Дипломная (вкр): Підвищення ефективності енерговикористання на об’єктах систем теплопостачання

.1 Правила оцінювання ефективності енерговикористання в підприємствах теплопостачання

.1.1 Математична модель оцінювання рівня ефективності енерговикористання в котельнях підприємства теплопостачання

Ранжування соціально-економічних об’єктів будь-якої природи - складна проблема теорії ухвалення рішень і теорії колективного вибору. Дослідженню даної проблеми присвячена велика кількість літератури [58]. Ми зупинимося на окремих найбільш повних правилах ранжування. Такі правила застосовуються під час рейтингу наукових проектів [59] і проведенні тендерів [60], держав [19] тощо.

У процесі обробки і аналізу енергоекономічної інформації стану енергозбереження та рівня ефективності енерговикористання на котельнях теплопостачального підприємства скористаємося правилами ранжування. Для кожної котельні вираховуємо суму рангів, отриману від усіх експертів, спеціалістів у сфері енергозбереження, потім впорядковуємо цю суму. Ранг один дають навчальному закладу, який отримав найменшу суму, найнижчий ранг - навчальному закладу з найвищою сумою. Сформулюємо математичну постановку задачі ранжування.

Нехай досліджувана система складається зі скінченної множини  котелень  [138]. Кожну котельню  характеризує скінчена

множина  показників  Зі сформованої групи показників  використовують для ранжування найвпливовіші, на думку експертів показники   Кожний показник  піддається аналізу по відношенню до всіх котелень.

В якості критеріїв для ранжування використовуємо показники які розглядалися у розділі 2.

Це показники що були сформовані враховуючи основні складові організаційно-технологічного та технічного спрямування, які в повному обсязі відображають стан енергозбереження та рівня ефективності енерговикористання в котельнях підприємства в цілому за 2013 рік звітного періоду.

.1.2 Модель ранжування за допомогою таксономічного показника

Для порівняння об'єктів, що описуються великою кількістю показників використовують таксономічний показник [61], який є синтетичною величиною, що є «рівнодіючою» всіх ознак, що характеризують дану властивість.

Етап 1. Стандартизація показників енергоефективності. Показники енергоефективності, що входять в матрицю спостережень (3.1), описують різні властивості об'єктів, є неоднорідними та мають різні одиниці вимірювання:

В результаті стандартизації кожен стовпець перетвореної матриці представляє собою вектор, сума координат якого дорівнює нулю, а довжина вектора - одиниці.

Для зняття впливу абсолютних величин, варіації значень показників та елімінування неявної значимості показників виконують попереднє перетворення, яке полягає в стандартизації ознак, що забезпечує перетворення матриці (3.1) в матрицю:

де  стандартизоване значення властивості  для об'єкту  :

де  середнє значення і середньоквадратичне відхилення властивості  

Етап 2. Диференціація ознак. Показники енергоефективності за характером їх впливу на ефективність енерговикористання об'єктів, поділяють на стимулятори та дестимулятори: показники, що мають позитивний вплив - є стимуляторами; показники, що мають негативний вплив - дестимуляторами. Це забезпечує можливість побудови еталону енергоефективності.

Етап 3. Побудова об'єкту-еталону. Еталон енергоефективності - реально не існуючий об'єкт, який характеризується кращими значеннями по кожному з показників ефективності енерговикористання та є вектором:

де  - координати вектора, якими є кращі значення показників енергоефек-тивності, визначені на основі матриці :

 якщо  

 якщо  

де  - множина стимуляторів.

За еталон може бути вибраний типовий об'єкт, значення показників енергоефективності якого рівні середнім арифметичним значенням показників в досліджуваній сукупності.

Етап 4. Визначення відстаней між об'єктами та еталоном. Відстань між окремими точками вектора , що представляє собою еталон енергоефективності, та точками вектора :

Етап 5. Визначення таксономічного показника енергоефективності.

Модифікований таксономічний показник енергоефективності:

Інтерпретація таксономічного показника енергоефективності полягає в наступному: об'єкт має тим кращий рівень енергоефективності, чим ближче значення таксономічного показника до одиниці.

Етап 6. Рангове рєйтингування. Рейтингування означає вибудовування деяких одиниць в певному порядку у відповідності із завчасно встановленими правилами та критеріями. Під час аналізування ефективності енерго-використання на об'єктах рейтингування дає змогу на основі порівняння показників енергоефективності певним чином розмістити їх серед інших споріднених об'єктів - виконати ранжування на основі визначених рейтингів.

Об'єкту, що має найкраще значення таксономічного показника  енергоефективності присвоюється найвищий ранг: . Відносно нього в порядку погіршення значення таксономічного показника виставляються ранги іншим об'єктам.

3.1.3 Модель ранжування за допомогою правила Борда

Популярний в теорії ранжирування метод (правило) французького математика Борда (Borda). Впорядкування, отримане цим методом, узагальнює думки всіх експертів або показників, враховуючи думку більшості.

Модель ранжування котелень за допомогою правила Борда має наступну структуру. По кожному показнику  впорядковуємо всі  котельні від кращого до гіршого з точки зору ефективності енерговикористання. За останнє місце  котельня отримує 0 балів, один бал за передостаннє і так далі, за перше місце  котельня отримує  бал. Згодом підраховуються бали, які отримані по кожному показнику. В загальному рейтингу на перше місце ставиться  котельня з найбільшою сумою балів і т. ін.

Алгоритм правила Борда [25], включає в себе наступну послідовність дій.

На початку формуємо матрицю спостережень. Вихідна множина складається з  елементів, що описані  ознаками; кожну її одиницю можна інтерпретувати як точку мірного простору з координатами, рівними значенням  ознак для котельні що розглядається. Матриця спостережень має наступний вигляд:

де  - кількість навчальних закладів;  - найменування показників для оцінюван-ня;  - значення ознаки  для  навчального закладу.

Для значень, які включені до матриці спостережень, необхідно виконати нормування показників, оскільки вони мають різну "фізичну природу".

Нормування показників виконуємо наступним чином:

Кожну котельню оцінюємо з використанням коефіцієнта Борда [62]. Для кожного показника коефіцієнт Борда визначаємо за формулою:

тобто, для кожного -го показника домінант  по кількості . По коефіцієнтам, які визначаємо по кожному показнику, розраховуємо результуючий коефіцієнт  для кожного :

де  - ступінь важливості критеріїв, який визначається нормалізованими значеннями, тобто:

За допомогою коефіцієнта Борда  котельні впорядковують за ступенем переважання, за необхідністю, ці коефіцієнти можна нормалізувати за стандартними правилам. Якщо розглядати питання визначення найкращої котельні , то її вибираємо, виходячи з умови:

3.1.4 Модель ранжування за допомогою правила Кондорсе

Застосування правила Кондорсе з метою ранжування котелень за рівнем ефективності енерговикористання формулюється наступним чином: найкращою котельнею називається така котельня і (за необхідності одна), яка краще будь-якої іншої по правилу більшості: рейтингових показників така що,  більше ніж тих показників , що більше ніж . Потім визначається найкраще з тих що залишилися і т.д.

Алгоритм правила Кондорсе [25], згідно якого проводився розрахунок включає в себе наступну послідовність дій.

На початку формуємо матрицю спостережень, аналогічно (правилу Борда) попередньому ранжування.

Для значень, які включені в матрицю спостережень, виконуємо нормування показників за вхідними даними.

Визначаємо пари, які забезпечують відношення . По правилу Кондорсе переважання між  визначається таким чином:

•спочатку всі  попарно порівнюються один з одним за всіма показниками і визначаємо їх кількість, що забезпечують переважання , над . Цю кількість позначають ;

•потім визначаємо кількість значень , які відповідають умові  [62]. Для кожної пари  ця кількість показує ступінь переважання , над .

З цієї пари , залишаємо, а  виключаємо.  які залишилися, знову попарно порівнюємо. Цей процес продовжуємо до тих пір, доки не залишиться , яке буде підлягати виключенню.

3.1.5 Модель ранжування за допомогою правила Копеланда

Ранжування цим правилом має наступну структуру виконання. Котельні підприємства ставимо +1, якщо більшість вважає його краще будь-якого іншого, -1, якщо гірше, і 0 при рівності. Рейтинг сумує всі оцінки під час порівняння котельні з іншими котельнями підприємства теплопостачання. Таким чином, рейтинг котельні дорівнює різниці між числом котелень які краще даної та числом котелень, які гірше даної на думку експертів чи по значенню об'єктивних показників. Сутність правила полягає у побудові впорядкування на думку більшості та збір інформації щодо кожної котельні, порівнюючи зі скількома котельнями на думку більшості, вона виграє чи програє.

Тобто, навчальні заклади впорядковуються в порядку зменшення показника, рівного різниці числа об'єктів "гірших" та "кращих" за більшістю, чим даний об'єкт - котельня.

Алгоритм правила Копеланда [25], згідно якого проводився розрахунок включає в себе наступну послідовність дій.

На початку формуємо матрицю спостережень, аналогічно попередньому правила ранжування .

Для значень, які включені в матрицю спостережень, виконуємо нормування ознак за вхідними параметрами.

Для кожного  знаходимо дві підмножини відношень Копеланда: