一种耦合多因素的化纤企业节能减碳评价方法

1.本发明涉及节能减碳技术领域，具体地说是一种耦合多因素的化纤企业节能减碳评价方法。


背景技术：

2.高能耗、高碳排放量的化纤行业是工业部门中节能潜力较大的行业之一。化纤企业更新工艺技术提升能效，应用低温热回收方法进行余热回收，加强能源管理，力争生产低碳产品，对化纤企业节能减碳项目良性建设与发展、生产工艺高效低碳可持续发展具有重要意义。
3.我国对于企业节能减碳水平的分析与评价已有一定研究，目前的研究中没有针对化纤企业的，耦合能源、经济和环境等多因素的节能评价体系，同时缺少对化纤企业具体节能措施尤其是低温热回收方面工作的评价指标。因此，为合理评价化纤企业节能减碳成果、指导化纤企业节能减碳工作方向、提高化纤企业整体能源利用与经济效益，确保化纤行业朝着低碳高效的方向稳定发展，提出一种耦合用能水平、节能技术、经济效益和环境保护多因素的化纤企业节能减碳评价方法具有重要意义与价值。


技术实现要素：

4.本发明提出一种耦合用能水平、节能技术、经济效益和环境保护多因素的化纤企业节能减碳评价方法，用于解决目前化纤企业节能评价指标不合理、评价方法不科学的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种耦合多因素的化纤企业节能减碳评价方法，其包括：
6.步骤s1，建立化纤企业节能减碳指标体系，该体系包括：衡量企业用能现状的能源因素，衡量企业节能成果的节能因素，衡量企业盈利能力、节能减碳投资的经济因素以及衡量企业废弃物处理的环境因素；
7.步骤s2，分别采用客观赋权法中的熵值法以及主观赋权中的层次分析法对指标进行赋权，再采用博弈论组合赋权法将主、客观赋权法分别得到的权重组合成为最终权重；
8.步骤s3，根据化纤企业节能减碳指标体系与指标的最终权重，对企业节能减碳进行综合评价。
9.进一步地，步骤s1中的清洁能源包括绿色电力和天然气，其占比计算公式为：
[0010][0011]
式中，cp为清洁能源占比；ad为能源消耗量；fc为标煤系数；i为能源类别，其中p为清洁能源类别的个数，q为总能源类别的个数。
[0012]
进一步地，步骤s1中的余热回收利用效率，可回收的主要是干燥机及空气压缩系统排出的余热以及燃煤锅炉、导热锅炉的烟气余热；根据余热回收方法，通过能级降量化计算余热利用效率，其计算公式为：
[0013]
对于热交换利用方法：
[0014][0015]
式中，δωr为热交换利用能级下降；t0、t1、t2分别为环境温度、输入余热流温度、热交换利用回收时的余热流温度；en
0,r
为热交换利用时损失的余热流所含热量，en1为输入余热所含热量；
[0016]
对于动力利用方法：
[0017][0018]
式中，δωd为动力利用能级下降；en
0,d
为动力利用时损失的余热流所含热量。
[0019]
进一步地，骤s1中涉及的环境因素指标中，企业的单位产品二氧化碳排放量核算边界为能耗产生的碳排放，碳排放计算方法采用排放系数法，计算方法为：
[0020][0021]
式中，为企业的单位产品二氧化碳排放量，ad为能源消耗量；f为标煤系数；i为能源类别；c是产品产量。
[0022]
进一步地，步骤s2中应用客观赋权法，即熵值法计算指标权重的方法为：
[0023]
5.1.1、首先对数据进行非负标准化处理：将不同单位的指标进行无量纲化，使之具有可比性，采用如下方式进行：
[0024]
正向指标：
[0025][0026]
负向指标：
[0027][0028]
式中，x
ij
为数据指标；i＝1,2,
…
,m；j＝1,2,
…
,n；m为方案数，n为指标数；
[0029]
5.1.2、确定指标比重：计算不同方案下某指标所占该指标总量的比重：
[0030][0031]
式中，p
ij
为第j个指标中第i个方案的比重；i＝1,2,
…
,m；j＝1,2,
…
,n；
[0032]
5.1.3指标熵值计算：
[0033][0034]
k＝1lnm
[0035]
式中，ej是第j个指标的熵值；i＝1,2,
…
,m；j＝1,2,
…
,n；
[0036]
5.1.4熵值法权重计算：
[0037]gj
＝1-ej[0038][0039]
式中，wj是第j个指标的权重，gj是第j个指标的差异系数。j＝1,2,
…
,n；
[0040]
进一步地，步骤s2中应用主观赋权法，即层次分析法计算指标权重的方法为：
[0041]
6.1.1比较矩阵的构造：在矩阵中量化输入每个指标之间的相对重要程度，矩阵第i行第j列的元素a
ij
的量化规则如下：
[0042]
指标i与指标j相比同等重要，则a
ij
为1；
[0043]
指标i与指标j相比较为重要，则a
ij
为3；
[0044]
指标i与指标j相比极其重要，则a
ij
为5；
[0045]
两相邻判断的中间值，a
ij
为2、4；
[0046]
整理可得比较矩阵a：
[0047][0048]
式中，a为n阶方阵，n为指标数；
[0049]
6.1.2对判断矩阵进行调整，其方法如下：
[0050]
step1.计算判断矩阵的最大特征值，并计算满意一致性指标，若符合满意性一致性比例cr《0.1，则不需要调整转到step5：
[0051][0052]
式中，ci为满意一致性指标；λ
max
为a矩阵最大的特征值；
[0053][0054]
式中，cr为满意一致性比例；ri为平均随机一致性指标，由a矩阵的阶数决定；
[0055]
step2.采用几何平均法计算特征向量：
[0056][0057]
式中，ωi为第i个指标的权重；
[0058]
构造一致性矩阵w：
[0059][0060]
计算扰动矩阵d：
[0061]
d＝a-w
[0062]
对非对角线元素的绝对值进行由大到小排序，得到结果
[0063]
step3.调整ls对应的元素a
ij
，其中
[0064]
3)若a
ij
》1且d
ij
》0，则将a
ij
降低一个标度，即a
ij-1，若a
ij
＝2，则不调整；
[0065]
4)若a
ij
》1且d
ij
《0，则将a
ij
提高一个标度，即a
ij
+1，若a
ij
＝9，则不调整；
[0066]
同时调整a
ji
，使之保持互反矩阵；
[0067]
step4.将调整后矩阵记为as，计算满意一致性指标，若满足则转到step5；
[0068]
step5.计算as的最大特征值及其特征向量，特征向量归一化后即得到各指标权重。
[0069]
进一步地，步骤s2中通过博弈论组合赋权法，将层次分析法赋权与熵值法赋权相结合的方法为：
[0070]
7.1.1根据博弈论思想建立目标函数，以组合指标权重w与w1和w2离差之和最小为目标，寻求最优的线性组合系数；根据微分原理，目标函数最小值的一阶导数条件为：
[0071][0072]
式中，w1、w2分别为熵值法计算的权重和层次分析法计算的权重，λ1、λ2是权重组合系数；
[0073]
求解权重组合系数：
[0074][0075]
式中，为最优权重组合系数；
[0076]
7.1.2计算得到最终权重：根据求解的最优权重组合系数计算最终权重：
[0077][0078]
式中，w
*
为最终权重。
[0079]
进一步地，步骤s3根据化纤企业节能减碳指标体系与指标的最终权重，对企业节
能减碳进行综合评价：
[0080][0081]
式中，si为第i个企业的最终得分，wj为第j个指标的最终权重，x
ij
为第i个企业第j项指标的非负归一化处理后的值。
[0082]
进一步地，所述能源因素包括万元产值综合能耗值、清洁能源占比、综合能源消耗量和万元产值综合能耗值同比减少量，节能因素包括主要生产车间能耗、余热回收利用效率和变频电机占比。
[0083]
进一步地，所述经济因素包括产品产量、能耗成本占比、节能技术投资量和企业利润率，环境因素包括单位产品二氧化碳排放量、单位产品污水排放量、单位产品固废排放量和碳排放同比减少量。
[0084]
本发明对化纤企业能源使用效率、节能措施效果、经济效益和环境保护进行了综合考虑，提出了一种耦合用能水平、节能技术、经济效益和环境保护多因素的化纤企业节能减碳评价方法；在层次分析法中对一致性矩阵优化提供具体流程，使层次分析法的过程更系统、更具有普遍性，同时结合客观赋权法中的熵值法降低主观赋权的盲目性；以熵值法作为手段，根据企业各指标离散程度的客观情况确定指标权重，同时通过主观权重法，从主观层面确定了评价体系的侧重点，避免了客观赋权的完全不可控性；在组合赋权中，采用博弈论方法，以最终权重与主客观权重的离差最小为目标确定最终权重，提高了主客观权重结合的科学性。
[0085]
此外，本发明能够有效评估化纤企业节能减碳成果，指导化纤企业的节能减碳方向，具有工程应用价值。
附图说明
[0086]
图1为本发明化纤企业节能减碳指标体系的结构图；
[0087]
图2为本发明耦合多因素的化纤企业节能减碳评价方法的流程图。
具体实施方式
[0088]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0089]
本发明为一种耦合用能水平、节能技术、经济效益和环境保护多因素的化纤企业节能减碳评价方法，如图2所示，其步骤如下：
[0090]
步骤s1，建立化纤企业节能减碳指标体系，如图1所示，该体系由衡量企业用能现状的能源因素，衡量企业节能成果的节能因素，衡量企业盈利能力、节能减碳投资的经济因素以及衡量企业废弃物处理的环境因素四个方面组成；其中能源因素包括万元产值综合能耗值、清洁能源占比、综合能源消耗量和万元产值综合能耗值同比减少量，节能因素包括主要生产车间能耗、余热回收利用效率和变频电机占比，经济因素包括产品产量、能耗成本占比、节能技术投资量和企业利润率，环境因素包括单位产品二氧化碳排放量、单位产品污水
排放量、单位产品固废排放量和碳排放同比减少量。
[0091]
步骤s2，分别采用客观赋权法中的熵值法以及主观赋权中的层次分析法对指标进行赋权，再采用博弈论组合赋权法将主客观赋权法分别得到的权重组合成为最终权重；
[0092]
步骤s3根据化纤企业节能减碳指标体系与指标的最终权重，对企业节能减碳进行综合评价。
[0093]
其中，步骤s1中清洁能源包括绿色电力和天然气，占比计算公式为：
[0094][0095]
式中，cp为清洁能源占比；ad为能源消耗量；fc为标煤系数；i为能源类别，其中p为清洁能源类别的个数，q为总能源类别的个数。
[0096]
其中，步骤s1中的余热回收利用效率，可回收的主要是干燥机及空气压缩系统排出的余热以及燃煤锅炉、导热锅炉的烟气余热，根据余热回收方法，通过能级降量化计算余热利用效率，其计算公式为：
[0097]
对于热交换利用方法，其能级降为：
[0098][0099]
式中，δωr为热交换利用能级下降；t0、t1、t2分别为环境温度、输入余热流温度、热交换利用回收时的余热流温度；en
0,r
为热交换利用时损失的余热流所含热量，en1为输入余热所含热量。
[0100]
对于动力利用方法，其能级降为：
[0101][0102]
式中，δωd为动力利用能级下降；en
0,d
为动力利用时损失的余热流所含热量。
[0103]
其中，步骤s1中企业的单位产品二氧化碳排放量核算边界为能耗产生的碳排放，碳排放计算方法采用排放系数法，系数来源于《中国温室气体排放系数集》，故企业的单位产品二氧化碳排放量计算方法为：
[0104][0105]
式中，为单位产品二氧化碳排放量，ad为能源消耗量；f为标煤系数；i为能源类别；c是产品产量。
[0106]
其中，步骤s2中采用客观赋权法，即熵值法进行指标权重计算的方法为：
[0107]
4.1.1、首先对数据进行非负标准化处理：将不同单位的指标进行无量纲化，使之具有可比性，采用如下方式进行：
[0108]
正向指标：
[0109][0110]
负向指标：
[0111][0112]
式中，x
ij
为指标数据指标；i＝1,2,
…
,m；j＝1,2,
…
,n；m为方案数，n为指标数；
[0113]
4.1.2、确定指标比重：计算不同方案下某指标所占该指标总量的比重：
[0114][0115]
式中，p
ij
为第j个指标中第i个方案的比重；i＝1,2,
…
,m；j＝1,2,
…
,n；
[0116]
4.1.3指标熵值计算：
[0117][0118]
k＝1lnm
[0119]
式中，ej是第j个指标的熵值。i＝1,2,
…
,m；j＝1,2,
…
,n；
[0120]
4.1.4熵值法权重计算：
[0121]gj
＝1-ej[0122][0123]
式中，wj是第j个指标的权重，gj是第j个指标的差异系数；j＝1,2,
…
,n。
[0124]
其中，步骤s2中应用主观赋权法，即层次分析法进行指标权重计算的方法为：
[0125]
5.1.1比较矩阵的构造：在矩阵中量化输入每个指标之间的相对重要程度，矩阵第i行第j列的元素a
ij
的量化规则如下：
[0126]
指标i与指标j相比同等重要，则a
ij
为1；
[0127]
指标i与指标j相比较为重要，则a
ij
为3；
[0128]
指标i与指标j相比极其重要，则a
ij
为5；
[0129]
两相邻判断的中间值，a
ij
为2、4；
[0130]
整理可得比较矩阵a：
[0131][0132]
式中，a为n阶方阵,n为指标数；
[0133]
5.1.2对判断矩阵进行调整，其方法如下：
[0134]
step1.计算判断矩阵的最大特征值，并计算满意一致性指标，若符合满意性一致性比例cr《0.1，则不需要调整转到step5：
[0135][0136]
式中，ci为满意一致性指标；λ
max
为a矩阵最大的特征值；
[0137][0138]
式中，cr为满意一致性比例；ri为平均随机一致性指标，由a矩阵的阶数决定。
[0139]
表1不同阶数矩阵的平均随机一致性指标ri标准值
[0140]
阶数ri值阶数ri值10101.4920111.5230.52121.5440.89131.5651.12141.5861.26151.5971.36161.594381.41171.606491.46181.6133
[0141]
step2.采用几何平均法计算特征向量：
[0142][0143]
式中，ωi为第i个指标的权重；
[0144]
构造一致性矩阵w：
[0145][0146]
计算扰动矩阵d：
[0147]
d＝a-w
[0148]
对非对角线元素的绝对值进行由大到小排序，得到结果
[0149]
step3.调整ls对应的元素a
ij
，其中
[0150]
5)若a
ij
》1且d
ij
》0，则将a
ij
降低一个标度，即a
ij-1，若a
ij
＝2，则不调整；
[0151]
6)若a
ij
》1且d
ij
《0，则将a
ij
提高一个标度，即a
ij
+1，若a
ij
＝9，则不调整；
[0152]
同时调整a
ji
，使之保持互反矩阵；
[0153]
step4.将调整后矩阵记为as，计算满意一致性指标，若满足则转到step5
[0154]
step5.计算as的最大特征值及其特征向量，特征向量归一化后即得到各指标权
重。
[0155]
其中，步骤s2中通过博弈论组合赋权法，将层次分析法赋权与熵值法赋权相结合的方法为：
[0156]
6.1.1根据博弈论思想建立目标函数，以组合指标权重w与w1和w2离差之和最小为目标，寻求最优的线性组合系数；根据微分原理，目标函数最小值的一阶导数条件为：
[0157][0158]
式中，w1、w2分别为熵值法计算的权重和层次分析法计算的权重，λ1、λ2是权重组合系数。
[0159]
求解权重组合系数：
[0160][0161]
式中，为最优权重组合系数；
[0162]
6.1.2计算得到最终权重：根据求解的最优权重组合系数计算最终权重：
[0163][0164]
式中，w
*
为最终权重。
[0165]
其中，步骤s3中根据化纤企业节能减碳指标体系与指标的最终权重，对企业节能减碳进行综合评价的方法为：
[0166][0167]
式中，si为第i个企业的最终得分，wj为第j个指标的最终权重，x
ij
为第i个企业第j项指标的非负归一化处理后的值。si越大则企业节能减碳成果越好，wj越大则该指标在化纤企业节能减碳评价中越重要。
[0168]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种耦合多因素的化纤企业节能减碳评价方法，其特征在于，包括：步骤s1，建立化纤企业节能减碳指标体系，该体系包括：衡量企业用能现状的能源因素，衡量企业节能成果的节能因素，衡量企业盈利能力、节能减碳投资的经济因素以及衡量企业废弃物处理的环境因素；步骤s2，分别采用客观赋权法中的熵值法以及主观赋权中的层次分析法对指标进行赋权，再采用博弈论组合赋权法将主、客观赋权法分别得到的权重组合成为最终权重；步骤s3，根据化纤企业节能减碳指标体系与指标的最终权重，对企业节能减碳进行综合评价。2.根据权利要求1所述的耦合多因素的化纤企业节能减碳评价方法，其特征在于，步骤s1中的清洁能源包括绿色电力和天然气，其占比计算公式为：式中，cp为清洁能源占比；ad为能源消耗量；fc为标煤系数；i为能源类别，其中p为清洁能源类别的个数，q为总能源类别的个数。3.根据权利要求1所述的耦合多因素的化纤企业节能减碳评价方法，其特征在于，步骤s1中的余热回收利用效率，可回收的主要是干燥机及空气压缩系统排出的余热以及燃煤锅炉、导热锅炉的烟气余热；根据余热回收方法，通过能级降量化计算余热利用效率，其计算公式为：对于热交换利用方法：式中，δω
r
为热交换利用能级下降；t0、t1、t2分别为环境温度、输入余热流温度、热交换利用回收时的余热流温度；en
0,r
为热交换利用时损失的余热流所含热量，en1为输入余热所含热量；对于动力利用方法：式中，δω
d
为动力利用能级下降；en
0,d
为动力利用时损失的余热流所含热量。4.根据权利要求1所述的耦合多因素的化纤企业节能减碳评价方法，其特征在于，步骤s1中涉及的环境因素指标中，企业的单位产品二氧化碳排放量核算边界为能耗产生的碳排放，碳排放计算方法采用排放系数法，计算方法为：式中，为企业的单位产品二氧化碳排放量，ad为能源消耗量；f为标煤系数；i为能源类别；c是产品产量。5.根据权利要求1所述的耦合多因素的化纤企业节能减碳评价方法，其特征在于，步骤
s2中应用客观赋权法，即熵值法计算指标权重的方法为：5.1.1、首先对数据进行非负标准化处理：将不同单位的指标进行无量纲化，使之具有可比性，采用如下方式进行：正向指标：负向指标：式中，x
ij
为数据指标；i＝1,2,
…
,m；j＝1,2,
…
,n；m为方案数，n为指标数；5.1.2、确定指标比重：计算不同方案下某指标所占该指标总量的比重：式中，p
ij
为第j个指标中第i个方案的比重；i＝1,2,
…
,m；j＝1,2,
…
,n；5.1.3指标熵值计算：k＝1lnm式中，e
j
是第j个指标的熵值；i＝1,2,
…
,m；j＝1,2,
…
,n；5.1.4熵值法权重计算：g
j
＝1-e
j
式中，w
j
是第j个指标的权重，g
j
是第j个指标的差异系数；j＝1,2,
…
,n。6.根据权利要求1所述的耦合多因素的化纤企业节能减碳评价方法，其特征在于，步骤s2中应用主观赋权法，即层次分析法计算指标权重的方法为：6.1.1比较矩阵的构造：在矩阵中量化输入每个指标之间的相对重要程度，矩阵第i行第j列的元素a
ij
的量化规则如下：指标i与指标j相比同等重要，则a
ij
为1；指标i与指标j相比较为重要，则a
ij
为3；指标i与指标j相比极其重要，则a
ij
为5；两相邻判断的中间值，a
ij
为2、4；整理可得比较矩阵a：
式中，a为n阶方阵，n为指标数；6.1.2对判断矩阵进行调整，其方法如下：step1.计算判断矩阵的最大特征值，并计算满意一致性指标，若符合满意性一致性比例cr<0.1，则不需要调整转到step5：式中，ci为满意一致性指标；λ
max
为a矩阵最大的特征值；式中，cr为满意一致性比例；ri为平均随机一致性指标，由a矩阵的阶数决定；step2.采用几何平均法计算特征向量：式中，ω
i
为第i个指标的权重；构造一致性矩阵w：计算扰动矩阵d：d＝a-w对非对角线元素的绝对值进行由大到小排序，得到结果step3.调整l
s
对应的元素a
ij
，其中s＝1,2,
…
,1)若a
ij
>1且d
ij
>0，则将a
ij
降低一个标度，即a
ij-1，若a
ij
＝2，则不调整；2)若a
ij
>1且d
ij
<0，则将a
ij
提高一个标度，即a
ij
+1，若a
ij
＝9，则不调整；同时调整a
ji
，使之保持互反矩阵；step4.将调整后矩阵记为a
s
，计算满意一致性指标，若满足则转到step5；step5.计算a
s
的最大特征值及其特征向量，特征向量归一化后即得到各指标权重。7.根据权利要求1所述的耦合多因素的化纤企业节能减碳评价方法，其特征在于，步骤s2中通过博弈论组合赋权法，将层次分析法赋权与熵值法赋权相结合的方法为：7.1.1根据博弈论思想建立目标函数，以组合指标权重w与w1和w2离差之和最小为目标，寻求最优的线性组合系数；根据微分原理，目标函数最小值的一阶导数条件为：
式中，w1、w2分别为熵值法计算的权重和层次分析法计算的权重，λ1、λ2是权重组合系数；求解权重组合系数：式中，为最优权重组合系数；7.1.2计算得到最终权重：根据求解的最优权重组合系数计算最终权重：式中，w
*
为最终权重。8.根据权利要求1所述的耦合多因素的化纤企业节能减碳评价方法，其特征在于，步骤s3根据化纤企业节能减碳指标体系与指标的最终权重，对企业节能减碳进行综合评价：式中，s
i
为第i个企业的最终得分，w
j
为第j个指标的最终权重，x
ij
为第i个企业第j项指标的非负归一化处理后的值。9.根据权利要求1所述的耦合多因素的化纤企业节能减碳评价方法，其特征在于，所述能源因素包括万元产值综合能耗值、清洁能源占比、综合能源消耗量和万元产值综合能耗值同比减少量，节能因素包括主要生产车间能耗、余热回收利用效率和变频电机占比。10.根据权利要求1所述的耦合多因素的化纤企业节能减碳评价方法，其特征在于，所述经济因素包括产品产量、能耗成本占比、节能技术投资量和企业利润率，环境因素包括单位产品二氧化碳排放量、单位产品污水排放量、单位产品固废排放量和碳排放同比减少量。

技术总结
本发明公开了一种耦合多因素的化纤企业节能减碳评价方法。本发明采用的技术方案为：建立化纤企业节能减碳指标体系，该体系包括：衡量企业用能现状的能源因素，衡量企业节能成果的节能因素，衡量企业盈利能力、节能减碳投资的经济因素以及衡量企业废弃物处理的环境因素；分别采用客观赋权法中的熵值法以及主观赋权中的层次分析法对指标进行赋权，再采用博弈论组合赋权法将主、客观赋权法分别得到的权重组合成为最终权重；根据化纤企业节能减碳指标体系与指标的最终权重，对企业节能减碳进行综合评价。本发明用于解决目前化纤企业节能评价指标不合理、评价方法不科学的问题，本发明能够有效评估化纤企业节能减碳成果，指导化纤企业的节能减碳方向。企业的节能减碳方向。企业的节能减碳方向。


技术研发人员：吕洪坤 丁历威 韩高岩 侯成龙 陈思艺 冯然 俞自涛
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/8/28