CN103646372A - 一种高速公路运营集成优化及评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种充分发挥高速公路运营的节能效能的高速公路运营集成优化及评价方法，包括如下步骤：(1)输入参数到节能技术数据库；(2)评价技术适宜性，并将结果输出给节能技术数据库，技术适宜性的评价包括节能技术的技术可行性、技术经济性和技术发展潜力三个方面评价；(3)评价技术节能性，并将结果输出给节能技术数据库，技术节能性评价包括技术节能效果、技术节能成本和技术成熟度三个方面评价；(4)根据节能技术数据库提高的技术适宜性评价结果和技术节能型评价结果，进行技术集成优化评价，根据实际应用对象以及节能目标，从系统角度，在技术、管理和成熟度三个方面进行集成及优化，最终输出集成优化评价结果。

Description

一种高速公路运营集成优化及评价方法

技术领域

本发明涉及一种高速公路评价方法，尤其是一种高速公路运营集成优化及评价方法。

背景技术

高速公路是我国公路的重要组成部分，是促进我国国民经济发展的重要设施之一。为了保障高速公路的安全、高效运营，高速公路配置了隧道通风照明系统、收费站、服务区、供配电系统等机电及沿线设施。这些设施在有效提高高速公路服务及安全水平的同时，也消耗了大量的电能，给高速公路运营管理部门带来了较大的运营压力。

为了在保障高速公路高效、安全运营的前提下有效节约高速公路运营电能消耗，降低高速公路隧道运营成本，国内外从新型能源、节能设施、节能控制技术及节能工程措施等方面，在设备级(新型节能设施、太阳能设施等)和系统级(节能系统、节能控制策略等)等方向进行了多项研究，取得了一系列研究成果，提出了适用于高速公路的多项节能技术，取得了良好的经济及社会效益。然而，上述成果多针对高速公路运营节能的某一特定环节实现突破，对各节能技术之间的相互促进或制约作用考虑不足，覆盖点虽广，但系统性缺乏，未从系统角度进行高速公路运营节能效果的综合权衡及有效集成，从而导致现有节能技术未能有效形成合力，制约了高速公路现有运营节能技术效能的充分发挥。因此，为推动我国高速公路运营节能技术的推广及应用，亟需从系统的角度研究高速公路运营节能技术集成优化方法。

发明内容

本发明提供了一种充分发挥高速公路运营的节能效能的高速公路运营集成优化及评价方法。

实现本发明目的的一种高速公路运营集成优化及评价方法，包括如下步骤：

(1)输入参数到节能技术数据库；

(2)评价技术适宜性，并将结果输出给节能技术数据库，技术适宜性的评价包括节能技术的技术可行性、技术经济性和技术发展潜力三个方面评价；评价技术可行性包括应用对象、应用效果、技术特征和对其他对象的影响；评价技术经济性包括建设成本和运营成本；评价发展潜力包括技术发展潜力和成本发展潜力；

(3)评价技术节能性，并将结果输出给节能技术数据库，技术节能性评价包括技术节能效果、技术节能成本和技术成熟度三个方面评价；评价技术节能效果包括节能量、综合能耗、节能技术特征和对其他环境的影响四个方面进行衡量；评价技术节能成本包括建设成本能耗比、运营成本能耗比两个方面进行描述，评价节能发展潜力包括节能效果提高潜力和节能成本控制潜力两个方面进行评价；

(4)根据节能技术数据库提高的技术适宜性评价结果和技术节能型评价结果，进行技术集成优化评价，根据实际应用对象以及节能目标，从系统角度，在技术、管理和成熟度三个方面进行集成及优化，最终输出集成优化评价结果。

所述步骤(1)中的输入参数包括以下参数：

①应用对象：包括两种输入方式：一是单项输入，主要指隧道、服务区、收费站、特殊路段等节能技术的单项应用对象；二是综合输入，主要指输入需要进行技术应用评价的路段，该路段所包含的隧道、服务区、收费站和特殊路段的类型及数量；

②拟采用节能技术：即可为单项技术输入，亦可按照所采用的多种节能技术进行组合方式输入；

③节能目标：系统综合节电率和总体节能量等定量目标；

④经济性目标：指按照低、中、高输入的经济性定性指标或者以单位施工经济性指标输入的定量指标。

本发明的一种高速公路运营集成优化及评价方法的有益效果如下：

本发明的一种高速公路运营集成优化及评价方法，基于高速公路运营节能技术的技术特征分析及相互促进／制约关系，通过依次递进的三个评价模型一一技术适宜性评价模型、技术节能性评价模型和技术集成优化模型，实现高速公路运营节能的集成、优化和评价，以充分发挥高速公路运营的节能效能。

附图说明

图1为本发明的一种高速公路运营集成优化及评价方法的流程图。

图2为本发明的一种高速公路运营集成优化及评价方法的技术适宜性评价方法的示意图。

图3为本发明的一种高速公路运营集成优化及评价方法的技术节能性评价方法示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种高速公路运营集成优化及评价方法，包括如下步骤：

(1)输入参数到节能技术数据库；

1)应用对象

应用对象主要包括两种输入方式：一是单项输入，主要指隧道、服务区、收费站、特殊路段等节能技术的单项应用对象；二是综合输入，主要指输入需要进行技术应用评价的路段，该路段所包含的隧道、服务区、收费站、特殊路段等类型及数量等。

2)拟采用节能技术

被评价方案中拟采用的节能技术，即可为单项技术输入，亦可按照所采用的多种节能技术进行组合方式输入。

3)节能目标

系统综合节电率和总体节能量等定量目标。

4)经济性目标

主要指按照低、中、高输入的经济性定性指标或者以单位施工经济性指标(如单位施工长度的经济性指标等)输入的定量指标。

5)其他约束条件

主要包括进行节能技术集成优化是需要设定的其他附加条件，如业主需要指定某项技术、项目的负荷条件等。

(2)评价技术适宜性，并将结果输出给节能技术数据库，技术适宜性的评价包括节能技术的技术可行性、技术经济性和技术发展潜力三个方面评价；评价技术可行性包括应用对象、应用效果、技术特征和对其他对象的影响；评价技术经济性包括建设成本和运营成本；评价发展潜力包括技术发展潜力和成本发展潜力；

如图2所示，技术适宜性评价模型指标分为如下三个层次：第一层次为目标层，表明本模型的主要目标是评价节能技术的适宜性；第二层为准则层，包含技术可行性、技术经济性和技术发展潜力三个指标，三个指标之间的影响权重可通过构造比较阵的方式，以问卷的方式确定；第三层为因素层，主要为准则层指标的细化，其中技术可行性指标分为应用对象、应用效果、技术特征和对其他对象的影响四类，技术经济性指标分为建设成本和运营成本两大类，发展潜力指标分为技术发展潜力和成本发展潜力两类。

(3)评价技术节能性，并将结果输出给节能技术数据库，技术节能性评价包括技术节能效果、技术节能成本和技术成熟度三个方面评价；评价技术节能效果包括节能量、综合能耗、节能技术特征和对其他环境的影响四个方面进行衡量；评价技术节能成本包括建设成本能耗比、运营成本能耗比两个方面进行描述，评价节能发展潜力包括节能效果提高潜力和节能成本控制潜力两个方面进行评价；

如图3所示。技术节能性评价指标亦分为三个层次，其中第一层次为目标层，主要评价目标是进行技术的节能性评价；第二层为准则层，主要从技术的节能效果、技术节能成本以及技术节能的发展潜力三个方面综合进行该技术的节能性评价；第三层为因素层，主要对准则层指标的细化，其中技术节能效果主要从节能量、综合能耗、节能技术特征和对其他环境的影响四个方面进行衡量，技术节能成本主要从建设成本能耗比、运营成本能耗比两个方面进行描述，节能发展潜力主要从节能效果提高潜力和节能成本控制潜力两个方面进行评价。

(4)根据节能技术数据库提高的技术适宜性评价结果和技术节能型评价结果，进行技术集成优化评价，根据实际应用对象以及节能目标，从系统角度，在技术、管理和成熟度三个方面进行集成及优化，最终输出集成优化评价结果。

根据上述技术适宜性和技术节能性评价模型，通过构造成对比较阵、权向量计算并一致性检验、组合权向量计算并组合一致性检验，即可建立由最下层各因素到评价目标的组合权向量，根据该权向量，可将各因素的评价结果递推至目标层，从而完成对技术适宜性和节能性的评价。

根据上述技术适宜性及节能性评价模型，本发明提出高速公路运营节能技术综合应用的函数如下：

y＝f(x_app，x_evs，x_eve，x_tech1，x_tech2，…，x_lechn)     (1)

y=[y_ev，y_cost]    (2)

式中，y由两个变量构成，y_ev表示针对某一应用相关节能技术应用后的节能量，对应三级递阶集成优化模型输入的节能目标，y_cost表示针对某一应用相关节能技术应用的成本，由三级递阶集成优化模型输入的经济性指标确定；自变量x_app指需集成优化的特定应用对象，由评价模型的输入确定x_eve表示应用的节能技术的适宜性评价结果；x_evs表示应用技术的节能性评价结果；分别表示针对该特定对象应用的节能技术，由评价模型的输入确定。

式(1)为高速公路运营节能技术集成优化的目标函数。因此，对于特定应用对象的高速公路节能技术集成优化评价模型可表示为：

max(y)=max([y_ev，y′_cost])    (3)

$y_{\cos t}^{\′}=\frac{1}{y_{\cos t}}---\left(4\right)$

x_evs≥A_evs；

x_eve≥A_eve；

A_tech1≤x_tech1≤B_tech1；

A_tech2≤x_tech2≤B_tech2；     (5)

A_techh≤x_techn≤B_techn

式(3)～式(5)中，式(3)为高速公路运营节能技术集成优化目标，即所应用节能技术的节能量最大，成本最低；式(5)为该高速公路运营节能技术集成优化的约束函数，其中，Aevs为适宜性评价结果为“良”；Aeve表示技术节能评价结果为“良”；A_tech1、B_tech1、A_tech2、B_tech2、…、A_techn和B_techn分别为所应用的节能技术约束条件的边界。

通过该模型，即将高速公路运营节能技术集成优化问题转化为数学中的最优化问题，通过利用目前的最优化理论，合理选择单纯形法、共轭梯度法、拉格朗日法等最优化算法，即可得到高速公路节能技术的集成优化评价结果。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种高速公路运营集成优化及评价方法，包括如下步骤：

(1)输入参数到节能技术数据库；

(2)评价技术适宜性，并将结果输出给节能技术数据库，技术适宜性的评价包括节能技术的技术可行性、技术经济性和技术发展潜力三个方面评价；评价技术可行性包括应用对象、应用效果、技术特征和对其他对象的影响；评价技术经济性包括建设成本和运营成本；评价发展潜力包括技术发展潜力和成本发展潜力；

(3)评价技术节能性，并将结果输出给节能技术数据库，技术节能性评价包括技术节能效果、技术节能成本和技术成熟度三个方面评价；评价技术节能效果包括节能量、综合能耗、节能技术特征和对其他环境的影响四个方面进行衡量；评价技术节能成本包括建设成本能耗比、运营成本能耗比两个方面进行描述，评价节能发展潜力包括节能效果提高潜力和节能成本控制潜力两个方面进行评价；

(4)根据节能技术数据库提高的技术适宜性评价结果和技术节能型评价结果，进行技术集成优化评价，根据实际应用对象以及节能目标，从系统角度，在技术、管理和成熟度三个方面进行集成及优化，最终输出集成优化评价结果。

2.根据权利要求1所述的一种高速公路运营集成优化及评价方法，其特征在于：所述步骤(1)中的输入参数包括以下参数：

①应用对象：包括两种输入方式：一是单项输入，主要指隧道、服务区、收费站、特殊路段等节能技术的单项应用对象；二是综合输入，主要指输入需要进行技术应用评价的路段，该路段所包含的隧道、服务区、收费站和特殊路段的类型及数量；

②拟采用节能技术：即可为单项技术输入，亦可按照所采用的多种节能技术进行组合方式输入；

③节能目标：系统综合节电率和总体节能量等定量目标；

④经济性目标：指按照低、中、高输入的经济性定性指标或者以单位施工经济性指标输入的定量指标。

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