有关核电应用论文AHP法在核电厂厂址选择中的应用.doc

有关核电应用论文：AHP法在核电厂厂址选择中的应用【摘 要】在前人研究成果的基础上,对影响核电厂厂址选择的因素进行增补、删减及重组,再筛选出对我国核电厂选址影响较大的重要因素,应用基于层次分析法(AHP法)的模糊综合评价方法,建立核电厂厂址优选理论,以求能够更客观精确地判断候选厂址的可行性,使核电厂的选址工作从定性分析向定量分析转变,提高核电厂选址工作的准确性和科学性。 【关键词】核电厂;厂址选择;定量分析;AHP法1. 前言 目前,核电项目建设在我国的电力工业建设中占有重要地位。在“高效、洁净、经济、可靠、安全”的方针指导下,我国将在未来十年内兴建多座核电厂,而核电厂的厂址选择作为整个核电站建设中非常重要的一环,对核电项目建设的成败起到举足轻重的作用。 根据厂址选择的基本程序,在每个核电厂建设前期,都会选择两到三个候选厂址进行勘察工作,根据勘察结果进行综合评定,选择适合的场地。目前,对候选厂址进行评价,优选核电厂厂址的工作仍停留在依靠专家经验,进行定性分析评价,投票产生正式厂址的阶段。这样,厂址的选择就容易受到主观因素的影响,影响厂址选择的准确性和客观性。因此,采用定量分析方法,可以弥补定性分析方法的不足。作为定量分析方法的一种,层次分析法(AHP法)和基于层次分析法(AHP法)的模糊综合评价方法在多目标决策领域得到了广泛应用。 本文在许小平1等学者研究成果的基础上,对影响核电厂厂址选择的因素进行增补、删减及重组,再筛选出对我国核电厂选址影响较大的重要因素,应用基于层次分析法(AHP法)的模糊综合评价方法,建立核电厂厂址优选理论,以求能够更客观精确地判断候选厂址的可行性,使核电厂的选址工作从定性分析向定量分析转变,提高核电厂选址工作的准确性和科学性。 2. 核电厂厂址选择影响因素 许小平1选取了地震,水文与水文地质,地质地形,气象,人口分布与放射性生态,放射性保护与三废处理,土建规模,交通运输与电网,电厂工艺,周围经济区规模和电厂偏离航线程度等11个因素作为影响因素。在此基础之上,结合核电厂的选址特点和相关法规规范的规定,对这些影响因素进行增补、删减和重组,把这些影响因素划分为二大类:一是自然因素,二是人文因素。 自然因素指的是厂址所在地的自然条件,包括厂址及其所在地的地理位置、气候条件、地质条件、水文条件等。 人文因素由两个部分组成:一是人类长期活动形成的因素,包括周边人口分布,周围经济区的规模、电网建设、电厂偏离航线情况等;二是现有的技术水平和人们的认知水平所决定的因素,包括核电厂的反应堆技术水平,废料处理,社会条件等。 因此,核电厂的选址应该考虑上述11个方面的因素。 3. 层次分析法原理 层次分析法(Analytic Hierarchy Process,简称AHP)是美国运筹学家T. L. Saaty 教授在20世纪70年代初期提出的一种定量与定性相结合的多目标决策分析方法2。它是对一些较为复杂、较为模糊的问题作出决策的简易方法,特别适用于那些难于完全定量分析的问题。它的基本内容是:首先根据问题的性质和要求,提出一个总的目标,然后将问题进行按层次分解,对同一层次内的诸因素通过两两比较的方法确定出相对于上一层目标的各自的权系数。这样层层分析下去,直到最后一层,即可给出所有因素(或方案)相对于总目标而言的按重要性(或偏好)程度的一个排序3。 运用层次分析法建模,大体上可按下面四个步骤进行:(1)建立递阶层次结构模型;(2)构造出各层次中的所有判断矩阵;(3)计算权重;(4)一致性检验和排序。 3.1 递阶层次结构的建立。 在对问题进行系统分析的基础上,将其分解为由元素组成的各部分,并把这些元素按不同属性分为若干组,形成不同层次。同一层次的元素作为准则,对下一层次的某些元素起支配作用,同时它又受上一层元素的支配,处于最上面的层叫目标层,一般只有一个元素,它是分析问题的预定目标或理想结果。中间层为准则层,最低层为方案层或措施层, 这就形成了一种由上至下的分层结构图。 3.2 构造判断矩阵。 用判断矩阵来表示同一层次各个指标的相对重要性的判断值,通过问卷调查由若干位专家来判定。同时引入九分位的相对重要性的比例标度(见表1),构成正交判断矩阵D。表1中相邻评价的中间值分别取值为8、6、4、2、1/2、1/4、1/6、1/8。矩阵中元素dij表示指标i与指标j相比的重要性,且有: dij0, djj=1, dij=1/dji。 3.3 计算权重。 根据判断矩阵,计算单一准则下的相对权重求解判断矩阵D的特征根问题 DA =maxA(1) 式中max判断矩阵D的最大特征根;A判断矩阵D相应的特征向量。 A 经归一化后,即为同一层次相应指标在单一准则下的权重向量。3.4 一致性检验和排序。 对单一准则下的权重向量进行一致性检验,即要求判断矩阵应大体上满足一致性。衡量判断矩阵不一致程度的数量指标叫做一致性指标,记作CI。 CI = (max -n)/(n-1)(2) 式中n判断矩阵D的阶数。 CI的值越小,D的一致性越好。一般,只要CI小于或等于0.1,就可认为判断矩阵是满意的。 4. 核电厂选址指标评定模型的建立 4.1 评价指标的选取。 通过分析核电厂工程选址的各种影响因素,结合他人的研究成果,建立两层评价指标集。第一层是一级指标层,评价指标包括:(1)地理位置;(2)周边人口;(3)气候条件;(4)地质条件;(5)水文条件。而每个一级指标又由若干个二级指标决定(见表2)。这样,评价目标、评价准则及评价指标因素就处于不同层次,形成一个层次结构。如下图1: 图1 核电工程项目可行性分析的递阶层次结构 4.2 指标权重的确定。 一级指标中,指标间相对重要性从高到低分别为:地质条件U4水文条件U5气候条件U3地理位置U1周边人口U2,根据表1的取值方法,确定一级指标判断矩阵: D=1313 17 15 13 1 15 19 17 351 1513 79 5 13 5 7 3131 一级指标判断矩阵D经计算求得特征向量归一化后为A=(0.0634,0.0333,0.1290,0.5128,0.2615),最大特征根max =5.2372,代入式(1-1)得CI=0.0593土地利用U11=安全保卫U13;在周边人口U2的二级指标中,指标间相对重要性从高到低为:周边人口密度U21=周边城镇与核电厂的直线距离U22;在气候条件U3的二级指标中,指标间相对重要性从高到低为:厂区风向U31=气象灾害U32;在地质条件U4的二级指标中,指标间相对重要性从高到低分别为:地层岩性U42=地质构造U43地形地貌U41;在水文条件U5的二级指标中,指标间相对重要性从高到低分别为:厂址区与核环境影响有关的水文地质条件U54=岩(土)的渗透性U52水化学类型和腐蚀性U53地下水类型及赋存条件U51。根据表1的取值方法,确定二级指标判断矩阵分别为 D1=1 13 13 1 31 13 1 D2=1 11 1 D3=1 11 1 D4= 1 13 133 1 13 1 1 D5=11513 15 5 1 3 1313 1135 1 3 1 二级指标判断矩阵D1经计算求得特征向量归一化后为A1=(0.2000,0.6000,0.2000), 最大特征根max=2.9994,代入式(1-1)得CI=-0.00030.1;D2经计算求得特征向量归一化后为A2=(0.5000,0.5000), 最大特征根max=2,代入式(1-1)得CI=00.1;D3经计算求得特征向量归一化后为A3=(0.5000,0.5000), 最大特征根max=2,代入式(1-1)得CI=00.1;D4经计算求得特征向量归一化后为A4=(0.1428,0.4286,0.4286), 最大特征根max=2.9994,代入式(1-1)得CI=-0.00030.1;D5经计算求得特征向量归一化后为A5=(0.0679,0.3899,0.1523,0.3899), 最大特征根max=4.0429,代入式(1-1)得CI=0.014360%,故该厂址具有较高可行性。 目前,该厂址已确定为正式厂址,开始建设工作。 随着我国核电建设的兴起,在不久的将来,我国还将建设更多的核电厂,希望本文对选址问题的探索,能够为将来的选址工作提供一些参考和帮助。 参考文献 1 许小平.核电站厂址选定的层次分析法(AHP)模型.核科学与工程,1988,8(4):360-368。 2 郭亚军.综合评价理论与方法.北京:科学出版社,2002.23-26。 3 张辉华.层次分析法在施工管理决策中的应用.公路工程,2007,32(5):164-166。 4 刘俊雄.福建福清核电厂厂址(可行性研究阶段)岩土工程勘察报告.福州: 福建省现代工