源與電力系統(tǒng)”研究生專業(yè)選修課程。該課程旨在使學(xué)生對(duì)新能源發(fā)電技術(shù)的基本原理、風(fēng)力與光伏發(fā)電等可再生能源并網(wǎng)后電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)有一個(gè)全面的了解,并能夠利用電力系統(tǒng)專業(yè)分析方法解決新能源并網(wǎng)給電力系統(tǒng)帶來的新問題,為進(jìn)一步分析和研究新能源并網(wǎng)后電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行打下良好基礎(chǔ)。
一、課程結(jié)構(gòu)與教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)
“新能源與電力系統(tǒng)”課程的內(nèi)容涉及電氣、動(dòng)力、機(jī)械、控制等許多學(xué)科領(lǐng)域,其中新能源發(fā)電技術(shù)主要包括太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、氫能發(fā)電、天然氣、燃?xì)獍l(fā)電、小水力發(fā)電、地?zé)崮馨l(fā)電和海洋能發(fā)電等多種發(fā)電技術(shù)。新能源發(fā)電并網(wǎng)后對(duì)電力系統(tǒng)的影響包括規(guī)劃、運(yùn)行、控制等諸多方面。該課程涉及“新能源發(fā)電技術(shù)”與“電力系統(tǒng)分析”兩部分內(nèi)容,概念多、知識(shí)面廣、工程應(yīng)用性強(qiáng)。但授課學(xué)時(shí)僅為36學(xué)時(shí),內(nèi)容多,課時(shí)少,要在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)使學(xué)生有效掌握重要知識(shí),需要合理設(shè)置課程結(jié)構(gòu),并對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行篩選。
在過去10年中,世界風(fēng)電裝機(jī)容量以平均每年30%累計(jì)速度迅速增長。截止到2013年,中國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)已突破90GW,全球總裝機(jī)容量達(dá)到318GW。中國光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到17.16GW,其中,大規(guī)模光伏電站累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到11.18GW,分布式光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到5.98GW。風(fēng)力發(fā)電和太陽發(fā)電占據(jù)新能源發(fā)電總裝機(jī)容量的91.5%,是新能源利用的主力軍。生物質(zhì)能、海洋能、地?zé)嵩吹绕渌履茉窗l(fā)電技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)研究或商業(yè)探索階段,市場份額較小。
大量隨機(jī)性、波動(dòng)性的風(fēng)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)后對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來較大的影響,特別是中國部分北方地區(qū)千萬千瓦級(jí)風(fēng)電場集中接入當(dāng)?shù)?10kV或220kV電網(wǎng),對(duì)風(fēng)電接入地區(qū)電力系統(tǒng)的運(yùn)行與控制產(chǎn)生了相當(dāng)大的影響。因此,該課程將風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)后對(duì)電力系統(tǒng)的影響作為課程主要講授內(nèi)容之一。而太陽能光伏發(fā)電裝機(jī)容量較小,大型的光伏電站裝機(jī)容量一般在幾兆瓦以內(nèi),如果直接接入當(dāng)?shù)?10kV或220kV電網(wǎng),對(duì)電網(wǎng)影響不大。但大量的分布式光伏發(fā)電并入配電網(wǎng)后對(duì)配電網(wǎng)的影響卻不可忽視,因此該課程將光伏發(fā)電并網(wǎng)后對(duì)配電網(wǎng)的影響也作為課程主要講授內(nèi)容之一。其他新能源發(fā)電形式由于裝機(jī)容量均較小,對(duì)電力系統(tǒng)影響并不大,則用較少的課時(shí)泛講。新能源并網(wǎng)后對(duì)電力系統(tǒng)的影響包含對(duì)電壓、頻率穩(wěn)定、調(diào)度、規(guī)劃、控制等諸多方面,因此課程安排了較多的課時(shí)對(duì)新能源并網(wǎng)后的電力系統(tǒng)分析進(jìn)行講授,具體課時(shí)安排如下:新能源發(fā)電及并網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)2學(xué)時(shí),風(fēng)力、太陽能光伏發(fā)電6學(xué)時(shí),生物質(zhì)能發(fā)電、氫能發(fā)電、天然氣/燃?xì)獍l(fā)電、地?zé)崮馨l(fā)電和海洋能發(fā)電共2學(xué)時(shí),風(fēng)電、光伏功率預(yù)測2學(xué)時(shí),新能源并網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性2學(xué)時(shí),海上風(fēng)電2學(xué)時(shí),新能源并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響共20學(xué)時(shí)(主要包括新能源并網(wǎng)后的消納、電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度、電力系統(tǒng)有功平衡與頻率控制、電力系統(tǒng)無功電壓控制、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析等)。
二、教學(xué)方法和手段優(yōu)化
“新能源與電力系統(tǒng)”課程教學(xué)中需要積極探索、發(fā)掘與課程特點(diǎn)相匹配的教學(xué)方法和手段;強(qiáng)調(diào)知識(shí)的系統(tǒng)性、完整性;注重理論與實(shí)際、知識(shí)深度與廣度的結(jié)合;重視科研動(dòng)態(tài)的傳遞及科研方法的引導(dǎo);加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)。
1.課程深度與廣度相協(xié)調(diào)
課程內(nèi)容在滿足廣度的基礎(chǔ)上還應(yīng)保證一定的深度。課程內(nèi)容應(yīng)包括各種新能源發(fā)電技術(shù)基本原理、電力系統(tǒng)分析方法等基礎(chǔ)知識(shí),在新能源發(fā)電控制技術(shù),電力系統(tǒng)運(yùn)行、調(diào)度、控制等方面還應(yīng)具有一定深度,從而使得學(xué)生掌握分析新能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)影響的方法。
2.經(jīng)典理論與科研前沿技術(shù)并重
傳統(tǒng)的“電力系統(tǒng)分析”課程由于理論較深、涉及面廣、工程性強(qiáng),歷來被視為電氣專業(yè)難教、難學(xué)的一門課程。新能源發(fā)電并網(wǎng)后,對(duì)電力系統(tǒng)的分析仍是建立在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)分析方法的基礎(chǔ)上,但又存在傳統(tǒng)分析方法不能解決的新問題。由于新能源發(fā)電發(fā)展時(shí)間不長,上述許多新問題還未得到全面解決,因此,在教學(xué)上應(yīng)重視對(duì)科研前沿研究成果的呈現(xiàn)。通過對(duì)新能源并網(wǎng)技術(shù)方面最新科研成果的介紹、高水平學(xué)術(shù)期刊的查閱、電力系統(tǒng)運(yùn)行中實(shí)際問題的調(diào)研,培養(yǎng)學(xué)生檢索文獻(xiàn)、查閱資料的能力,引導(dǎo)學(xué)生掌握提出問題并分析問題的能力。
3.教學(xué)案例的分析與討論
課程教學(xué)過程中還應(yīng)設(shè)置少量教學(xué)案例分析與討論環(huán)節(jié)。學(xué)生通過具體案例分析,課堂上以討論的形式讓學(xué)生將自己的觀點(diǎn)表述出來,不但鍛煉了學(xué)生分析和歸納總結(jié)的能力,同時(shí)也加深了他們對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解和掌握。例如,可讓學(xué)生對(duì)采用不同風(fēng)電機(jī)組類型、不同安裝容量,接入不同地區(qū)的實(shí)際風(fēng)電接入案例進(jìn)行分析,以了解風(fēng)電場并網(wǎng)后對(duì)接入地區(qū)電力系統(tǒng)的電壓的影響。教學(xué)案例的分析與討論比課本上教條的說詞更能引導(dǎo)學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到所學(xué)知識(shí)的實(shí)際價(jià)值,明確學(xué)習(xí)目標(biāo),從而激發(fā)學(xué)生的興趣,引領(lǐng)學(xué)生去深入理解課程內(nèi)容。
三、實(shí)踐環(huán)節(jié)建設(shè)
實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容對(duì)課程理論的理解幫助較大。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面,課程應(yīng)設(shè)置一些新能源并網(wǎng)后電力系統(tǒng)分析的綜合性實(shí)驗(yàn),如新能源并網(wǎng)后電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算、暫態(tài)穩(wěn)定性分析、無功電壓控制等。學(xué)生以實(shí)驗(yàn)小組為單位,實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、參數(shù)調(diào)整計(jì)算、電網(wǎng)接線到數(shù)據(jù)整理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告等一整套工作都由實(shí)驗(yàn)小組通過合作來完成。通過新能源并網(wǎng)實(shí)際案例的仿真分析實(shí)踐環(huán)節(jié),能加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí),有效加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和綜合科研能力。
四、教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)
本課程內(nèi)容涉及電氣、動(dòng)力、機(jī)械、控制等許多學(xué)科領(lǐng)域,因此教學(xué)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)老中青搭配,從而達(dá)到專業(yè)職務(wù)和知識(shí)結(jié)構(gòu)合理的效果。課程負(fù)責(zé)人應(yīng)為具有較深的學(xué)術(shù)造詣和創(chuàng)新性學(xué)術(shù)思想的本學(xué)科的專家,同時(shí)要具有團(tuán)結(jié)、協(xié)作精神和較好的組織、管理和領(lǐng)導(dǎo)能力。主講教師知識(shí)結(jié)構(gòu)最好能覆蓋電力系統(tǒng)、控制等多個(gè)領(lǐng)域,這樣才能準(zhǔn)確把握課程內(nèi)容的廣度和深度。
五、結(jié)論
本文對(duì)上海電力學(xué)院“新能源與電力系統(tǒng)”研究生課程建設(shè)的方案進(jìn)行了探析。通過對(duì)上海電力學(xué)院電力系統(tǒng)自動(dòng)化專業(yè)建設(shè)、新能源技術(shù)在電力行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢等方面的分析,制訂了合理的課程結(jié)構(gòu)與教學(xué)內(nèi)容,并發(fā)掘了與課程特點(diǎn)相匹配的教學(xué)方法和手段。課程建設(shè)注重理論與實(shí)際的有效結(jié)合,提出加強(qiáng)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)建設(shè)的思想。通過開展課程建設(shè),找出了該課程教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié),制訂了符合電力專業(yè)的建設(shè)目標(biāo)和滿足電力企業(yè)對(duì)上海電力學(xué)院研究生專業(yè)能力要求的切實(shí)可行的課程建設(shè)發(fā)展規(guī)劃。
參考文獻(xiàn):
[1]樊艷芳.“電力系統(tǒng)分析”精品課程的調(diào)查分析與思考[J].中國電力教育,2010,(9):105-107.
關(guān)鍵詞:熱力系統(tǒng);經(jīng)濟(jì)指標(biāo);計(jì)算方法;節(jié)能技術(shù)
引 言:
眾所周知,能源問題已經(jīng)成為世界各國共同關(guān)注的問題,在我國這一現(xiàn)象更加凸顯。由于我國粗放型經(jīng)濟(jì)增長方式,又處在消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級(jí)加快的歷史階段,能源消耗過大,因此節(jié)能降耗將是一項(xiàng)長遠(yuǎn)而艱巨的任務(wù)。根據(jù)美國及我國電力行業(yè)調(diào)查統(tǒng)計(jì)表明,我國平均供電煤耗率要比發(fā)達(dá)國家高出30~60g/kWh,這是一個(gè)很大的差距,說明我國的電廠節(jié)能有很大的節(jié)能潛力可以挖掘。因此,電站熱力系統(tǒng)節(jié)能是關(guān)系到節(jié)能全局以及可持續(xù)性發(fā)展的大事。因此,在熱力系的環(huán)境下,揭示各種節(jié)能理論內(nèi)在的聯(lián)系,深入地研究和發(fā)展節(jié)能要的理論和現(xiàn)實(shí)意義,對(duì)電廠的節(jié)能降耗工作具有很強(qiáng)的指導(dǎo)性。
一、熱力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
我國火力發(fā)電廠常用的熱經(jīng)濟(jì)型指標(biāo)主要有效率和能耗率兩種。
1.全場熱效率ηcp:
其中,Nj為凈上網(wǎng)功率,B為燃煤量,Ql為燃煤低位發(fā)熱量。
全廠熱效率指標(biāo)是電廠運(yùn)行的綜合指標(biāo),在進(jìn)行系統(tǒng)分析是,常將這一綜合指標(biāo)進(jìn)行分解,以區(qū)分各廠家的責(zé)任和主攻方向,因此可以改寫為:
其中,ηb:鍋爐效率,鍋爐有效吸熱量與燃煤低位發(fā)熱量之比;
ηp:管道效率,汽輪機(jī)循環(huán)吸熱量與鍋爐有效吸熱量之比;
ηi:汽輪機(jī)循環(huán)裝置效率,汽輪機(jī)內(nèi)部功與循環(huán)吸熱量之比;
ηm:機(jī)械效率,汽輪機(jī)輸出功率與內(nèi)部功率之比;
ηg:發(fā)電機(jī)效率,發(fā)電機(jī)上網(wǎng)功率與前端功率之比;
∑ξi:廠用電率,電廠所有輔機(jī)消耗電功率之和與發(fā)電機(jī)上網(wǎng)功率之比。
2.熱耗率和標(biāo)準(zhǔn)煤耗率
熱耗率指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性,其實(shí)質(zhì)是發(fā)電機(jī)每發(fā)電1kWh,工質(zhì)從鍋爐吸收的熱量值。定義式如下:
煤耗率指標(biāo)也可以分為兩種:發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率和供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率。
二、熱力系統(tǒng)計(jì)算方法現(xiàn)狀
熱力系統(tǒng)計(jì)算是火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組運(yùn)行性能分析、熱力試驗(yàn)和系統(tǒng)改進(jìn)中常見的計(jì)算工作,對(duì)熱力系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算的目的是為了確定機(jī)組的各項(xiàng)熱性指標(biāo),因此選擇適當(dāng)?shù)臒崃ο到y(tǒng)計(jì)算方法是機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析的重要前提。系統(tǒng)計(jì)算方法種類很多,按照它們所依賴的熱力學(xué)基礎(chǔ)可分為:第一定律分析和第二定律分析法。
常規(guī)熱平衡法是在結(jié)合質(zhì)量平衡和能量平衡基礎(chǔ)上,對(duì)實(shí)際熱力系統(tǒng)進(jìn)行的數(shù)值計(jì)算方法。計(jì)算中需要對(duì)熱力系統(tǒng)進(jìn)行變工況計(jì)算,以確定汽輪機(jī)抽汽口和排汽端的蒸汽參數(shù)以及回?zé)嵯到y(tǒng)的各相應(yīng)參數(shù),其實(shí)質(zhì)是確定汽輪機(jī)新的膨脹過程線和系統(tǒng)參數(shù),核心和難點(diǎn)是汽輪機(jī)變工況計(jì)算。
等效熱降法是以新蒸汽流量、循環(huán)的初終參數(shù)和熱力過程線均保持不變?yōu)榍疤幔詢?nèi)功率(等效熱降)的變化來分析熱力系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性。在熱力系統(tǒng)局部分析中,等效熱降法改善了常規(guī)熱力計(jì)算的不足,提出了等效熱降的概念并在此基礎(chǔ)上建立了熱力系統(tǒng)分析的新方法,使熱力計(jì)算具有了系統(tǒng)分析功能。
循環(huán)函數(shù)法根據(jù)熱力學(xué)第二定律,以循環(huán)不可逆性(或冷源損失)分析輪機(jī)循環(huán)節(jié)能定性分析的判據(jù),以循環(huán)函數(shù)式為汽輪機(jī)循環(huán)節(jié)能定量計(jì)算的工循環(huán)函數(shù)法是一種計(jì)算復(fù)雜熱力系統(tǒng)的好方法。
熵分析法是通過對(duì)體系的熵平衡計(jì)算,求取熵產(chǎn)的大小及其分布,分析影響熵產(chǎn)的因素,確定熵產(chǎn)與不可逆損失的關(guān)系,作為評(píng)價(jià)過程的不完善程度和改進(jìn)過程的依據(jù)。
火用分析法[4]是在熱力學(xué)兩大定量的基礎(chǔ)上,結(jié)合環(huán)境情況從對(duì)能的本性的全面認(rèn)識(shí),從能的實(shí)用性出發(fā)提出的一種思想和方法,它是從能量轉(zhuǎn)換的角度表示設(shè)備或熱力過程完善性的科學(xué)指標(biāo)。
代數(shù)熱力學(xué)法是一種分析熱力系統(tǒng)能量的分析方法。該方法運(yùn)用事件矩陣來描述一個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)的能量出、入關(guān)系,火用矩陣定義了各股流的火用值,火用分支定義了單一系統(tǒng)出、入流的關(guān)系,最終得到結(jié)構(gòu)矩陣[FP],該矩陣從全局的高度開拓了研究全、子系統(tǒng)關(guān)系的新趨勢。
三、當(dāng)前仍然存在的問題
(1)普遍意義上的系統(tǒng)工程分析方法仍然欠缺,數(shù)學(xué)工具仍然有待發(fā)展,利用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行熱力系統(tǒng)節(jié)能分析的研究不足。目前都是采用局部優(yōu)化運(yùn)行的方法,系統(tǒng)節(jié)能分析方法仍有待于進(jìn)一步發(fā)展。
(2)本質(zhì)上來講,目前的系統(tǒng)研究都屬于穩(wěn)態(tài)研究。研究的基礎(chǔ)是發(fā)電系統(tǒng)部分熱力學(xué)參數(shù)一致,且在運(yùn)行中保持恒定,這固然會(huì)使研究的復(fù)雜程度大大簡化,但同時(shí)也使其具有局限性。熱力系統(tǒng)節(jié)能分析方法在機(jī)組變工況下應(yīng)用研究較少。
(3)不同的熱力系統(tǒng)分析理論都是從不同的角度來研究熱力系統(tǒng)這一對(duì)象,不同理論之間的相互關(guān)系的研究還很不充分。
(4)無論是設(shè)計(jì)高參數(shù)的大容量機(jī)組,還是改善現(xiàn)有機(jī)組的運(yùn)行水平,挖掘機(jī)組的節(jié)能潛力,都需要一種有效準(zhǔn)確的節(jié)能理論進(jìn)行指導(dǎo),才能有的放矢地采取節(jié)能措施。而合理地確定優(yōu)化的性能指標(biāo),正確地建立系統(tǒng)與生產(chǎn)過程的數(shù)學(xué)模型仍然需要加大研究。
四、熱力系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)措施
熱力系統(tǒng)節(jié)能有多種途徑可以實(shí)現(xiàn)。對(duì)于新設(shè)計(jì)機(jī)組,可通過優(yōu)化設(shè)計(jì),合理配套進(jìn)行節(jié)能;而對(duì)于運(yùn)行機(jī)組,可通過節(jié)能診斷,優(yōu)化改造,監(jiān)測能損,指導(dǎo)運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。
在電廠的發(fā)展中,曾先后采用回?zé)岷驮贌醿煞N循環(huán)方式,使得循環(huán)效率大為提高。當(dāng)前,可行的節(jié)能技術(shù)改造措施包括:
汽輪機(jī)通流部分實(shí)施技術(shù)改造。目前這種改造大體可以分為兩類:一類是提高汽輪機(jī)內(nèi)效率,達(dá)到降耗目的;另一類是降耗的同時(shí)提高汽輪機(jī)的出力。具體改造措施有更換氣缸,將雙列調(diào)節(jié)級(jí)改為單列調(diào)節(jié)級(jí)等。
采用新型密封技術(shù)改造鍋爐空氣預(yù)熱器??疹A(yù)器的漏風(fēng)問題一直是影響鍋爐燃燒,降低效率的威脅。通過采用新型密封技術(shù),降低空預(yù)器漏風(fēng)率,不僅減少排煙損失,降低飛灰含碳量,還可以節(jié)約廠用電,降低廠用電率。
鍋爐制粉系統(tǒng)技術(shù)改造。通過改造磨煤機(jī)系統(tǒng)、密封系統(tǒng),可以提高制粉效率,降低制粉單耗,從而降低煤耗。
電站循環(huán)冷卻水余熱再利用。通過凝汽器由循環(huán)冷卻水帶走的熱量一般占輸送總能量的15%以上,有的甚至高達(dá)25%以上,造成了能量的極大浪費(fèi)。如果能采用余熱利用技術(shù)把這部分能量利用起來,勢必會(huì)對(duì)電廠效率提高產(chǎn)生明顯的效果。
五、結(jié)語
目前,面臨著能源資源逐漸匱乏和能源需求總量日益增大的雙重挑戰(zhàn),節(jié)能降耗刻不容緩,尤其是能耗大戶行業(yè)。電廠熱力系統(tǒng)首當(dāng)其沖,且與發(fā)達(dá)國家相比,我國的熱力系統(tǒng)節(jié)能降耗還是有很大的潛力和空間可以充分挖掘。有理由相信,隨著相關(guān)熱力系統(tǒng)分析方法的逐步發(fā)展和完善,電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能降耗將會(huì)取得更長遠(yuǎn)的進(jìn)步。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:機(jī)組 熱動(dòng)發(fā)展 管理措施 節(jié)能減排
中圖分類號(hào):TM621.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)10(c)-0108-01
實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)是積極推行的發(fā)展目標(biāo),但在走工業(yè)化道路的同時(shí)也使得企業(yè)乃至個(gè)人的環(huán)境保護(hù)意識(shí)變得更加薄弱。電廠生產(chǎn)電能,為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供了保障。但由于電廠發(fā)電是燃燒了各種燃料產(chǎn)生廢氣、廢物,既污染了環(huán)境又浪費(fèi)了資源。通過原料的燃燒,火電廠熱動(dòng)系統(tǒng)將產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為電能。降低火電廠能量消耗,是當(dāng)前急需解決的問題,也是未來非常重要的研究領(lǐng)域。
1 節(jié)能是電廠熱動(dòng)發(fā)展的必然趨勢
在電廠運(yùn)行過程中堅(jiān)持節(jié)約能源、降低損耗是未來熱動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的必須堅(jiān)持的原則,堅(jiān)持這一原則不僅能提高企業(yè)的整體效益的增長,還能為社會(huì)創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)財(cái)富。
(1)降低成本。
煤、石油、天然氣等發(fā)電原料都屬于自然資源,隨著使用的增加,能源總量在不斷減少,成本將不斷增加,節(jié)能措施能減少企業(yè)的資本投入。
(2)保護(hù)環(huán)境。
電廠的發(fā)展造成工業(yè)廢棄物的大量排放,使空氣遭到嚴(yán)重污染,產(chǎn)生對(duì)人類有害的物體,并能加劇大氣層的污染,而采用了節(jié)能措施,可以減少排量,減緩污染過程。
(3)技術(shù)更新?lián)Q代。
實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約、減小消耗不僅需要電廠在運(yùn)行中調(diào)整,更需要依賴科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,以先進(jìn)發(fā)達(dá)的科技手段處理能源消耗問題。新技術(shù)新工藝的研發(fā),有助于促進(jìn)總線技術(shù)的優(yōu)化改進(jìn)。
(4)持續(xù)發(fā)展。
節(jié)能降耗措施的開展,能夠正確處理好社會(huì)經(jīng)濟(jì)與自然環(huán)境間的矛盾和發(fā)展關(guān)系,使人與自然和諧發(fā)展,為現(xiàn)代化及可持續(xù)發(fā)展打下基礎(chǔ)。
2 熱動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能降耗管理措施
如果我們?cè)诎l(fā)電廠熱動(dòng)系統(tǒng)機(jī)組的運(yùn)行過程中能夠有效控制機(jī)組的熱耗,那樣發(fā)電廠供電所使用的原料消耗將會(huì)進(jìn)一步減低。
(1)控制機(jī)組運(yùn)行方式,達(dá)到我們降低煤耗的目的??梢栽跈C(jī)組運(yùn)行的前6個(gè)月實(shí)行單閥運(yùn)行,6個(gè)月以后將運(yùn)行方式變?yōu)轫樞蜷y運(yùn)行,這一措施可有效降低煤耗1.6 g/kWh。
(2)控制機(jī)組運(yùn)行參數(shù),達(dá)到我們降低煤耗的目的??梢酝ㄟ^控制機(jī)組運(yùn)行過程中的有關(guān)參數(shù),提高主再汽溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值,可以降低供電煤耗約0.7 kWh。
(3)對(duì)機(jī)組的真空系統(tǒng)進(jìn)行改造,汽輪機(jī)凝汽器的真空度高低是影響機(jī)組效率的一個(gè)重要因素,300 MW機(jī)組汽輪機(jī)排汽壓力比正常值上升1%。則機(jī)組熱耗率的相對(duì)變化率將增大1%以上,提高機(jī)組真空對(duì)提高機(jī)組效率是至關(guān)重要的??梢岳脵z漏儀對(duì)凝汽器及真空系統(tǒng)查漏,提高機(jī)組凝汽器真空平均水平。
3 節(jié)能角度下未來電廠熱動(dòng)發(fā)展方向
在熱動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中,機(jī)組深調(diào)峰與機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)相比,風(fēng)機(jī)效率相差40%,風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)流器效率相差57%,節(jié)流損失大,風(fēng)機(jī)效率低。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果,系統(tǒng)可在優(yōu)化調(diào)度、可再生能源發(fā)電、降低綜合線損等方面展開工作。
3.1 優(yōu)化調(diào)度模式
針對(duì)“調(diào)整發(fā)電調(diào)度規(guī)則,實(shí)施節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)調(diào)度”的發(fā)展觀念,未來電廠需要針對(duì)發(fā)電調(diào)度模式不斷改進(jìn)優(yōu)化。尤其是要在火電廠電力系統(tǒng)的運(yùn)行方面進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,這樣才能從根本上實(shí)現(xiàn)節(jié)能(見圖1)。
3.2 可再生能源發(fā)電
目前電廠熱動(dòng)系統(tǒng)發(fā)電的主要燃料是煤炭、天然氣等,來源于自然資源,這些都是成本高且不可再生的,隨著時(shí)間的推移在未來必將消失。電廠若要實(shí)現(xiàn)節(jié)能就需要積極引進(jìn)太陽能、風(fēng)能、潮汐能等可再生能源,這些可再生資源具有來源廣、含量大、成本低、效益高的優(yōu)點(diǎn),為節(jié)能降耗開辟了新途徑。
3.3 降低綜合線損技術(shù)
避免過多的線損是電力節(jié)能的有效措施,目前降低線損的主要措施有:對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃;對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化,達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn);調(diào)整及改造變壓器的數(shù)量和內(nèi)部結(jié)構(gòu);做好無功配置優(yōu)化,協(xié)調(diào)好功率的布置。
3.4 建立以節(jié)能為目的的管理體系
建立該體系的目的是落實(shí)機(jī)組的日常控制工作,重點(diǎn)監(jiān)管涉及減低煤耗的環(huán)節(jié),在保證熱電系統(tǒng)日常運(yùn)行基礎(chǔ)上,提高燃煤發(fā)電的效率,制約浪費(fèi)現(xiàn)象。建立以供電煤耗為中心的管理體系,要求電廠操作人員嚴(yán)格控制機(jī)組的熱耗、規(guī)范操作行為。以供電煤耗為中心的管理體系,建立一個(gè)監(jiān)督小組,對(duì)機(jī)組的日常運(yùn)行,進(jìn)行有效監(jiān)管,嚴(yán)厲的制止不符合安全規(guī)范和減低煤耗要求的行為。
4 結(jié)語
目前,面臨著能源逐漸匱乏和需求逐漸增大的雙重挑戰(zhàn),節(jié)能降耗工作刻不容緩。能耗大戶行業(yè)尤其是電廠熱力系統(tǒng)更是首當(dāng)其沖。與發(fā)達(dá)國家相比,我國的熱力系統(tǒng)節(jié)能降耗領(lǐng)域還有很大的潛力和空間可以充分挖掘,電廠也要對(duì)自身的運(yùn)行模式進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。節(jié)能降耗不僅能節(jié)約企業(yè)成本還能提高利潤。在今后的熱力系統(tǒng)運(yùn)行過程中需根據(jù)實(shí)際情況制定節(jié)能計(jì)劃。在未來的幾年里,相關(guān)熱力系統(tǒng)分析方法會(huì)逐步發(fā)展和完善,電廠熱力系統(tǒng)將向著可持續(xù)、綠色環(huán)保的方向發(fā)展,節(jié)能降耗工作將會(huì)取得更長遠(yuǎn)的進(jìn)步。
參考文獻(xiàn)
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作者簡介:王曉,博士,助理研究員,主要研究方向?yàn)橹袊吞及l(fā)展績效與政策。
通訊作者:齊曄,博士,教授,博導(dǎo),主要研究方向?yàn)闅夂蜃兓摺?/p>
基金項(xiàng)目:美國能源基金會(huì)項(xiàng)目“中國低碳經(jīng)濟(jì)研究”(編號(hào):G-0911011739);清華大學(xué)自主科研計(jì)劃學(xué)科交叉專項(xiàng)“我國低碳發(fā)展若干問題研究”(編號(hào):20101082050)。
摘要本文從食物全生命周期環(huán)節(jié)、溫室氣體類型、溫室氣體直接排放源三方面系統(tǒng)分析了1996-2010年我國食物全生命周期溫室氣體排放特征。從食物生產(chǎn)和消費(fèi)角度,確定我國飲食結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變、化肥高投入的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式、食物損失浪費(fèi)三大趨勢是導(dǎo)致食物全生命周期溫室氣體排放增長的主要因素。并提出轉(zhuǎn)變食物消費(fèi)方式,實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)均衡膳食結(jié)構(gòu),減少不必要的肉類消費(fèi);生產(chǎn)方式上逐步實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向有機(jī)農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變;加強(qiáng)宣傳引導(dǎo),最大限度減少食物餐桌浪費(fèi),同時(shí)加強(qiáng)食物物流環(huán)節(jié)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),將分銷配銷過程的損耗降至最低。通過食物生產(chǎn)和消費(fèi)方式的轉(zhuǎn)變與技術(shù)進(jìn)步相結(jié)合的方式,構(gòu)建出適于我國的綠色、低碳、可持續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和食物消費(fèi)模式。
關(guān)鍵詞食物;全生命周期;溫室氣體;飲食結(jié)構(gòu)
中圖分類號(hào)X24文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1002-2104(2013)07-0070-07doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2013.07.011
全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的能源消費(fèi)碳排放、甲烷和氮氧化物排放占溫室氣體排放總量的11%-14%,農(nóng)業(yè)成為全球溫室氣體主要排放源[1]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)目的是提供人類生存必須的食物,從食物生產(chǎn)到消費(fèi)的全過程看,服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的化肥等投入品生產(chǎn)和運(yùn)輸過程,食物從田間到餐桌的運(yùn)輸、儲(chǔ)藏、烹調(diào)過程均排放大量溫室氣體。
在氣候變化的大背景下,國際社會(huì)尤其是發(fā)達(dá)國家已開始關(guān)注食物全生命周期過程的溫室氣體排放。美國、英國食物全生命周期溫室氣體排放分別占各自排放量的15%、19%,人均年排放量分別為3.1 tCO2-eq和2.7 t CO2-eq,歐盟25國和澳大利亞比例高達(dá)31%、30%[2-5]。國外研究顯示,食物全生命周期溫室氣體排放與飲食結(jié)構(gòu)、消費(fèi)習(xí)慣關(guān)系密切。飲食結(jié)構(gòu)的影響源自不同類型食物的溫室氣體排放系數(shù)差別較大。美國環(huán)境工作小組計(jì)算了美國各種食物全生命周期溫室氣體排放,動(dòng)物性食物溫室氣體排放系數(shù)遠(yuǎn)高于植物性食物[6]。BernersLee研究顯示英國的飲食結(jié)構(gòu)是造成溫室氣體排放較大的原因,提出若以奶制品替代肉類甚至向素食轉(zhuǎn)變可減少食物全生命周期排放的22%-26%[7]。隨著消費(fèi)水平的提高,餐桌食物浪費(fèi)與日俱增,全球有1/3的食物被浪費(fèi)掉,相應(yīng)帶來5%的不必要溫室氣體排放。國內(nèi)尚未開展食物全生命周期溫室氣體排放的系統(tǒng)研究,從減緩氣候變化方面多集中在技術(shù)層面,探討減排途徑、減排潛力及農(nóng)業(yè)增匯措施[8-9]。對(duì)影響食物全生命周期溫室氣體排放的主要影響因素、各因素之間的內(nèi)在聯(lián)系及宏觀發(fā)展趨勢缺乏深刻認(rèn)識(shí)。
本文系統(tǒng)分析了1996-2010年我國食物全生命周期溫室氣體排放特征,分別從食物生產(chǎn)和消費(fèi)角度分析食物全生命周期溫室氣體排放增長的主要因素及潛在影響,旨在為政策制定和決策者提供參考依據(jù)。
1研究方法及數(shù)據(jù)
1.1食物全生命周期溫室氣體排放途徑
食物全生命周期溫室氣體排放類型包含化石能源相關(guān)CO2排放及投入品生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的非能源相關(guān)CO2、CH4、N2O排放(見圖1)。
化石能源相關(guān)CO2排放來自農(nóng)業(yè)投入品生產(chǎn)、農(nóng)場/農(nóng)戶生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品及食品加工制造、分銷配銷過程的運(yùn)輸冷藏、烹飪環(huán)節(jié)。農(nóng)業(yè)投入品生產(chǎn)排放包括化肥、農(nóng)藥、農(nóng)業(yè)機(jī)械折舊、農(nóng)膜、飼料生產(chǎn)過程排放。
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程非能源相關(guān)CO2排放來自化肥(尿素)施用過程;CH4排放來自水稻種植、畜禽養(yǎng)殖的腸胃發(fā)酵及糞便管理過程排放;N2O排放來自化肥施用、畜禽養(yǎng)殖糞便管理過程排放;此外,化肥(硝銨類)生產(chǎn)過程也排放N2O。
圖1食物消費(fèi)全生命周期溫室氣體排放途徑
Fig.1The greenhouse gases emission route of food
consumption during the life circle
注:植物性食物指糧食作物、油料、糖料、蔬菜、水果等經(jīng)濟(jì)作物;動(dòng)物性食物指肉類(豬肉、牛肉、羊肉、禽肉)、蛋、奶、水產(chǎn)品。
1.2溫室氣體排放核算方法
王曉等:食物全生命周期溫室氣體排放特征分析中國人口?資源與環(huán)境2013年第7期1.2.1能源相關(guān)CO2排放
能源相關(guān)CO2排放根據(jù)化石能源消耗量、能源結(jié)構(gòu)及各類能源的CO2排放系數(shù)計(jì)算。各環(huán)節(jié)能源消耗相關(guān)溫室氣體計(jì)算方法如下:
CO2i=Ei×∑nj=1pj×fi
式中:i表示食物全生命周期的農(nóng)業(yè)投入品生產(chǎn)、農(nóng)場/農(nóng)戶生產(chǎn)、加工制造、分銷配銷、烹飪環(huán)節(jié);Ei表示i環(huán)節(jié)化石能源消費(fèi)量,tce;j表示各環(huán)節(jié)所消耗的能源類型;pj表示j能源消費(fèi)量占比; fj表示j能源的CO2排放系數(shù),tCO2/tce。
(1)農(nóng)業(yè)投入品生產(chǎn)能耗量及能源結(jié)構(gòu):假設(shè)技術(shù)鎖定,以“十一五”期間平均能耗水平推算1996-2005年各產(chǎn)品生產(chǎn)化石能源消費(fèi)量。①農(nóng)藥:生產(chǎn)1 t農(nóng)藥能耗約3 tce[10];②農(nóng)膜:生產(chǎn)1t聚乙烯消耗1.009 t乙烯,521 kWh電力,“十一五”噸乙烯生產(chǎn)平均綜合能耗為1 007 kgce,即生產(chǎn)1t農(nóng)膜能耗1.12 tce;③農(nóng)業(yè)機(jī)械折舊:農(nóng)業(yè)機(jī)械用材90%為鋼鐵,以鋼鐵能耗核算。農(nóng)業(yè)機(jī)械鋼鐵用量由各類農(nóng)機(jī)使用年限、數(shù)量及重量計(jì)算。“十一五”噸鋼綜合能耗707 kgce/t;④化肥:按氮、磷、鉀肥分別計(jì)算。磷、鉀肥生產(chǎn)以電力消耗為主,每生產(chǎn)1 t P2O5、1 t K2O分別消耗2 512 kWh、2 225 kWh。氮肥生產(chǎn)根據(jù)氮肥種類、大中小型企業(yè)比例及產(chǎn)品單耗、能源結(jié)構(gòu)綜合估算1 t氮肥(折純)生產(chǎn)排放6.49 tCO2[11]。根據(jù)各年氮、磷、鉀肥消費(fèi)結(jié)構(gòu)推算化肥生產(chǎn)溫室氣體排放[12];⑤飼料:生產(chǎn)能耗包含在“農(nóng)副食品加工業(yè)”統(tǒng)計(jì)中。
農(nóng)藥、農(nóng)膜生產(chǎn)能源結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)能源統(tǒng)計(jì)的化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè),農(nóng)業(yè)機(jī)械折舊能源結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)。
(2)農(nóng)場/農(nóng)戶生產(chǎn)能耗量及能源結(jié)構(gòu):能源統(tǒng)計(jì)綜合能源平衡表的農(nóng)、林、牧、漁業(yè)終端消費(fèi)量。
(3)加工制造能耗量及能源結(jié)構(gòu):能源統(tǒng)計(jì)的農(nóng)副食品加工業(yè)、食品制造業(yè)、飲料制造業(yè)、煙草制品業(yè)能源消費(fèi)量。
(4)烹飪能耗量及能源結(jié)構(gòu):清華大學(xué)建筑節(jié)能中心數(shù)據(jù),我國每平方米建筑面積每年用于炊事的能耗量為1.5 kgce。城市能源結(jié)構(gòu)以天然氣為主,農(nóng)村僅考慮商品能源消耗部分(不包括秸稈薪柴),能源結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)能源統(tǒng)計(jì)綜合能源平衡表的農(nóng)村生活用能。
(5)分銷配銷能耗量及能源結(jié)構(gòu):缺乏直接統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),采用“投入產(chǎn)出法”的直接消耗系數(shù)和完全消耗系數(shù)計(jì)算各環(huán)節(jié)能耗系數(shù)[13-14]。計(jì)算農(nóng)林牧漁水利業(yè)、農(nóng)副食品加工業(yè)、食品制造業(yè)、飲料制造業(yè)、煙草制品業(yè)5大行業(yè)(16個(gè)子行業(yè))的交通運(yùn)輸倉儲(chǔ)相關(guān)的能耗,能源結(jié)構(gòu)以油品為主。
[關(guān)鍵詞]層次分析法;原理;步驟
中圖分類號(hào):U416.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2015)44-0178-02
1 層次分析法概述
人們?cè)趯?duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)以及管理領(lǐng)域的問題進(jìn)行系統(tǒng)分析時(shí),面臨的經(jīng)常是一個(gè)由相互關(guān)聯(lián)、相互制約的眾多因素構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)。層次分析法則為研究這類復(fù)雜的系統(tǒng),提供了一種新的、簡潔的、實(shí)用的決策方法。層次分析法(AHP法) 是一種解決多目標(biāo)的復(fù)雜問題的定性與定量相結(jié)合的決策分析方法。該方法將定量分析與定性分析結(jié)合起來,用決策者的經(jīng)驗(yàn)判斷各衡量目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)之間的相對(duì)重要程度,并合理地給出每個(gè)決策方案的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)數(shù),利用權(quán)數(shù)求出各方案的優(yōu)劣次序,比較有效地應(yīng)用于那些難以用定量方法解決的課題。
層次分析法是社會(huì)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)決策中的有效工具。其特征是合理地將定性與定量的決策結(jié)合起來,按照思維、心理的規(guī)律把決策過程層次化、數(shù)量化。是系統(tǒng)科學(xué)中常用的一種系統(tǒng)分析方法。該方法自1982年被介紹到我國以來,以其定性與定量相結(jié)合地處理各種決策因素的特點(diǎn),以及其系統(tǒng)靈活簡潔的優(yōu)點(diǎn),迅速地在我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域內(nèi),如工程計(jì)劃、資源分配、方案排序、政策制定、沖突問題、性能評(píng)價(jià)、能源系統(tǒng)分析、城市規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)管理、科研評(píng)價(jià)等,得到了廣泛的重視和應(yīng)用。
2 層次分析法的基本原理
層次分析法(Analytic Hierarchy Process,簡稱AHP)是將與決策總是有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次,在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法。 該方法是美國運(yùn)籌學(xué)家匹茨堡大學(xué)教授薩蒂于20世紀(jì)70年代初,在為美國國防部研究“根據(jù)各個(gè)工業(yè)部門對(duì)國家福利的貢獻(xiàn)大小而進(jìn)行電力分配”課題時(shí),應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)理論和多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法,提出的一種層次權(quán)重決策分析方法。
層次分析法的特點(diǎn)是在對(duì)復(fù)雜的決策問題的本質(zhì)、影響因素及其內(nèi)在關(guān)系等進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上,利用較少的定量信息使決策的思維過程數(shù)學(xué)化,從而為多目標(biāo)、多準(zhǔn)則或無結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜決策問題提供簡便的決策方法。尤其適用于對(duì)決策結(jié)果難于直接準(zhǔn)確計(jì)算的場合。
層次分析法根據(jù)問題的性質(zhì)和要達(dá)到的總目標(biāo),將問題分解為不同的組成因素,并按照因素間的相互關(guān)聯(lián)影響以及隸屬關(guān)系將因素按不同層次聚集組合,形成一個(gè)多層次的分析結(jié)構(gòu)模型,從而最終使問題歸結(jié)為最低層(供決策的方案、措施等)相對(duì)于最高層(總目標(biāo))的相對(duì)重要權(quán)值的確定或相對(duì)優(yōu)劣次序的排定。
3 層次分析法的基本步驟
(1)明確問題,建立層次結(jié)構(gòu)模型
策的目標(biāo)、考慮的因素(決策準(zhǔn)則)和決策對(duì)象按它們之間的相互關(guān)系分為最高層、中間層和最低層,繪出層次結(jié)構(gòu)圖。
最高層:決策的目的、要解決的問題。
最低層:決策時(shí)的備選方案。
中間層:考慮的因素、決策的準(zhǔn)則。
對(duì)于相鄰的兩層,稱高層為目標(biāo)層,低層為因素層。
下面舉例說明(如圖3-1):
層次分析法的思維過程的歸納:
將決策問題分為3個(gè)或多個(gè)層次:
最高層:目標(biāo)層。表示解決問題的目的,即層次分析要達(dá)到的總目標(biāo)。通常只有一個(gè)總目標(biāo)。
中間層:準(zhǔn)則層、指標(biāo)層等。表示采取某種措施、政策、方案等實(shí)現(xiàn)預(yù)定總目標(biāo)所涉及的中間環(huán)節(jié);一般又分為準(zhǔn)則層、指標(biāo)層、策略層、約束層等。
最低層:方案層。表示將選用的解決問題的各種措施、政策、方案等。通常有幾個(gè)方案可選。
每層有若干元素,層間元素的關(guān)系用相連直線表示。
(2)構(gòu)造判斷(成對(duì)比較)矩陣;
在確定各層次各因素之間的權(quán)重時(shí),如果只是定性的結(jié)果,則常常不容易被別人接受,因而Santy等人提出:一致矩陣法,即:
1.不把所有因素放在一起比較,而是兩兩相互比較。
2.對(duì)此時(shí)采用相對(duì)尺度,以盡可能減少性質(zhì)不同的諸因素相互比較的困難,以提高準(zhǔn)確度。
判斷矩陣是表示本層所有因素針對(duì)上一層某一個(gè)因素的相對(duì)重要性的比較。判斷矩陣的元素aij用Santy的1一9標(biāo)度方法給出。
判斷矩陣元標(biāo)度素aij的方法如表1所示:
(3)層次單排序及其一致性檢驗(yàn);
對(duì)應(yīng)于判斷矩陣最大特征根} max的特征向量,經(jīng)歸一化(使向量中各元素之和等于1)后記為W. W的元素為同一層次因素對(duì)于上一層次因素某因素相對(duì)重要性的排序權(quán)值,這一過程稱為層次單排序。確認(rèn)層次單排序,需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn),所謂一致檢驗(yàn)是指對(duì)A確定不一致的允許范圍。定義一致性指標(biāo):
CI=0,有完全的一致性;CI工接近于0,有滿意的一致性;CI越大,不一致越嚴(yán)重。
(4)層次總排序及其一致性檢驗(yàn)。
計(jì)算成對(duì)比較矩陣A的隨機(jī)一致性比率CR:
一致性的標(biāo)準(zhǔn)RI:稱為平均隨機(jī)一致性指標(biāo),它只與矩陣階數(shù)?有關(guān)。
為衡量CI 的大小,引入隨機(jī)一致性指標(biāo) RI。方法為
隨機(jī)構(gòu)造500個(gè)成對(duì)比較矩陣:
則可得一致性指標(biāo):
Saaty的結(jié)果如下(表2)
判斷方法如下:當(dāng)CR
4 結(jié)語
層次分析法作為一種綜合評(píng)價(jià)方法,該方法不僅廣泛用于安全科學(xué)研究和環(huán)境研究領(lǐng)域,而且還可為決策者面對(duì)其他領(lǐng)域紛繁復(fù)雜的形勢作出正確決策提供科學(xué)的依據(jù)。通過對(duì)層次分析法的應(yīng)用研究.可以有以下幾點(diǎn)結(jié)論:
1)層次分析法具有將定性和定量相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn),它能將復(fù)雜的問題進(jìn)行分解,為最佳方案的選擇提供科學(xué)依據(jù),為決策層作出正確的決策提供理論參考。層次分析法經(jīng)過多年的發(fā)展和改進(jìn),衍生出改進(jìn)的層次分析法、模糊層次分析法、可拓模糊層次分析法和灰色層次分析法等。
2)層次分析法在安全科學(xué)中的研究主要包括煤礦安全研究、危險(xiǎn)化學(xué)品評(píng)價(jià)、油庫安全評(píng)價(jià)、城市災(zāi)害應(yīng)急能力研究以及交通安全評(píng)價(jià)等;在環(huán)境科學(xué)中的研究主要包括大氣環(huán)境研究、水環(huán)境研究和生態(tài)環(huán)境研究,這其中既有綜合性的研究,又有具體到某一方面的研究,可以為改善安全和環(huán)境狀況提供理論依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
[1] 郭金玉,張忠彬,孫慶云.層次分析法在安全科學(xué)研究中的應(yīng)用[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2008,02:69-73.
1.人才培養(yǎng)目標(biāo)
遼寧石油化工大學(xué)能源與動(dòng)力工程專業(yè)人才培養(yǎng)服務(wù)于石油石化行業(yè)。以熱工、力學(xué)和機(jī)械科學(xué)為基礎(chǔ),以計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)為工具,培養(yǎng)學(xué)生具備能源生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化、利用與動(dòng)力系統(tǒng)研發(fā)基本理論和應(yīng)用技術(shù)能力,培養(yǎng)能夠從事石油石化產(chǎn)業(yè)鏈中涉及能量綜合利用的創(chuàng)新、應(yīng)用型高級(jí)專門人才。
2.課程體系設(shè)置
在課程體系設(shè)置方面,能源與動(dòng)力工程專業(yè)設(shè)置了較為完善的課程框架,包括:公共課、基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)選修課組、學(xué)科任選課及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)等。能源與動(dòng)力工程專業(yè)充分結(jié)合了本學(xué)校的行業(yè)特色與優(yōu)勢,課程體系設(shè)置貫穿石油工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈條,為學(xué)生提供了全面的專業(yè)應(yīng)用背景。該專業(yè)課程體系以油氣資源的生命周期理論為依托,將石油產(chǎn)業(yè)鏈條劃分為3個(gè)主要層次,分別為上游的油氣開發(fā)、中游的油氣輸送、下游的終端應(yīng)用。在上游的油氣開發(fā)方面,設(shè)置了油氣田開發(fā)工程、熱力采油技術(shù)課程。該層次旨在從油氣資源的源頭出發(fā),使學(xué)生認(rèn)識(shí)油氣藏,理解如何運(yùn)用現(xiàn)代綜合性科學(xué)技術(shù)開發(fā)油氣藏。重點(diǎn)突出了熱力采油技術(shù)的應(yīng)用。在中游的油氣輸送方面,設(shè)置了油田采輸系統(tǒng)換熱原理及設(shè)備、天然氣輸送設(shè)計(jì)與管理課程。油田采輸系統(tǒng)換熱原理及設(shè)備課程緊密銜接上游課程中的熱力采油技術(shù),從能量利用角度系統(tǒng)分析了油田采輸環(huán)節(jié)的主要影響因素及其變化規(guī)律,重點(diǎn)講授了換熱設(shè)備的原理及應(yīng)用。油氣設(shè)計(jì)與管理是依托學(xué)校省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科油氣儲(chǔ)運(yùn)工程而開設(shè)的課程,該課程重點(diǎn)講授了油氣輸送工藝及技術(shù)。在下游的終端應(yīng)用方面,設(shè)置了燃?xì)鈨?chǔ)存與輸配、加熱爐、能源工程與管理課程。
3.實(shí)踐基地建設(shè)
[關(guān)鍵詞] 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析 能源效率 煤炭上市公司 煤炭企業(yè)
一、能源效率評(píng)價(jià)及其意義
能源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力,是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的重要支撐,是現(xiàn)代文明的物質(zhì)基礎(chǔ),近年來,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,能源與環(huán)境問題日趨突出。中國高投入低產(chǎn)出的這種粗放型經(jīng)濟(jì)增長方式使經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源之間的矛盾日益加劇。提高能源利用效率是實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要保證。能源已經(jīng)是當(dāng)今經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的共同主題,各國普遍把提高能源效率、節(jié)約能源消費(fèi)作為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。國內(nèi)外關(guān)于能源效率的研究和認(rèn)識(shí)廣泛開展,不斷深入。世界各國都把提高能源利用效率列為能源發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。中國正處于大量消耗資源的工業(yè)化中期階段,隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的不斷加快,特別是重化工業(yè)和運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展,能源需求大幅上升。“亞太中研”信息顯示“中國連續(xù)17年為全球最大的煤炭消費(fèi)國,2008年煤炭消費(fèi)量占世界煤炭消費(fèi)總量的43%”。面對(duì)不斷增長的能源需求,快速增長的能源需求與供應(yīng)能力之間的矛盾越演越烈,中國能源總量較為豐富,但是人均能源占有量卻只有世界平均水平的一半,國內(nèi)供需缺口不斷增大,對(duì)外依存度持續(xù)上升,提高能源利用效率的呼聲也越來越高。中國將面臨巨大的需求競爭,能源資源的供需矛盾將進(jìn)一步加劇。為緩解能源壓力,2006年中國首次以法律文件的形式,明確提出“十一五”期間GDP能耗降低20%的約束性目標(biāo),用科學(xué)的方法對(duì)能源效率進(jìn)行評(píng)價(jià)并及時(shí)發(fā)現(xiàn)能源利用方面的存在的問題為決策者提供科學(xué)合理的改進(jìn)方案是非常有必要的。因此,對(duì)于能源效率的研究有著極其重要的意義。
能源在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中起著重要的作用,而中國缺油、少氣、富煤的資源賦存特點(diǎn)決定了煤炭作為主要的基礎(chǔ)能源和原料在國民經(jīng)濟(jì)中具有舉足輕重的戰(zhàn)略地位。煤炭是中國的基礎(chǔ)能源,在支撐國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中一直占有十分重要的地位。但中國煤炭企業(yè)同發(fā)達(dá)國家和一些發(fā)展中國家的煤炭企業(yè)相比,在機(jī)械化程度、勞動(dòng)生產(chǎn)率等方面都有較大的差距。伴隨著中國經(jīng)濟(jì)市場化和國際化程度的提高,煤炭企業(yè)所面臨競爭日趨激烈,經(jīng)營環(huán)境的不確定性更強(qiáng),加之煤炭企業(yè)特有的資源約束性,這就為煤炭企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略選擇提出了新的課題。煤炭企業(yè)如何通過經(jīng)營業(yè)務(wù)的結(jié)構(gòu)調(diào)整,提高能源的利用效率將是戰(zhàn)略選擇需要考慮的問題。中國煤炭企業(yè)都普遍存在著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一和產(chǎn)業(yè)鏈條短的問題,如何提高企業(yè)能源的利用效率,提高經(jīng)濟(jì)效益,避免資源的枯竭所帶來的企業(yè)生命和城市生命的終結(jié),將是中國資源性能源企業(yè)在戰(zhàn)略選擇時(shí)應(yīng)特別重視的問題。
數(shù)據(jù)包絡(luò)分析是一種重要的效率評(píng)價(jià)方法,在能源效率分析與評(píng)價(jià)中獲得了眾多成果和重要進(jìn)展,具有獨(dú)特的優(yōu)勢。本文主要介紹近年來DEA方法在能源利用效率與能源生產(chǎn)效率方面的技術(shù)方法和研究進(jìn)展,希望以此推動(dòng)該方法在能源效率分析中發(fā)揮更大的作用。
二、DEA方法在能源效率分析中的應(yīng)用研究
關(guān)于能源效率的討論,已是當(dāng)今能源行業(yè)研究的熱點(diǎn)。在傳統(tǒng)的定義中將能源效率定義為減少提供同等能源服務(wù)的能源投入或者說是用較少的能源生產(chǎn)同樣數(shù)量的服務(wù)。Bosseboeuf等從經(jīng)濟(jì)上的能源效率和技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的能源效率兩方面對(duì)此進(jìn)行拓展,前者是指用相同或更少的能源獲得更多產(chǎn)出或更好的生活質(zhì)量,后者是指由于技術(shù)進(jìn)步、生活方式的改變、管理的改善等導(dǎo)致特定能源使用的減少。Patterson指出,能源效率本身是一個(gè)一般化的術(shù)語,可以用多種數(shù)量上的指標(biāo)進(jìn)行測算,他認(rèn)為能源效率的衡量指標(biāo)主要有4類,即熱力學(xué)指標(biāo)、物理-熱量指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)-熱量指標(biāo)和純經(jīng)濟(jì)指標(biāo),亞太能源研究中心指出,能源效率指標(biāo)的基本任務(wù)是后果評(píng)估、目標(biāo)評(píng)價(jià)和在同等群體中的相對(duì)形勢評(píng)估。
在關(guān)于能源效率的現(xiàn)有文獻(xiàn)中,許多機(jī)構(gòu)和學(xué)者都認(rèn)同能源效率的傳統(tǒng)定義,并根據(jù)傳統(tǒng)定義構(gòu)建能源效率衡量指標(biāo)。王慶一認(rèn)為,衡量能源效率的指標(biāo)可分為經(jīng)濟(jì)能源效率和物理能源效率兩類,經(jīng)濟(jì)能源效率指標(biāo)包括單位產(chǎn)值能耗和能源成本效率,物理能源效率指標(biāo)包括物理能源效率(熱效率)和單位產(chǎn)品或服務(wù)能耗。在研究方法的不段更新中,基于生產(chǎn)函數(shù)的多要素能源效率方法得到了應(yīng)用。而典型的非參數(shù)法中數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA),更適合于在多要素生產(chǎn)函數(shù)理論框架下計(jì)算某種投入要素的利用效率。現(xiàn)有的一些研究利用DEA方法考察了中國能源效率的區(qū)域差異及其影響因素,如Hu和Wang(2006)利用DEA方法對(duì)中國各地區(qū)在1995年~2002年間的多要素能源利用效率做了比較研究;魏楚、沈滿洪(2007)等基于Hu和Wang等的思路將能源效率定義為當(dāng)前固定能源投入下實(shí)際產(chǎn)出能力達(dá)到最大產(chǎn)出的程度,并利用1995年~2004年的分省面板數(shù)據(jù)進(jìn)行省際能源效率測算,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)能源效率的影響因素進(jìn)行了計(jì)量分析。之后,楊紅亮、史丹(2008)對(duì)單要素能源效率和多要素能源效率進(jìn)行了對(duì)比,并以2005年數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對(duì)中國各地區(qū)的能效現(xiàn)狀做了測算,結(jié)果表明多要素能效指標(biāo)在揭示一個(gè)地區(qū)資源稟賦對(duì)能效的影響方面有著單要素方法替代不了的優(yōu)勢。李世祥和成金華(2008)采用DEA方法研究了中國13個(gè)主要工業(yè)省區(qū)1990-2006年的能源效率,結(jié)果表明, 13個(gè)省區(qū)的能源效率差異較大,導(dǎo)致源效率存在差異的重要因素是技術(shù)進(jìn)步和工業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。屈小娥基于DEA-Malmquist生產(chǎn)率指數(shù),實(shí)證測算了1990年~2006年全國30個(gè)省份全要素能源效率及技術(shù)進(jìn)步、技術(shù)效率指數(shù),結(jié)果表明中國東部地區(qū)全要素能源效率一直處于效率前沿面上,中西部地區(qū)均遠(yuǎn)離前沿面。吳琦,武春友在全要素能源效率框架下,根據(jù)能源系統(tǒng)的特點(diǎn),基于DEA方法建立能源效率評(píng)價(jià)模型,對(duì)中國30個(gè)行政區(qū)域進(jìn)行實(shí)證研究。研究發(fā)現(xiàn),評(píng)價(jià)模型在理論研究方面可以有效應(yīng)用于能源效率的評(píng)價(jià),并較好地滿足系統(tǒng)分析的要求;在生產(chǎn)實(shí)踐方面可以為能源效率提供更合理的計(jì)量和考核標(biāo)準(zhǔn),并為中國實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)、制定相關(guān)政策和措施提供決策支持。蔣金荷(2004)在提高能源效率與經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的策略分析中從能源物理效率、單位產(chǎn)值能耗、單位產(chǎn)品能耗等方面分析了中國能源效率的現(xiàn)狀特征,指出新型工業(yè)化的一個(gè)顯著特征就是要求降低能源強(qiáng)度,提高能源使用效率。
三、 DEA方法在煤炭企業(yè)經(jīng)濟(jì)效率分析中的應(yīng)用研究
近年來,國內(nèi)諸多學(xué)者對(duì)煤炭企業(yè)經(jīng)濟(jì)效率進(jìn)行研究,評(píng)價(jià)方法主要包括加權(quán)平均法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、層次分析法、系統(tǒng)模糊優(yōu)選法、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法等。萬世明(1991)在煤炭企業(yè)經(jīng)濟(jì)效率評(píng)價(jià)方法探討中應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)的方法來定量評(píng)價(jià)煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,并指出該方法有利于企業(yè)搞好全面經(jīng)營管理,評(píng)價(jià)工作量小,準(zhǔn)確性高,實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),但是該方法評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性與權(quán)重選取的正確與否有著直接的關(guān)系。如果將全部指標(biāo)綜合起來考慮,又面臨如何選取指標(biāo)權(quán)重的困難,若用經(jīng)驗(yàn)法來選取指標(biāo)權(quán)重也會(huì)使給出的權(quán)重因人而異,受主觀因素影響較大。數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法作為一宗非參數(shù)方法,采用最優(yōu)化方法內(nèi)生確定了各種投入的權(quán)重,排除了許多主觀因素,在處理多輸入多輸出的復(fù)雜問題中具有獨(dú)特的優(yōu)勢。因此,近年來數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
在現(xiàn)有的研究中,郝清民、趙國杰、孫利紅(2003)采用分批次的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法對(duì)中國煤炭上市公司經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了綜合分析,通過改進(jìn)值給出了增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)效益的相應(yīng)措施;魏曉平、王立寶(2005) 運(yùn)用DEA方法中的C2R模型對(duì)10家煤炭上市公司的經(jīng)營效率進(jìn)行分析評(píng)價(jià),結(jié)果顯示選定樣本效率差異較大,部分企業(yè)未達(dá)到有效狀態(tài),通過投影為企業(yè)提供改進(jìn)的參考意見;宋曉明(2006),在基于DEA的中國煤炭企業(yè)上市公司經(jīng)營效率分析中利用了DEA方法析了中國煤炭企業(yè)上市公司的相對(duì)效率及規(guī)模效益,并指出大部分企業(yè)效率并不理想,主要原因是大量資產(chǎn)的閑置、過大的期間費(fèi)用支出以及規(guī)模的限制;饒?zhí)锾?呂濤(2009)運(yùn)用DEA方法對(duì)中國20家大型煤炭企業(yè)經(jīng)營效率進(jìn)行評(píng)價(jià)分析,結(jié)果表明大部分企業(yè)經(jīng)營效率沒有達(dá)到DEA有效,針對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果給出了提高煤炭企業(yè)經(jīng)營效率的方向和對(duì)策;米金科,冉進(jìn)財(cái),孫永健(2003), 姚平, 梁靜國(2008), 彭英柯,張文(2010)等人均利用DEA方法中的C2R和B2C模型對(duì)我們煤炭企業(yè)的有效性、煤炭上市公司經(jīng)營效率等進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析,并對(duì)無效單元進(jìn)行了投影分析,給出了相應(yīng)的改進(jìn)方案。針對(duì)面板數(shù)據(jù)的情況,文應(yīng)用廣義數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法對(duì)中國煤炭上市公司經(jīng)濟(jì)效率進(jìn)行評(píng)價(jià),分析結(jié)果表明:中國煤炭上市公司效率較低,尚有很大的改進(jìn)空間。
四、結(jié)束語
在21世紀(jì)的中國,“節(jié)能減排”已成為眾人關(guān)注的話題,成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一, “低碳經(jīng)濟(jì)”引起眾多學(xué)者和社會(huì)人士的關(guān)注,而提高能源利用效率正是低碳經(jīng)濟(jì)論的實(shí)質(zhì),是節(jié)能減排的重要方法之一。科學(xué)、準(zhǔn)確的能源效率的測算方法正是學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)問題之一。數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法這一運(yùn)籌學(xué)研究的新領(lǐng)域備受人們關(guān)注,該方法對(duì)于一個(gè)多輸入多輸出系統(tǒng)的效率評(píng)價(jià)問題而言具有十分獨(dú)特的優(yōu)勢。本文主要圍繞數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法在中國能源及煤炭上市公司效率測算中的應(yīng)用為主題,系統(tǒng)分析了DEA方法在中國能源效率及煤炭上市公司的效率評(píng)價(jià)問題中的進(jìn)展。通過研究發(fā)現(xiàn):
1.對(duì)于評(píng)價(jià)能源效率而言,DEA方法是一種行之有效的評(píng)價(jià)方法。在確定了樣本數(shù)據(jù)包絡(luò)面后,可以將各個(gè)決策單元與樣本數(shù)據(jù)包絡(luò)面進(jìn)行比較,根據(jù)最終的效率值進(jìn)行優(yōu)劣排隊(duì)。通過投影分析給出非DEA有效的投入產(chǎn)出的調(diào)整方向及DEA有效單元所處的投入產(chǎn)出方面可變化空間,更好的為決策者提供決策參考信息。
2.利用DEA模型中國能源效率進(jìn)行分析不僅模型簡單、理論完備、而且克服了確定指標(biāo)權(quán)重的困難,因而,更具優(yōu)勢。
因此,合理利用DEA方法來分析能源效率問題,必將有助于提高中國能源效率、實(shí)現(xiàn)資源的更加合理配置。
參考文獻(xiàn):
[1] 馬占新:數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型與方法[M]. 北京:科學(xué)出版社,2010,4
關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化;成本控制
中圖分類號(hào):F552文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1003-2851(2009)12-0187-01
在工程建設(shè)投資問題上,已有很多的論述,同時(shí)伴隨著我國基本建設(shè)項(xiàng)目的持續(xù)大量開發(fā),許多來自于工程實(shí)踐中的理論與方法也不斷產(chǎn)生。在這些理論與實(shí)踐的結(jié)合中,使我國的投資理論在內(nèi)容廣度上更加豐富,在深度上更有長足發(fā)展。在借鑒這些理論的同時(shí),本文將從另一個(gè)視角來分析處理投資的問題,將投資理論與管理科學(xué)中的一些理論與方法相結(jié)合。
一、網(wǎng)絡(luò)評(píng)審法的應(yīng)用
(一)網(wǎng)絡(luò)評(píng)審法與隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃中的事項(xiàng)及工程上的工序之間的相互關(guān)系都是確定的,但在生產(chǎn)科研實(shí)踐中,有些事項(xiàng)及工程上的工序之間的相互關(guān)系卻是隨機(jī)的。下面,以生產(chǎn)中工程項(xiàng)目建設(shè)成功的概率與時(shí)間問題為例,將網(wǎng)絡(luò)評(píng)審的原理加以介紹。
工程由開始建設(shè)到驗(yàn)收通過的過程為:施工,監(jiān)理工程師檢測驗(yàn)收,經(jīng)試驗(yàn)后確定合格,或未通過檢測(廢品處理,返工或報(bào)廢),或局部處理。這三個(gè)事件的發(fā)生都具有一定的概率,設(shè)它們的概率分別為0.6,0.1,0.3。若檢測驗(yàn)收成功或失敗,則研制工作結(jié)束,若需局部返工處理,則需進(jìn)一步施工,之后再經(jīng)過檢測驗(yàn)收。若給出施工過程各個(gè)工序的作業(yè)時(shí)間(常數(shù),或服從某種概率分布的均值),要求施工過程所需的時(shí)間及驗(yàn)收成功的概率。
(二)圖解評(píng)審法的一般程序。圖解評(píng)審法與編制網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的程序步驟基本上是相同的。只是圖解評(píng)審法中要遇到很多隨機(jī)事件,有時(shí)所要求解的問題也有所差異,所以在具體的內(nèi)容和方法上是不同的。圖解評(píng)審法的一般程序?yàn)?
1.系統(tǒng)分析,明確問題求解的要求通常情況下,圖解評(píng)審法所要解決的問題是一個(gè)比較復(fù)雜的隨機(jī)系統(tǒng)。首先要對(duì)系統(tǒng)的約束條件、所要求的問題與預(yù)期的目標(biāo)、系統(tǒng)的構(gòu)成與工序的劃分,以及各工序之間的相互關(guān)系進(jìn)行周密的分析。
2.繪制隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)圖。根據(jù)系統(tǒng)分析的結(jié)果,特別是工序的合理劃分,各工序之間的相互關(guān)系,正確地選擇輸入側(cè)與輸出側(cè)結(jié)點(diǎn)的符號(hào),繪制隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)圖。
3.參數(shù)的確定與估計(jì)。在繪制隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)圖的同時(shí),就要考慮每條弧出現(xiàn)的概率及作業(yè)時(shí)間。如果作業(yè)時(shí)間是隨機(jī)變量,還要測辨它們的理論分布與密度函數(shù),以及期望值和方差,確保隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)必要的精度。
4.隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算或模擬。通常是在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行計(jì)算或模擬。根據(jù)系統(tǒng)目標(biāo)的要求,對(duì)時(shí)間、資源和費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算和優(yōu)化。需要時(shí)還要對(duì)系統(tǒng)在空間范疇內(nèi)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析計(jì)算,使系統(tǒng)在空間范疇內(nèi)保持協(xié)調(diào)。
5.綜合評(píng)價(jià)與審定。對(duì)計(jì)算的結(jié)果(常數(shù)或隨機(jī)變量)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià).在確認(rèn)得到令人滿意的計(jì)劃方案之后,做出決策,指導(dǎo)監(jiān)督并控制計(jì)劃的執(zhí)行。
(三)應(yīng)用圖解評(píng)審法合理做出費(fèi)用計(jì)劃。圖解評(píng)審的基本方法。解析法:用隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)中給定的參數(shù),把概率和隨機(jī)問題化為確定型問題求解,或者采用信流圖理論,用等效函數(shù)法求解。模擬法 : 在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬試驗(yàn),由于這種方法能夠方便而迅速地處理概率和隨機(jī)問題,所以被廣泛地應(yīng)用。下面介紹一下計(jì)算機(jī)模擬法:
二、時(shí)間――費(fèi)用優(yōu)化
在編制網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃過程中,研究如何使得工程完工時(shí)間短、費(fèi)用少;或者在保證既定的工程完工時(shí)間的條件下,所需要的費(fèi)用最少;或者在限制費(fèi)用的條件下,工程完工時(shí)間最短,就是時(shí)間――費(fèi)用優(yōu)化所要研究和解決的問題。
為完成一項(xiàng)工程,所需要的費(fèi)用可分為兩大類:
(一)直接費(fèi)用。包括直接生產(chǎn)工人的工資及附加費(fèi)、設(shè)備、能源、工具及材料消耗等直接與完成工序有關(guān)的費(fèi)用。
為縮短工序的作業(yè)時(shí)間,需要采取一定的技術(shù)組織措施,相應(yīng)地要增加一部分直接費(fèi)用。在一定條件下和一定范圍內(nèi),工序的作業(yè)時(shí)間越短,直接費(fèi)用越多。
在企業(yè)發(fā)展和生產(chǎn)中,控制成本、節(jié)能增收、節(jié)能降耗永遠(yuǎn)是企業(yè)生存所必須做的最重要工作,成本管理是企業(yè)管理的核心,而生產(chǎn)成本又是成本中最主要的部分。企業(yè)生產(chǎn)中,原料物料消耗、設(shè)備備件消耗、電水氣消耗,永遠(yuǎn)是成本消耗中的重點(diǎn),“節(jié)省一分錢好比賺得一分錢”。
2.主要工作
2.1方案選擇
根據(jù)煉鋼廠現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源,把過去單機(jī)運(yùn)行而不能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享的管理系統(tǒng),如材料管理系統(tǒng)、備件管理系統(tǒng)、勞保品管理系統(tǒng),都淘汰掉,都集合在該系統(tǒng)中;把其他生產(chǎn)成本如電水氣費(fèi)、油費(fèi)、用車費(fèi)、差旅費(fèi)等都納入該系統(tǒng),幾十項(xiàng)生產(chǎn)成本集合在一個(gè)系統(tǒng)中,多項(xiàng)報(bào)表集合在一起,涉及廠內(nèi)16個(gè)費(fèi)用主管單位和數(shù)據(jù)錄入點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享。費(fèi)用形成明晰化的數(shù)字化清單,使決策和管理者一目了然,容易控制。
2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)分析方法,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行層次和模塊的劃分。各模塊按照自頂向下的方法進(jìn)行設(shè)計(jì),逐層分解,直到完成所需功能。對(duì)模塊的設(shè)計(jì)采用模塊內(nèi)高內(nèi)聚、模塊間低耦合的原則,即設(shè)計(jì)時(shí)盡量減少模塊間的數(shù)據(jù)、控制參數(shù)的傳遞,減少系統(tǒng)的復(fù)雜程度,使數(shù)據(jù)獨(dú)立中求統(tǒng)一。系統(tǒng)采用客戶/服務(wù)器方式,利用SQL2000作為數(shù)據(jù)庫后臺(tái),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分點(diǎn)采集,集中管理,數(shù)據(jù)共享,采用友好、統(tǒng)一的用戶界面,使系統(tǒng)簡單易用。我廠局域網(wǎng)絡(luò)采用總線型與星型相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),為項(xiàng)目提供完善的網(wǎng)絡(luò)依托;三區(qū)均具有完善的客戶端/服務(wù)器(client/server)的軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),有利于不同類型應(yīng)用程序的網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)現(xiàn),奠定了堅(jiān)實(shí)的軟件基礎(chǔ);利用現(xiàn)有的軟件開發(fā)工具作為本項(xiàng)目的開發(fā)環(huán)境,完全可以保證成本預(yù)控系統(tǒng)的成功實(shí)現(xiàn)。
2.3程序編制
根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)要求,進(jìn)行硬件軟件編程,主要功能模塊有:費(fèi)用、物資的數(shù)據(jù)錄入模塊、能源消耗管理模塊、柱狀圖綜合分析模塊、查詢打印模塊、用戶權(quán)限設(shè)置等。
2.4調(diào)試運(yùn)行、驗(yàn)收
在全廠16個(gè)費(fèi)用主管單位和數(shù)據(jù)錄入點(diǎn)安裝該系統(tǒng)。經(jīng)過與使用單位不斷交流和信息反饋,對(duì)程序的細(xì)節(jié)部分進(jìn)行修改完善,達(dá)到即滿足實(shí)際業(yè)務(wù),又對(duì)管理程序進(jìn)行梳理目的?,F(xiàn)在,系統(tǒng)軟件完善,可靠運(yùn)行,達(dá)到系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)要求,完成了需求分析中的各項(xiàng)任務(wù)。