刘延泉，王 帅

（华北电力大学 控制与计算机工程学院，河北保定 071003）

基于熵权TOPSIS法的电厂运营指标评价

刘延泉，王 帅

（华北电力大学 控制与计算机工程学院，河北保定 071003）

针对目前广泛采用的专家评分法不够客观的问题，将改进的TOPSIS法运用到了电厂运营指标的评价上，采用熵权法配合构造出理想解与负理想解，公正客观的对电厂运营指标进行评价。以河南省内分属不同电力公司的8家电厂提供的数据作为样本，运用此种方法进行指标评价，展示了运用TOPSIS法对电厂运营指标进行评价的过程，验证了使用这种方法过程简单、容易掌握，并具有客观性和科学性，为电厂决策人员提供了一种新方法。

熵权法；TOPSIS法；评价

0　引言

随着电力系统体制、机制改革的深入，电力系统的原有格局被打破，分属不同发电电力企业之间的竞争更加激烈，因此，如何加强自身竞争力，在日益严峻的市场环境下得到广阔的生存空间，使得企业走上科学发展的道路是每个企业面临的大问题。所以，采用一种科学的方法对发电企业的主要生产经营指标进行横向对比，不仅有助于企业自身找出问题，提升其竞争力，也有助于电力行业与国际同行之间缩小差距，推动电力行业向前发展。目前，大家的目光大多集中于电力企业的竞争力排名上，却忽视了其主要生产经营指标才是一个企业生存发展的根本，因此，本文将基于熵权的TOPSIS法运用到对电厂主要生产经营指标的评价上，通过权重系数来调整主观偏差，以定量的方法确定电厂主要生产经营各指标之间的权重［1］，并且构造理想解与负理想解，根据各电厂的生产经营指标在坐标中靠近理想解远离负理想解的评价原则，得到各家电厂在生产经营指标方面的排名，为电厂加强自身建设提供依据。

1　基于TOPSIS法和熵权法的评价方法

1.1TOPSIS法和熵权法简介

TOPSIS是逼近理想解的排序方法（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution）的英文简称［2］，是由 C.L.Hwang和 K. Yoon于1981年首次提出，是借助于多属性问题的理想解与负理想解，根据有限个评价对象与理想化目标的接近程度对方案集X中各方案进行排序的方法，是对现有的对象进行相对优劣的评价。TOPSIS法是多目标决策分析中一种常用的有效方法，又称为优劣解距离法［3，4］。

熵权法是一种根据各项指标观测值所提供的信息量的大小来确定指标权重的方法。熵（Entropy）是热力学中的一个名词，在信息论中又称为平均信息［3］。一般来说，综合评价中某项指标的值变异程度越大，信息熵越小，该指标提供的信息量就越大，其权重也越大；反之，该指标的权重也越小。因此，可根据各项指标值的变异程度，利用信息熵这个工具计算出各指标的权重——熵权。

基于TOPSIS法的电厂主要生产经营指标的评价方法主要是利用TOPSIS法来进行评价模型的构建，其中的权重分配采用熵权法，并对理想解的方案进行简化改进，既可以客观体现电厂生产经营指标所占的比重，又较为全面的体现各家电厂在不同指标之间的差异，相对于传统方法来讲更易于计算。

1.2评价方法及步骤

基于TOPSIS法和熵权法的评价过程如下:

（1）指标矩阵体系的建立

设有n个电厂即n个评价对象，m个生产经营指标即m个评价指标，则初始指标矩阵如下所示:

式中:xij表示第i个电厂的第j个生产经营指标。

（2）规范决策矩阵的建立

（3）权重的分配

一般来说，综合评价中某项指标的指标值与该指标最优值之间的差异程度越大，其信息熵越小，该指标的权重就越大，说明该指标提供的信息量较大，同时，各评价对象在该指标熵上有明显差异，应该重点考虑，反之则指标的权重越小，提供的信息量越小［4-7］。具体计算过程如下:

①计算第i个对象的第j项指标占该指标的比重:

式中:yij为规范化决策矩阵的元素。

②计算第j项指标的熵值:

式中:pij为第i个对象的第j项指标占该指标的比重。

③计算第j项指标的差异系数:

式中:ej为第j项指标的熵值。对于第j项指标，指标值xij的差异系数越大，则对方案评价xij的作用就越大，熵值就越小。

④计算第j项指标的权重:

（4）加权规范矩阵的建立

设加权规范矩阵为:R =｛rij｝，则计算公式为:

式中:i=1，…，n；j=1，…，m，wj为第j项指标的权重，yij为规范化决策矩阵的元素［5］。

（5）确定理想解与负理想解

传统的TOPSIS法是通过假想正、负理想方案，正理想解的元素为指标中的最优值，负理想解的元素为指标中的最劣值，然后分别确定各方案与正理想方案、负理想方案的欧氏距离。根据欧式距离的大小对各个方案进行综合评价，这种方法较为可靠，缺点是计算量大，数值复杂，使得计算过程较为繁琐。

为了简化计算现对传统 TOPSIS法进行改进［8，9］，由于规范化矩阵 Y中的元素取值范围为［0，1］，又对于偏好最高的目标属性值有yij=1，反之yij=0。

由此，可用第j项指标的权重wj来组成正理想解，负理想解取0，则有:

负理想解:X0=（0，0，…，0）

（6）计算各个方案到正负理想解的欧式距离

备选方案xi到理想解的距离为:

备选方案xi到负理想解的距离为:

（7）计算各方案的排队指示值（即综合评价指数）

2　基于TOPSIS法的电厂运营指标的评价方法的运用

通过查询国家能源局网站上的相关数据，整理选取了河南分属不同电力企业的8家电厂通报数据中的发电量、发电设备平均利用小时、厂用电率、发电标准煤耗率、供电标准煤耗率5个数据套用上面的模型进行评价，原始数据如表1所示，这些火电厂的机组台数均为2，装机容量均为1 200 MW［10］。

表1　原始数据

（1）规范决策矩阵的建立

根据公式（1）对表中的数据建立规范决策矩阵，得到的矩阵元素如表2所示，即为无量纲数据。

表2　规范后的数据

（2）权重的分配

根据公式（2）计算得到第i个企业第j个指标所占的比重pij如表3所示。

表3　第i个企业第j项指标占该指标的比重

根据公式（3）、（4）、（5）计算得到熵值ej、差异系数gj、权重wj，如表4所示。

表4　熵值差异系数以及权重计算结果

（3）加权规范矩阵的计算

由公式（6）可得加权规范后的数据矩阵，如表5所示。

表5　加权规范矩阵数据

（4）计算各方案与理想解、负理想解的欧式距离

根据公式（7）、（8）求得的欧式距离，并由公式（9）得出排队指标Ci*如表6所示，由传统方法得出结果如表7所示。

表6　改进法指标计算结果以及排序

表7　传统法指标计算结果以及排序

由上表可知，8个电厂运营指标的优劣排序如下:F、D、E、G、C、A、B、H，与传统TOPSIS法结果一致，在运营指标方面处于领先地位的是河南华润电力首阳山有限公司。由此可见，经过改进后的TOPSIS法简单、实用，具有一定的可靠性，可用于电厂运营指标的评价。

3　结论

本文将TOPSIS法运用到了电厂运营指标的评价上，在权重的配比上采用了熵权法，对传统求取理想解的过程进行简化、改进，并且通过实例来进行说明验证，从而建立起了可靠的对运营指标的评价体系。采用这种方法，不仅能够做到将各个指标所包含的信息差异进行放大从而体现出来，而且客观、公平，充分的利用了数据所包含的信息，提高了评价过程的科学性、准确性，整个评价过程简单易懂，步骤条理易于掌握，能够帮助企业发现自身存在的问题，具有一定的实际参考价值。

［1］ 王占武，唐凯，严良.基于熵权TOPSIS法的火电厂选址综合决策［J］.安全与环境工程，2011，18（5）:103-106.

［2］ 陈强，杨晓华.基于熵权的TOPSIS法及其在水环境质量综合评价中的应用［J］.环境工程，2007，25（4）:75-77.

［3］ 岳超源.决策理论与方法［M］.北京:科学出版社，2003.

［4］ 黄焕宗.基于熵权法和优劣解距离法的区域物流产业竞争力评价——以福建省各市的数据为例［J］.安庆师范学院学报（自然科学版），2016，22（1）: 24-26.

［5］ 朱乾，徐淑琼.基于熵权TOPSIS法的社会网络节点影响力评估研究［J］.南京航空航天大学学报（社会科学版），2016，18（1）:42-46.

［6］ 张永利，计文平，刘楠楠.基于熵权-TOPSIS-灰色关联的目标威胁评估研究［J］.现代防御技术，2016，44（1）:72-78.

［7］ 李兴国.基于TOPSIS法的河北省城市旅游产出竞争力综合评价［J］.华北电力大学学报（社会科学版），2016，99（1）:89-91+108.

［8］ 付巧峰.关于TOPSIS法的研究［J］.西安科技大学学报，2008，28（1）:190-193.

［9］ 王敬敏，孙艳复，康俊杰.基于熵权法与改进TOPSIS法的电力企业竞争力评价［J］.华北电力大学学报（自然科学版），2010，37（6）:61 -64.

［10］ 国家能源局河南监管办.2014年4月份统调电厂主要生产经营指标通报.http://news.bjx.com.cn/ html/20140527/513912.shtml.

Evaluation of the Operation Index of Power Plant Based on Entropy Weight TOPSIS Method

LIU Yanquan，WANG Shuai
（School of Control and Computer Engineering，North China Electric Power University，Baoding 071003，China）

Aiming at the problems of the expert evaluation method is not objective，the improved TOPSIS method is used to evaluate the operation index of the plan，which used the entropy weight method to construct the ideal solution and the negative ideal solution to evaluate the operation index of power plant.Used 8 power plants in Henan province belong to different power companies as the data sample by the method of index evaluation.At the same time，an example is given to illustrate the process by using the method of TOPSIS to the operation index of power plant evaluation，it is proved that this method is simple and easy to grasp，and has the objectivity and the scientific nature，which provides a new method for the power plant’s decision.

entropy weight method；the method of TOPSIS；evaluation

C934

A DOI：10.3969/j.issn.1672-0792.2016.07.007

2016-03-29。

刘延泉（1963-），男，副教授，主要研究方向为PLC、DCS及应用、协调控制系统优化等方面，E-mail:Composer_liu2000@yahoo.com.cn。