2025年,平板玻璃行业在实现“双碳”目标的背景下,面临着能效提升与节能降碳的双重挑战。数据显示,平板玻璃主流生产工艺为浮法玻璃,占平板玻璃总量的90%,其能耗主要集中在燃料、电力和水等方面。熔窑作为主要耗能设备,占企业能耗的90%以上,是节能降碳的重点环节。为了帮助企业更好地开展用能情况分析,发现用能薄弱环节,提升能效水平,本文提出了一种多维度能效诊断综合评估模型,通过科学合理的指标体系和综合评估方法,为平板玻璃行业的能效提升提供参考。
(一)指标体系构建原则
《2025-2030年中国平板玻璃行业市场深度研究与战略咨询分析报告》平板玻璃能效评估指标体系的构建必须遵循科学性、合理性、全面性和开放性原则。该体系需全面、客观地反映平板玻璃行业的能效水平,确保评估结果的客观性和实际性。同时,指标体系的建立需依据相关标准,从多方面考虑,确保其完整性与均衡性,并适应研究对象的变化趋势,具备先进性。为保障专业性,广泛收集国家标准、政策及行业标准,将其融入能效评价体系中。
(二)指标体系架构
从企业能源管理情况、资源利用情况、生产工序能效水平、用电模式等方面对平板玻璃企业进行全面评估分析,构建了包括能源管理水平、能源资源综合利用水平、生产工艺能效水平、用电能效水平、通用能源系统能效水平等五个维度的能效评价指标体系。具体架构如表1所示。
基于所构建的指标体系,采用主客观综合权重的TOPSIS法进行综合评估。该方法具有不受量纲影响、能充分反映不同企业在各指标之间的差距、直观可靠等优势,适用于平板玻璃行业的能效评估。评估模型的具体流程包括以下步骤:
(一)原始矩阵正向化
在TOPSIS方法中,需将所有指标统一正向化,即转化为极大型指标。对于极大型和极小型指标,采用特定的转化方法,使原始矩阵经处理后得到正向化矩阵。
(二)正向化矩阵标准化
标准化的目的是消除不同量纲的影响。假设存在n个评价对象和m个评价指标(已正向化),构成正向化矩阵X。标准化后的矩阵记为Z,其元素计算公式为:
(三)AHP法计算权重
确定层次结构图:分析系统中各因素的关系,建立由目标层、准则层、方案层构成的递阶层次结构。
构造判断矩阵:对同一层次的各元素关于上一层次中某一准则的重要性进行两两比较,构造比较矩阵,即判断矩阵。重要程度的填写依据如表2所示。
一致性检验:由判断矩阵计算被比较元素对于该准则的相对权重,并进行一致性检验。计算一致性指标CI,查表3确定对应的平均随机一致性指标RI,最后计算一致性比例CR。若CR小于0.1,则认为判断矩阵的一致性可以接受;否则需进行修正。
填充权重矩阵:一致性检验通过后,采用特征值法,填充权重矩阵W1。
(四)信息熵法计算权重
计算概率矩阵P:基于正向化矩阵Z,计算每个指标的概率矩阵P。
计算信息熵:利用概率矩阵P,计算每个指标的信息熵。
计算信息效用值:根据信息熵,计算每个指标的信息效用值。
确定熵权:基于信息效用值,计算每个指标的熵权。
(五)主客观赋权综合权重
结合AHP法和熵权法得出的主观和客观赋权结果,通过几何平均法确定综合权重。其中,w1表示AHP权重,w2表示熵权值。
(六)计算各待评价企业得分
定义最大值和最小值:确定评价指标的最大值和最小值。
计算加权距离:计算每个评价对象与最大值和最小值的加权距离。
计算综合评价得分:基于加权距离,计算每个待评价企业的综合评价得分。得分越高,表明企业能效诊断的综合评价越高。
以某玻璃有限公司为例,通过收集企业基本信息、能源管理信息、用能信息等数据,运用所提出的能效诊断综合评估模型进行分析。该公司通过ISO50001认证,能源管理水平指标评分为5;熔窑余热和退火窑余热得到充分利用,而空压机余热未利用,且暂不具备光伏安装条件,指标评分为4.5;熔制工序有3项技术未采用,生产工艺能效水平指标评分为4;基本电费占比超过10%,仍有优化空间,用电能效水平指标评分为3;部分设备近5年未开展能效评估,存在部分投运10年以上的设备,通用能源系统能效水平指标评分为4。基于综合加权TOPSIS法,该公司能耗综合评分为20.5分,整体能效水平为良好。企业产品单耗为9.01 kgce/重量箱,能耗定额等级为2级良好。通过与企业产品单耗限额标准对比验证,模型结果与企业真实情况相符,能够准确反映企业真实能效水平。
四、总结
本文通过广泛收集平板玻璃行业的国家标准、政策及行业标准,构建了涵盖能源管理水平、能源资源综合利用水平、生产工艺能效水平、用电能效水平、通用能源系统能效水平等五个维度的能效评价指标体系。在此基础上,提出了一种综合主客观权重的TOPSIS法进行综合能效诊断,并以某玻璃有限公司为案例进行了验证。结果表明,所提出的能效诊断综合评估模型能够准确反映企业真实能效水平,为未来平板玻璃行业建立和完善能效诊断综合评价体系提供了参考与借鉴。
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