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1、第2 8 卷第2 期水电能源科学V 0 1 2 8N o 22010 年2 月W a t e rR e s o u r c e sa n dP o w e rF e b 20l0文章编号：1 0 0 0 7 7 0 9(2 0 1 0)0 2 0 1 5 2 0 4基于改进熵权T O P S I S 法的输电项目外部环境分析董军马博(华北电力大学能源与电力经济研究咨询中心，北京1 0 2 2 0 6)摘要：针对评价输电项目外部环境影响尚无一套完整的评价方法，基于指标选取原则分析了输电项目对外部环境的影响要素，选取代表性指标并引入改进熵权逼近理想解的排序方法(T O P S I S)评价了输电项
2、目对外部环境的影响。实例结果表明，该方法评价结果合理、客观、实用、易于掌握，弥补了传统T O P S I S 评价法的不足。为电网建设项目投资提供决策依据。关键词：输电项目；评价方法I 外部环境，熵权；逼近理想解的排序方法中图分类号：T M 7 2 6 1；X 8 2 2文献标志码：A随着社会对环境的关注日益增长，在输电项目评价中考虑外部环境影响亦成为必要。由于输电电压的提高，导致导线表面电场强度及输电线路、设备周围的空间电场强度均很高，因电晕现象和电场效应引起了系列的环境污染问题。其中，输电项目产生的电场和磁场将对人体健康产生一定影响 1 2 。电晕放电产生的电磁干扰了无线电接收设备的信噪比
3、 3“、电晕放电产生的电磁噪声、空气污染对周围居民产生生理及心理的危害 5 ；输电线路建设占用土地、砍伐树木亦影响了社会生活 6 。因此，针对电磁环境问题，特别是超高压输电线下的电磁环境问题，美国、日本和前苏联已对电磁兼容和环境保护制定了相应的标准，以限制超高压线路产生的电磁干扰污染环境。目前，国内评价输电线路的外部环境影响尚无一套完整的评价方法。综合指数法与模糊综合评价法虽使用较多，但均各有缺陷。综合指数法评价环境质量状况的主观性较强，评价结果仅能定性区分污染轻重，而无法判别环境质量等级标准；模糊综合评价法可解决监测过程误差对评价结果的影响，但因使用取大取小算法，综合程度不强，信息丢失较多
4、7|。输电项目的外部环境为一个多因素综合体，多种因素相互制约相互联系，评价结果亦为多目标，所以评价分析输电项目对外部环境的影响需进行多指标的综合评价。逼近理想解的排序方法(T O P S I S 法)恰是一种较常用的多目标决策方法8 1。鉴此，本文基于传统T O P S I S 方法在确定评价指标的权重因子时主观因素的不足，采用改进的熵权T O P S I S 法评价输电项目外部环境的影响9 m 。1 影响要素分析及指标选取分析输电项目对外部环境的影响并选取指标时，需在指标选取原则指导下综合考虑多方面的因素。(1)电场强度。随着电压等级的提高，输电线路附近地面的最大电场强度有所增加，可超过晴天
5、时自然电场强度(O 1 0 0 1 5k V m)的几十倍乃至上百倍，对人和环境产生不良影响，已引起广泛关注。在高压输电线路区域活动时会产生毛发竖立、皮肤刺痛、火花放电和电击引起的刺痛等现象。据国外医学研究发现，长时间在超高压输电线路强电场作用产生的电磁辐射(主要为5 0 6 0H z 浅低频)对人的中枢神经系统、末梢神经系统、心血管系统、肌肉组织、生育和肿瘤均有不同程度的影响。因此，国际辐射防护协会非电离辐射委员会对频率为5 0 6 0H z 电场的辐射限值规定为4k V m。(2)无线电干扰限制。高压输电线路的无线电干扰是指在无线电频段可能对有用信号造成损害的电磁干扰，是任何传输通道或装置
6、中不希望收稿日期：2 0 0 9 0 9-1 6。修回日期：2 0 0 9 1 2 2 8基金项目：国家自然科学基金资助项目(7 0 7 7 1 0 3 9)作者简介：董军(1 9 6 4 一)，女，教授，研究方向为能源与电力经济，E-m a i l：d o n g j u n 6 2 4 1 2 6 c o r n 万方数据第2 8 卷第2 期董军等：基于改进熵权T O P S I S 法的输电项目外部环境分析1 5 3 出现的电磁现象。电网由于自身的原因存在各种电磁发射；又由于外界信号、无线电噪声作用于线路及铁塔引起的反射、传导或再辐射形成无用信号。当I 无用信号进入传输通道或无线电设施时
7、，若强度足够大，条件又合适，将损坏有用信号，使无线电设施不能正常工作或降级。因此，高压交流架空送电线无线电干扰限值 1 1 规定了相应的标准限值为5 3d B。(3)电磁场强度。输电线路的磁场效应可归纳为两种方式：接触到物体(该物体上由磁场感应电流产生了电压)引起的电击；由感应的人体电压、电场和电流引起的可能长期生态效应。由于输电线路磁场幅值很小，对生态效应的影响相对较小。国际辐射保护协会以对公众全天辐射时的工频限值0 1m T 作为磁感应强度的评价标准。(4)可听噪声。高压输电线路的可听噪声是指导线周围空气电力放电时产生的一种人耳能直接听得见的噪声，为声频干扰，使超高压线路附近的人群感到烦躁
8、、不安，严重时难以忍受。可听噪声与无线电干扰均随导线表面电场强度的增加而增大。本文取不超过5 0d B 为高压输电线路可听噪声的限值。(5)水土保持。有效控制输电项目建设期与生存期的水土流失，符合水土保持法律、法规的有关规定。可通过扰动土地整治率、水土流失治理度、排渣率、林草覆盖率衡量。(6)环境影响。输电项目对环境的影响可通过该地区S 0。、N 0 z 日均值、T S P 日均浓度、P M o等指标进行衡量。其中，T S P 为总悬浮颗粒物，指能悬浮于空气中，空气动力学当量直径 1 0 0弘m 的颗粒物，为大气质量评价中通用的重要污染指标；P M。指粒径 1 0 弘m 的颗粒物，又称为可吸入
9、颗粒物或飘尘。2 改进熵权T O P S l S 法评价模型2 1 基本原理T O P S I S 基于多目标决策的理想解与负理想解排序亦为多目标决策分析中常用的有效方法，其基本原理为通过检测评价对象与最优解、最差解的距离进行排序。传统的T O P S I S 法在确定评价指标的权重因子时，一般采用层次分析法或专家意见调查法，主观因素较强，而改进的熵权法确定评价指标的权重可在一定程度上避免主观因素的影响。当评价指标间的相对重要性难以确定时，采用熵计算指标的权重更为合理。2 2 评价模型分析根据电网工程项目，设待评价的输电项目为仇个、评价指标为雄个，则原始数据矩阵X=(z#)。(1)对矩阵x 作
10、正向化与无量纲化处理得矩阵y。当第项评价指标z j 为正指标时(即该评价指标越大越好时)，则：fz#一m!n(x F)Jy 4 一m a x(x )-m!n(x 0)(1)I【i 一1，2，m；_ 一1，2，咒当第项评价指标z 为逆指标时(即该评价指标越小越好时)，则：fm i n(x )一jY#一m a x(x )-m!n(x i)(2)；一。，22，m；歹一i，2，靠当第项评价指标X j 为区间指标时(即在区间m，m。为最佳)，且离此区间越近越好时，则：胪z#一m i n(zlm l m i n(z1m a x(x )一im a x(x 口)一m j n(x )z#m lm l 铂弛(3)
11、m 2 z#m a x(x f)(2)计算P#。即第-项评价指标下第i 项被评价对象的指标值的权重。P#=y F Y#(4)(3)计算第J 项评价指标的熵值。屯一志蚤硝哦(5)当O 矗J 1、九一O 时，p“l n p o O。(4)计算第歹项评价指标的差异系数。对第_ 项指标，若越小，则指标值的变异程度越大；若屯越大，变异程度越小。变异系数为：g i=1 一屯(6)(5)计算第项指标的权重。j。g j 皂g ia 1j _ 1当o 哪1 时，则M=1(6)构成加权的数据矩阵z，其中勖一M 歹#(8)(7)确定指标理想值与负理想值，并分别构成理想值向量z+和负理想值向量z 一。Z+=(z _，
12、对，o)(9)一)#一功一嘞元 万方数据1 5 4水电能源科学2 0 1 0 生Z 一一(z-，z f，z i)其中矿一m a x(z I J，z 2 J，钿)z=m i n(z U，z 2，z 耐)(1 0)表1输电项目外部环境影响的熵值、差异系数和权置(8)计算各评价对象指标向量和理想向量的距离。采用欧几里得距离公式，即：D+=蚤一刺 1 2D 7=(一z _)2 1 2J 1 1(1 1)(1 2)(9)计算各评价对象指标值向量与理想向量间的近似程度：G=D i(D，+D _)(1 3)(1 0)按接近大小对评价对象排序。当o G 1时，C 越接近l，相应的评价对象越优。3实例基于输电项
13、目对外部环境影响的指标选择原则、结合影响要素分析并根据实况选取各项指标作为指标体系。某电网公司“十一五”电网发展规划安排2 2 0k V 及以下电网建设与改造投资4 8 0 2 1 1 0 8 元。2 0 0 6 年电网建设与改造工程完成投资6 7 6 7 35 1 0 8 元，2 0 0 7 年完成投资8 9 X1 0 8 元，2 0 0 8 年电网投资1 0 1 5 6 24 1 0 8 元，2 0 0 9 年电力公司电网计划投资1 0 7 4 6 71 1 0 8 元。以各项指标的国家标准为参考方案，选取规划备选方案中任意四个输电项目为待评项目，项目电压等级均为2 2 0k V，其供电可
14、靠性及质量标准等均符合国家标准。由式(5)(7)计算，可获得输电项目外部环境影响的熵值、差异系数及权重(表1)。由式(1 1)(1 3)可得G 和输电项目的排序结果(表2)。由表1、2 可知：四个输电项目的外部环境影响评价均优于标准，表明输电过程中较好地贯彻了环保思想，并采取了环保措施。输电项目1T a b 1E n t r o p y d i v e r s i t ya n df a c t o r w e i g h i n go fe x t e r n a le n v ir o n m e n ti m p a c t表2G 及排序结果T a b 2Ga n ds o r tr e
15、 s u l t s待评价项目DD；-c f排序51324标准0 2 3 01 9 210 1 1 78 8 320 1 5 03 4 330 1 1 27 1 040 1 9 83 2 40 1 8 78 6 10 3 3 00 0 60 2 3 54 2 90 2 3 55 9 7O 1 9 42 9 5排序最高，应将其建设运行中的环保设计理念及环保措施普及推广；输电项目4 应加强输电过程中的环保力度。原始数据、指标体系及处理后数据(正向与无量纲化)，见表3。4结语a 针对输电项目对外部环境的影响需一套完善合理的评价方法，基于指标选取的原则，分析了输电项目外部环境影响要素，引入改进熵权T
16、O P S I S法评价输电项目对外部环境的影响，弥补了传统T O P S I S 评价法的不足。b 该法评价结果合理、客观、实用、易于掌握，为电网建设投资提供了决策依据，可供借鉴。c 实际应用中，该法还需改进，指标间相互关联程度分析、评价指标的量化确定等还需深入探讨。表3 指标、原始数据及处理后数据T a b 3I n d e x Ii n i t i a ld a t aa n dp r o c e s s e dd a t a(下转第1 6 2 页)万方数据1 6 2水电能源科学2 0 1 0 拒(上接第1 5 1 页)4 1L d s z l 6E K o l l d r，M a s
17、o u dF a r z a n e h V i b r a t i o no fB u n d l e dC o n d u c t o r sF o l l o w i n gI c eS h e d d i n g J I E E ET r a n s a c t i o no nP o w e rD e l i v e r y，2 0 0 8，2 3(2)：10 9 7 一l1 0 4 E s 侯镭，王黎明，朱普轩，等特高压线路覆冰脱落跳跃的动力计算 J 中国电机工程学报，2 0 0 8，2 8(6)：I-6 6 盂遂民，孔伟架空输电线路设计 M 北京：中国电力出版社，2 0 0 7
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19、a r t2-D a m p i n gE s t i m a t i o n J M e-c h a n i c a lS y s t e m sa n dS i g n a lP r o c e s s i n g，2 0 0 4 1 8(3)：6 5 9-6 6 9 i 0 3 李黎，夏正春，付国祥，等大跨越输电塔一线在线路脱冰作用下的振动 J 振动与冲击，2 0 0 8，2 7(9)：3 2-3 4 1 1 陈科全，严波，郭跃明，等超高压输电线脱冰动力响应数值模拟 J 重庆大学学报(自然科学版)，2 0 0 9，3 2(5)：5 4 4 5 4 9 1 2 3 国家电网公司1 l o
20、7 5 0k V 架空输电线路设计技术规定(Q C D W l 7 9 2 0 0 8)S 北京：中国电力出版社，2 0 0 8 S i m u l a t i o nR e s e a r c ho nt h eP r o c e s so fI c eS h e d d i n ga n dJ u m p i n go fT r a n s m i s s i o nL i n eM E N GS u i m i nS H A NL u p i n gY A N GY a n g(C o l l e g eo fM e c h a n i c a la n dM a t e r i a l
21、E n g i n e e r i n g，C h i n aT h r e eG o r g e sU n i v e r s i t y，Y i e h a n g4 4 3 0 0 2，C h i n a)A b s t r a c t：T o w e rs u p p o r t sd y n a m i cs h o c kl o a da n du n b a l a n c e dt e n s i o na f t e ri c es h e d d i n go ft r a n s m i s s i o nl i n ea n dt h es w i n go fc o
22、n d u c t o rd e c r e a s e st h ee l e c t r i c a ls p a c i n gb e t w e e nt h en e i g h b o rc o n d u c t o r s F i n i t ee l e m e n ts o f t w a r ei su s e dt ob u i l dt h et h r e ef r e e d o mm o d e lo ft r a n s m i s s i o nl i n ea n dt h ed y n a m i cr e s p o n s eo fc o n d u
23、 c t o rf o ri c es h e d d i n gi sa n a l y z e db yn u m e r i c a lc a l c u l a t i o n T h ed y n a m i ce f f e c to fi c ec o a t i n gt h i c k n e s s，i c es h e d d i n gs t y l ea n ds t r e s so fc o n d u c t o ro nt h ei c es h e d d i n go fm i d d l ep o s i t i o nw i r ei ss t u d
24、 i e dw i t ht h ew i n dl o a d T h u s，i tp r o v i d e sr e f e r e n c ef o re n g i n e e r i n gp r o j e c t K e yw o r d s：t r a n s m i s s i o nl i n e；i c es h e d d i n g；ju m p i n g；f o r m-f i n d i n g；n u m e r i c a ls i m u l a t i o n；s i m u l a t i o na n a l y s i s斗辜斗e*e e 斗g
25、 斗e 斗e e 窜耳e 斗e 斗辜斗e 斗窜e e 斗e*e 斗昏艇E 窜埒拳斗e 辜斗e 斗e 肆搴辜e 斗e e 斗e 斗窜e 膏e 拍c 斗e 斗c 牛辜蚌e 膏皋斗阜斗阜斗辜斗搴斗辜斗e(上接第15 4 页)Q u a d r a t i cP r o g r a m m i n gf o rE c o n o m i cD i s p a t c hO p 参考文献：timizationw i t hV a l v e-P o i n tE f f e c t J I E E ET r a n a 一 1 张炮输变电工程环境影响评价模拟类比可行性研a c t i o no nP o
26、 w e rS y s t e m s，2 0 0 6，2 1(2)：9 8 9 9 9 6 究 D 武汉：中国地质大学，2 0 0 8 7 杨剑波多目标决策方法与应用 M 长沙：湖南大 2 刘文魁，庞东电磁辐射的污染及防护与治理 M 学出版社，1 9 9 6 北京：科学出版社，2 0 0 3 8 李春晖，李爱贞T O P S I S 法在环境质量综合评价中 3 全国无线电干扰标准化技术委员会E 分会电磁兼的应用 J 地质灾害与环境保护，1 9 9 9，1 0(2)：9-1 3 容国家标准汇编 M 北京：中国标准出版社，1 9 9 8 9 高仕春陶白成，阳蓉熵权法在梯级电站效益补偿 4 全国无
27、线电干扰标准化委员会，全国电磁兼容标准分摊中的应用研究 J 水电能源科学，2 0 0 7，2 5(4)：化委员会电磁兼容标准汇编：电力、机动车、船产1 2 0 一1 2 2 品类卷 M 北京：中国标准出版社，2 0 0 2 1 0 陈红艳改进理想解法及其在工程评价中的应用 5 国家环保局监测总站城市区域环境噪声标准口 系统工程理论方法应用，2 0 0 4，(5)：4 7 1 4 7 3(G B 3 0 9 6 9 3)S 北京：国家环保出版社，1 9 9 4 1 1 电力部武汉高压研究所高压支流架空送电线无线 6 L e a n d r od o sS a n t o sC o e l h o
28、，V i v i a n aC o c c oM a r i a n i 干扰限值(G B l 5 7 0 7 1 9 9 5)S 北京：中国标准出版C o m b i n i n go fC h a o t i cD i f f e r e n t i a lE v o l u t i o na n d社，1 9 9 6 A n a l y s i so fE x t e r n a IE n v i r o n m e n to fT r a n s m i s s i o nP r o je c tB a s e do nI m p r o v e dE n t r o p yT O P
29、 S I SM e t h o dD O N GJ u nM A1 3 0(R e s e a r c hA d v i m r yC e n t e ro fE n e r g ya n dE l e c t r i c i t yE c o n o m i e s，N o r t hC h i n sE l e c t r i cP o w e rU n i v e r s i t y，B e i j i n g1 0 2 2 0 6，C h i n a)A b s t r a c t：N o w a d a y st h e r ei sn o tas y s t e m i ce v
30、a l u a t i o nm e t h o dt oa n a l y z et h ee x t e r n a le n v i r o n m e n to ft r a n s m i s s i o np r o j e c t B a s e do nt h ep r i n c i p l eo fi n d e xs e l e c t i o n，t h i sp a p e ra n a l y z e st h ei n f l u e n c eo fe x t e r n a le n v i r o n m e n to nt r a n s m i s s
31、i o np r o j e c tb yc o m b i n i n gt y p i c a li n d i c e sw i t ha ni m p r o v e de n t r o p yT O P S I Sm e t h o d E x p e r i m e n tr e s u l t ss h o wt h a tt h ei m p r o v e de n t r o p yT O P S I Sm e t h o di sr e a s o n a b l e，o b j e c t i v e，p r a c t i c a la n de a s yt oi
32、 m p l e m e n t I tm a k e su pf o rt h ed e f e c to fc o n v e n t i o n a lT O P S I Sm e t h o da n dp r o v i d e sb a s i sf o rt h ei n v e s t m e n ti np o w e rg r i dc o n s t r u c t i o np r o j e c t K e yw o r d s：t r a n s m i s s i o np r o j e c t；e v a l u a t i o nm e t h o d；e
33、x t e r n a le n v i r o n m e n t；e n t r o p y；T O P S I Sm e t h o d 万方数据基于改进熵权TOPSIS法的输电项目外部环境分析基于改进熵权TOPSIS法的输电项目外部环境分析作者：董军，马博作者单位：华北电力大学,能源与电力经济研究咨询中心,北京,102206刊名：水电能源科学英文刊名：WATER RESOURCES AND POWER年，卷(期)：2010,28(2)被引用次数：3次 参考文献(11条)参考文献(11条)1.高仕春;陶自成;阳蓉 熵权法在梯级电站效益补偿分摊中的应用研究期刊论文-水电能源科学 2007(
34、04)2.李春晖;李爱贞 TOPSIS法在环境质量综合评价中的应用期刊论文-地质灾害与环境保护 1999(02)3.杨剑波 多目标决策方法与应用 19964.Leandro dos Santos Coelho;Viviana Cocco Mariani Combining of Chaotic Differential Evolution andQuadratic Programming for Economic Dispatch Optimization with Valve-Point Effect外文期刊 2006(02)5.国家环保局监测总站 GB 3096-1993.城市区域环境噪声
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