基于复杂系统理论的火电企业节能减排绩效评价模型研究

发布时间：2017-07-28 11:37

  本文关键词：基于复杂系统理论的火电企业节能减排绩效评价模型研究

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【摘要】：随着工业和经济的飞速发展,人类在创造空前巨大的物质财富和前所未有的社会文明的同时,带来了严重的环境污染、生态破坏、资源能源的短缺等问题。而作为世界上最大的发展中国家,中国已经成为能源消耗和温室气体排放量最大的国家之一。因此,我国必须加快推进经济结构和经济增长方式转变,促进实施以低能耗、低排放为目标的节能减排,逐步缓解我国经济发展与资源环境约束的矛盾。我国以煤炭为主的一次能源结构决定了发电工业以火电为主的发展格局,火电企业生产状况将直接影响到电力工业乃至国家经济发展的可持续性。因此,实现火电行业的节能减排是我国可持续发展的必然要求。近年来,我国火电行业的节能减排工作虽取得一定的成绩,但总体形势较发达国家仍存在一定的差距。因此,为进一步推进我国火电企业节能减排工作的实施,必须加强对其节能减排绩效的监督和评价,以便可视化地开展节能减排绩效的管理工作,查明工作的得失,为有效实现节能减排的目标指明着力点。然而,火力发电过程涉及的环节和工序较多,影响因素较多且具有复杂的相互作用关系,属于复杂系统的范畴。因此,对火电企业节能减排绩效的研究,必须在传统绩效评价方法的基础上,兼顾火力发电系统的复杂特性及演化规律进行分析。针对以上问题,论文在分析火电企业节能减排系统复杂特性及其绩效评价特性的基础上,将基于多属性决策模型的综合评价思路与基于复杂系统理论的综合评价思路相结合,构建了全面科学的火电企业节能减排绩效综合评价体系。其中,基于多属性决策模型的火电企业节能减排绩效综合评价,多角度、多属性地反映火电企业某一时点节能减排绩效的水平,得出节能减排绩效水平最直观的结果和参考。此外,为进一步反映火电企业节能减排复杂系统各影响因素间的相互作用关系,识别影响系统绩效的关键因素,论文从复杂系统的角度对其绩效评价进行研究,创新地将复杂系统相关理论应用于火电企业节能减排绩效的评价研究之中。论文通过梳理火电企业生产过程中各环节影响节能减排绩效的因素,构建系统随时间动态演化的模型,有效地挖掘影响绩效水平的序参量,并形成基于复杂系统理论的火电企业节能减排绩效评价机理。同时,序参量的识别有效补充了基于多属性决策的评价结果。两种评价思路相结合,分别从结果和过程、静态时点和动态演化的角度,实现火电企业节能减排绩效的综合评价及管理。论文主要包括六个部分：第一,对火电企业节能减排系统的复杂特性进行了研究。阐述了复杂系统及相关理论,并分析了复杂系统的内涵及特性。在此基础上,对火电企业节能减排系统的复杂特性进行了分析,奠定了复杂系统理论研究火电企业节能减排系统绩效评价的理论依据和现实依据。第二,对火电企业节能减排绩效的内涵及其评价特性进行了分析。首先,对我国火电行业节能减排绩效管理的政策及发展现状进行了总结。其次,在分析火电企业节能减排绩效的内涵及特点基础上,对基于多属性决策模型的火电企业节能减排绩效综合评价特性与基于复杂系统理论的火电企业节能减排绩效综合评价特性进行了比较分析,阐述了论文分别以两种思路对火电企业节能减排绩效进行评价的原因。第三,从多属性决策的角度对火电企业节能减排绩效进行评价研究。构建了科学全面的评价指标体系,并根据评价对象及指标体系的特点,提出了基于网络层次分析方法和改进灰色聚类决策模型的综合评价模型,以实现火电企业某个时点节能减排绩效水平多属性、多角度地反映。并以某发电集团300MW机组、600MW机组和1000MW机组火电厂为实证分析对象,分别对其2012年6月和2013年6月的节能减排绩效进行综合评价分析,评价结果表明300MW机组火电厂的节能减排绩效整体水平最低,分别处于“中”和“良”等级；600MW机组火电厂的节能减排绩效水平相对最高,分别处于“良”和“优”等级,节能减排技改项目实施效果明显。1000MW机组火电厂节能减排绩效均处于“良”等级,通过综合聚类系数的比较可知其2013年6月较2012年6月的绩效水平有所提高。第四,构建了基于朗之万方程的火电企业节能减排系统协同演化模型。结合火电企业的系统动力学关系图,在分析系统绩效影响因素的基础上选取了动态关联指标。同时,对协同学相关理论及三类典型的协同演化模型进行了分析,提出了基于改进朗之万方程的火电企业节能减排系统协同演化模型。第五,提出了基于复杂系统理论的火电企业节能减排绩效综合评价模型。通过比较三类序参量的识别方法,提出了基于关联分析和绝热消去法的序参量识别方法。在序参量识别的基础上,研究了序参量、势函数与绩效评价的关系,并提出了基于协同学和突变理论的系统绩效综合评价模型。同时,利用复杂系统相关理论对1000MW机组火电厂的节能减排绩效进行动态评价研究,在分析过程中采用基于关联分析和绝热消去的序参量识别方法,并通过建立系统的协同演化方程,有效识别出“上网电量”和“单位发电量烟尘排放量”是该火电厂节能减排系统的序参量,即影响该电厂节能减排绩效水平的关键因素。最后,通过对系统序参量方程及势函数的分析,实现其节能减排绩效的综合评价,结果表明该火电厂在2012年6月前的绩效水平处于“警戒”状态,2012年6月后处于“有序”的良好状态。研究成果为火电企业节能减排绩效的评价及管理提供了新的思路和理论依据,将有效促进我国火电企业节能减排工作的进一步实施。
【关键词】：火电企业 节能减排 复杂系统理论 序参量 绩效评价
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：F426.61;TK018
【目录】：

• 摘要5-8
• Abstract8-20
• 第1章 绪论20-31
• 1.1 选题背景及意义20-21
• 1.1.1 选题背景20-21
• 1.1.2 选题意义21
• 1.2 国内外研究现状21-27
• 1.2.1 节能减排绩效评价问题综述21-24
• 1.2.2 复杂系统相关理论及应用的研究现状24-27
• 1.3 论文研究的主要内容与框架27-30
• 1.4 论文的创新点30-31
• 第2章 复杂系统理论及火电企业节能减排系统的复杂特性分析31-46
• 2.1 复杂系统的内涵与特性31-34
• 2.1.1 复杂系统的内涵31-32
• 2.1.2 复杂系统的特性32-34
• 2.2 复杂系统相关理论简介34-37
• 2.2.1 耗散结构理论34-35
• 2.2.2 协同理论35
• 2.2.3 突变理论35
• 2.2.4 混沌理论35-36
• 2.2.5 分形理论36-37
• 2.3 火电企业节能减排系统的复杂特性分析37-44
• 2.3.1 火电厂发电过程及节能减排概述37-39
• 2.3.2 火力发电过程的系统性分析39-42
• 2.3.3 火电企业节能减排系统的自组织与他组织特性分析42
• 2.3.4 火电企业节能减排系统的耗散特性分析42-44
• 2.3.5 火电企业节能减排系统的协同特性分析44
• 2.4 本章小结44-46
• 第3章 火电企业节能减排系统绩效及其评价特征分析46-59
• 3.1 我国火电行业节能减排绩效现状及相关管理要求46-52
• 3.1.1 我国火电行业节能减排绩效的现状46-48
• 3.1.2 我国火电行业节能减排绩效管理要求48-52
• 3.2 火电企业节能减排绩效的内涵分析52-54
• 3.2.1 节能减排的内涵52-53
• 3.2.2 火电企业节能减排绩效内涵的多元性53-54
• 3.2.3 火电企业节能减排绩效内涵的多维性54
• 3.3 火电企业节能减排绩效的评价特性分析54-57
• 3.3.1 基于多属性决策模型的火电企业节能减排绩效评价特性54-56
• 3.3.2 基于复杂系统理论的火电企业节能减排绩效评价的特性56-57
• 3.4 本章小结57-59
• 第4章 基于多属性决策模型的火电企业节能减排绩效综合评价研究59-83
• 4.1 火电企业节能减排绩效评价指标体系的构建59-63
• 4.1.1 评价指标体系构建的原则59-60
• 4.1.2 评价指标体系的构建60-61
• 4.1.3 主要评价指标的内涵61-63
• 4.2 指标权重的确定63-66
• 4.2.1 网络层次分析方法63-64
• 4.2.2 网络层次分析法确定权重64-66
• 4.3 基于改进灰色聚类决策模型的火电企业节能减排绩效评价模型66-71
• 4.3.1 灰色综合评价理论66-69
• 4.3.2 传统灰色聚类决策模型的局限性69
• 4.3.3 基于改进灰色聚类决策模型的火电企业节能减排绩效评价69-71
• 4.4 基于多属性决策模型的火电厂节能减排绩效评价实证分析71-82
• 4.4.1 火电厂节能减排概况71-74
• 4.4.2 火电厂节能减排绩效综合评价74-82
• 4.5 本章小结82-83
• 第5章 火电企业节能减排系统协同演化模型研究83-96
• 5.1 火电企业节能减排系统绩效影响因素作用机理分析83-86
• 5.1.1 火电企业节能减排绩效影响因素的因果分析83-85
• 5.1.2 动态关联指标的选取85-86
• 5.2 协同学研究系统动态演化的基本原理86-89
• 5.2.1 协同学的基本原理86-88
• 5.2.2 协同学解决复杂系统演化问题的方法88-89
• 5.3 火电企业节能减排系统协同演化模型构建89-95
• 5.3.1 演化模型及其适用性89-91
• 5.3.2 改进朗之万方程火电企业节能减排系统协同演化模型91-95
• 5.4 本章小结95-96
• 第6章 基于复杂系统理论的火电企业节能减排系统绩效评价模型研究96-122
• 6.1 火电企业节能减排系统序参量的识别96-101
• 6.1.1 序参量的识别方法及其适用性分析96-99
• 6.1.2 基于关联分析-绝热消去的序参量识别方法99-101
• 6.2 基于复杂系统火电企业节能减排系统绩效评价的原理101-104
• 6.2.1 序参量与绩效评价101-102
• 6.2.2 势函数与绩效评价102-104
• 6.3 火电企业节能减排系统绩效状态的划分104-105
• 6.3.1 势函数的特性与系统状态的关系104
• 6.3.2 火电企业节能减排系统绩效状态的划分104-105
• 6.4 火电企业节能减排系统绩效评价模型105-107
• 6.4.1 序参量方程的求解105-106
• 6.4.2 势函数的求解106-107
• 6.4.3 火电企业节能减排系统绩效的评价107
• 6.5 基于复杂系统理论的火电企业节能减排系统绩效评价实证分析107-120
• 6.5.1 节能减排系统绩效评价状态变量的确定107-110
• 6.5.2 节能减排系统协同演化模型及序参量求解110-115
• 6.5.3 序参量方程与势函数的求解115-116
• 6.5.4 基于复杂系统理论的节能减排绩效的评价与分析116-120
• 6.6 本章小结120-122
• 第7章 结论与展望122-125
• 7.1 结论122-124
• 7.2 展望124-125
• 参考文献125-132
• 附表132-146
• 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果146

【参考文献】

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本文编号：583892