基于层次分析法的集中供热方案优选

宋毅超　高智杰　聂斌　陈睿

摘 要：本文将西安某园区作为研究对象，在经济效益和环境效益两方面采用层次分析（AHP）法对热电厂、燃煤锅炉房和燃气锅炉房三种供热方案进行分析比较，通过调整经济效益和环境效益的权重归纳出不同热源方案综合评价值随环境效益权重的变化关系。

关键字：集中供热；经济效益；环境效益；层次分析法

1概述

1.1层次分析法

层次分析法，是由美国运筹学家T.L.Saaty上世纪70年代提出的。是一种多准则决策方法，它将定量分析和定性分析结合起来，把人的思维过程数量化和层次化，在目标（因素）结构复杂且必要数据缺乏的情况下最为适用。

1.2园区概述

园区规划城市建设用地规模为13.7平方公里，规划期限为近期为2010年～2015年，远期为2015年～2020年。

近期规划热负荷为65.6MW，远期规划热负荷为471.29MW。供热系统采用闭式双管制二级换热枝状管网。其中，一级网系统供热介质为130/70℃高温热水，系统与热用户之间采用间接连接的方式。

2集中供热方案

2.1热电厂集中供热

结合园区实际情况，本方案有如下优点：热源为规划扩建的热电厂，不占用园区地块；热电联产节能减排效果和热效率均优于燃煤锅炉房。

但是，若采用此方案，也将存在以下问题：规划扩建的热电厂距离园区路程远，约10公里，管网效率低，且初投资较高。热源位置绝对高程374米，系统最高点高程464米，高差90米，管网压力较大，增加运行调节难度和初投资。在9594米处回水管设置扬程30m中继泵站，初投资增大。系统压力运行压力2.47MPa，系统附件需采用2.5MPa级，投资较高。

2.2锅炉房集中供热方案

园区采用锅炉房集中供热方案有如下优点：热源为新建锅炉房，距离负荷中心区域较近；系统压力低且管网短，便于调节运行及节省初投资；若采用燃气锅炉房，能耗较小，环境效益显著。

但是，也將存在以下问题：燃煤锅炉房能耗较大，对环境污染也较大；燃气锅炉房运行成本过高，主要受燃气价格影响。

3经济效益分析

3.1 初投资估算

针对本方案，对热源、热网、热力站采用估算的方式进行计算，热电厂只估算供热方面的初投资，参考相关文献，按87.5万元/MW热源造价估算。燃煤锅炉房，燃料为Ⅱ类烟煤，热值约5000大卡/kg，按87.2万元/MW热源造价估算，燃气锅炉房，以天然气为燃料，热值约为8400大卡/m3，按59.6万元/MW估算。对于热力网和热力站初投资参考《市政工程投资估算指标》估算。见表1。

3.2 年运行费用

年运行费用主要包括：燃料费、电费、材料费、折旧费、大修理费、工资福利以及其他费用。结合当地实际情况计算可得各方案集中供热年运行费用，见表2。

4 环境效益分析

4.1 能耗计算

参考设计手册计算供热全暖耗热量为：4.1486×106GJ，热电厂供热（方案一）标准煤耗量为17.06万吨，燃煤锅炉房供热（方案二）标准煤耗量为：18.32万吨，燃气锅炉房供热（方案三）天然气耗量16.53万吨，1m3天然气产生热值为8400大卡，相当于1.2kg的标准煤。因此方案三中天然气的耗量为13775万m3。

4.2 环境影响

环境问题主要是指导致建筑物周围的污染、燃烧造成当地空气的直接污染以及由于消耗能源导致的向大气环境的污染排放这三方面因素。从各种污染物排放量来评价供热方式对大气环境的影响，主要污染物有CO2、SO2、NOx和烟尘。

各方案年污染排放总量，详见表3。

5基于AHP法的供热方案评价选择

对于经济效益和环境效益的权重，往往由于决策的者的不同，国家政策的变化以及工程实际情况的不同有所差异。因此，假设对于准则层中环境效益权重为X，则经济效益权重为（1-X），因此在子准则层相互关系不变的情况下，AHP法可以求出不同方案下的综合效益评价值R与环境效益权重X之间的变化关系为：

6结论

文中采用层次分析法，在经济与环境两个不同的指标下，对三种方案进行综合效益评价。评价结果与主观对与经济效益和环境效益赋予不同的权重有很大影响。决策者可以根据综合主观要求和国家相关政策选择出最满意的集中供热方案。在环境问题日益严重的今天，本文建议采用燃气锅炉房作为园区集中供暖热源。

参考文献

[1] 胡俊生，孟红，李真军.几种供热热源的特点与能耗分析[J].应用能源技术，2010（4）

[2] 王建国，杨宏斌.燃煤供热与燃气供热分析比较[J].区域供热，2010，3

[3] 张亮.不同热源供暖性能的比较与评价研究[D].陕西：西安建筑科技大学，2010.

[4] 张沈生.城市供热模式评价理论方法及应用研究[D].吉林：吉林大学，2009.