1层析分析法的概述层析分析法（AHP）是美国运筹学专家萨蒂在1980年代所提出来的一种用于多个方案或多个指标的实际决策方法。AHP特点：充分结合定性分析与定量分析，按照思维和心理规律对决策进行层次化和量化[1]。层析分析法从1982年引入国内，由于具有定性和定量分析的特征，结合了体系的灵活性和简洁性等优势，在我国的社会和经济中得到了快速发展。层析分析法是一种多领域的决策流程，属于复杂的系统的管理架构。层析分析法能够将特殊层次和尺寸的问题转化为精确方程，对过程进行评判的整理[2]，能够有效地处理量化和定性化问题，且具有较强的可行性、有序和简单的优点，适用于分析社会和经济体系。AHP的简明表现方式与其理论依据有着紧密的联系。独立的会话形式使得AHP可以使用多种应用版块[3]。2供热系统的特征2.1能源转换效率供热系统能源转换效率（ECC）指供热系统供暖期内为收入的能源消耗中可用能和为输入的各能源耗量中可用能总和之比。供暖收入的能耗一般指供暖期间建筑物的热耗（不包括不均匀热损失）；电联产被接管时，性能也被视为系统收入。消耗同样品质量和数量相同的能量，ECC值越大，则加热效果越好。ECC公式：ECC=QHλH+EoutHEλE∑iMiHiλi （1）式中：M——燃料消耗（包括电力消耗），即在供暖系统的供暖期间，每个建筑单元要传输的能量；H——对应于i能源的燃料件标准热值；QH——供暖期间建筑单位面积的热耗，kJ/（m2·a）；λH——热量消耗的能量质量系数；Eout——供热期间每建筑单元的功率输出，kWh/（m2·a）；HE——电单位的标准热值，3600 kJ/（kWh）；λE——电能质量系数，取1.0。冬季供热能质系数如表1所示[4]。10.19301/j.cnki.zncs.2023.03.033.T001表1冬季供热能质系数项目电煤天然气轻油高温热水低温热水耗能λ1.0000.3500.5200.5200.2700.2200.062能耗品质因子：λH=1-t0t （2）2.2环境供暖系统的能耗是空气污染的主要来源之一，需要充分考虑各类供暖模式和方式对环境的负面影响。供暖活动对环境和空气造成的污染包括直接和间接两种。间接污染是由于供热设备中不同类型的燃料燃烧的副产品。污染物包括煤灰、SO2、NO和温室气体CO2。部分供热系统采用电力供暖方式，但我国电力供应方式仍以火力发电为主。热电联产增加了整体燃料消耗，由于加热期间发电，虽然直接污染有所上升，但电力可以降低环境的间接污染。文章用直接和间接的综合排放作为衡量标准[5]。不同供热方式特征如表2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.03.033.T002表2不同供热方式特征供热方式燃料总耗量（折合标准煤）/［kg/（m2·a）］ECC综合年费用/［元/（m2·a）］烟尘/［g/（m2·a）］SO2/［g/（m2·a）］NO/［g/（m2·a）］CO2/［g/（m2·a）］大型燃煤锅炉19.6300.07525.06056.550271.46035.66064.500燃气热电联产1.2606.7701.940-0.130-1.170-0.350-0.250燃煤热电联产1.1505.2301.1501.0100.610-0.4000.730CCHP1.1406.8901.740-0.120-1.020-0.420-0.210燃气壁挂炉0.4101.2901.0600.0800.0700.5000.230由表2可知，部分加热模式的计算结果。大型燃煤锅炉的值作为标准参考，对表2中其他运行模式数据与大型集中燃煤锅炉的比率（锅炉效率75%）进行计算。总油耗包括电耗，环境污染物的排放量是指污染总量。参考建筑能耗指标25.3 W/m2，煤气单价2.1 元/m3，以500 元/t的标准煤为基准。2.3经济供热系统效率主要从初始投资和运行成本两个方面进行评估。不同供暖系统的初始投资中包含的要素不同。如城市集中供暖系统的前期投入主要由集中热源、高温管网、换热站、最终散热设备等组成。供暖系统在供暖期间的运行成本通常包括燃料成本、电力消耗成本、水成本（管网）、管理成本和设备维护成本。不同加热器的寿命周期（折旧寿命）不同，在经济分析中应考虑“使用寿命”的影响[6]。3层次分析法的综合评价供热方式3E评价的结构层次如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.03.033.F001图1供热方式3E评价的结构层次AHP广泛地应用于能源政策分析、产业结构研究、科技成果评价、发展战略规划、人才考核评价及发展目标分析中，是定性分析与定量分析相结合的决策方法之一。如图1所示，作为完整方案，每个供热操作还具有能耗、经济效率和环境排放三个评价指标标准。根据能源、经济和环境之间的权重，对决策目标3E进行整合[7]。根据表2的归一化结果，计算我国城市现有的28种常见供暖模式。进行三个指标标准之间的部分相关分析，相关系数绝对值小于0.3，则视为独立标准。比较每个标准的加热模式，构建评估矩阵，检查评估矩阵的一致性（CR0.1）在标准层和决策目标层之间设置标准1~9，其中9为最佳和1为最差[8]。3E判断矩阵及其权重计算如表3所示，给出了评估矩阵和权重计算结果，显示能源消耗和经济性，比环境更为重要。10.19301/j.cnki.zncs.2023.03.033.T003表33E判断矩阵及其权重计算3E能源经济环境权重ωi方式11130.428 6方式21130.428 6方式31/31/310.142 9通过AHP计算的3E值转换为1~5分的积分系统，用于视觉比较，满分为5分。在层次分析法中，经济指标取综合年度成本，环境指标取总排放量的平均值，能源消耗指标取总燃料消耗量和ECC值，称为能源消耗分数和能源效率ECC分数。将能源、经济和环境指数转换为总成本，与单个指数进行比较，能源消费的能源税和环境排放的环境税的总成本，即年度总成本，称为经济分数。考虑2010年对煤炭、石油和天然气征收的能源税为50 元/t，将电能转化为“一次消耗”，SO2、CO2的环保税为700 元/t，CO2为100 元/t。计算结果如图2所示[9]。图2中集群标签是中国28种常见供应和执行模式的缩写。首字母代表规模，C代表集中，D代表区域或分布式，B代表建筑物，H代表家庭；第二个字母代表燃料，C代表煤炭，G代表天然气，O代表燃料，E代表电力；其余部分代表火力发电方式，CCHP表示火力发电，CHP表示火力发电，WHP为水源热泵，B为锅炉，AHP为空气源热泵，S为蓄热器，以最高价格为基准的价格。10.19301/j.cnki.zncs.2023.03.033.F002图220种供热方式的3种评分结果排序（天津市）由图2可知，在燃煤锅炉中，CCB与DCB三项指标均有类似之处，均比HCB好。锅炉愈大愈好。经济性评价不适合HCB，HCB能耗低，舒适性差，污染严重；家庭用煤的比较便宜的价格[10]。在煤气炉中，HGB比BGB大，DGB比CGB大，煤气炉的尺寸愈小愈好；燃料锅炉比DOB大，比活塞大。电加热在尺寸小以及蓄热方面具有一定的优势，当使用燃煤发电时，电加热模式不符合适宜性原则，区域电锅炉DEB是最差的加热模式[11]。在热电联产情况下，建筑物三次供电的能耗和经济效率大于建筑物三次供水，建筑物三次供应（蓄热）大于燃煤发电厂。因此，天然气以高成本实现环境效益；在能源效率和ECC分数方面，热电联产具有较大优势。首选热泵（HP）和壁挂炉（HGB）。若3E按表3所示加权，电动热泵、电采暖和燃煤电厂的得分相对提高[12]。如果1~9标度法适用于所有级别，得出了相似的结果。在价格、经营效率等方面存在一定的波动性时，得出的结果是比较合理的。4结语采用层次分析法对集能源、经济、环境于一体的供热模式进行评价，引入ECC评分指标考虑不同供热模式的比较，比单纯的单阶段或直观判断更科学、合理、全面。然而，评估方法没有得到充分考虑。由于能源政策、地区差异、技术成熟度、资源可用性、峰谷差动态特性以及制冷、供热和电力负荷要求，应用范围具有一定的局限性。该研究结果为进一步评估不同供暖模式下的城市供暖或供暖规划系统提供了一种新的思路和一种可靠的评估方法。