基于熵权理想点法的风力发电机组选型

基于熵权理想点法的风力发电机组选型随着全球能源危机的日益加剧，风能作为一种可再生能源备受关注。风力发电是目前全球能源领域最具有潜力和发展前景的新兴产业之一。风力发电机组作为风力发电的核心设备，不同型号的风力发电机组选型对于风力发电的发展和推广至关重要。

而在实际生产中，风力发电机组要根据风力机场的特点以及电力市场的需求进行选型，这一过程需要综合考虑多个因素。本文将使用熵权理想点法，来分析风力发电机组选型的主要因素。

一、熵权理想点法的基本原理

熵权法是将经济学中的熵概念引入决策科学中的一种方法，它能够将不同的指标集成为一个统一的指标体系，同时考虑到指标之间的相对权重。熵权法的主要思路就是通过熵值的计算，对于各个指标的重要性进行量化，并依据这些指标的熵值相对大小，确定各个指标的权重。

理想点法是基于熵权法的一种决策方法，通过寻求最优解的途径来进行决策。其主要思路是通过构建各个可行方案的指标值向量，计算各个方案的距离，从而确定最佳方案。因为理想点法是在熵权法的基础上建立的，所以可以很好的解决权重不确定和指标之间相互制约的问题。

二、选取指标

1.风速指标

风速是风力发电的最基本条件之一，不同的风力机组对于风速的要求不同。选取合适的风速范围，可以很好地提高风力发电的高效性。因此，风速是风力发电机组选型时必须考虑的一个指标。一般而言，风力发电的适宜风速为4m/s-25m/s之间，而不同的风力发电机组在不同的风速范围内的发电效率也不同。

2.发电机电压指标

发电机的电压主要受到输出功率的限制，通常情况下，风力机组发电的电压为220V、380V、960V和3470V等，也有3.3kV、10kV、35kV等。而不同的发电机电压对于整个风力发电系统的设计和构建都有很大的影响。因此，发电机电压也是机组选型时必须考虑的一个指标。

3.叶片直径指标

叶片是风力发电机组的核心部件之一，在风力发电中起到了关键性的作用。叶片直径的大小直接影响到发电机组的发电能力，因此选择合适的叶片直径可以提高风力发电的效率。通常而言，不同尺寸的风力发电机组拥有不同大小的叶片直径。

4.叶轮转速指标

叶轮转速是影响风力发电机组性能的重要参数之一。不同转速的叶轮具有不同的风机效率和功率系数。因此，叶轮转速也是机组选型时必须考虑的一个指标。

5.发电机组件类型指标

发电机组件类型主要分为永磁同步发电机和异步发电机。不同的发电机组件会对于风力发电机组的效率以及实际操作和维护带来不同的影响。因此，发电机组件类型也是风力发电机组选型时必须考虑的一个指标。

三、应用熵权理想点法进行选型

选取上述指标后，需要以此构建出一个基本的指标矩阵。此处以四个风力发电机组为例，针对五个指标给出如下数据。


针对上述风力发电机组，按照熵权法的思路，可以首先计算各指标的熵值。计算式如下：

$e_{i}=-\sum_{j=1}^{n}p_{i,j}\lnp_{i,j}$

同时需要计算出各指标的权重，计算式如下：

$w_{i}=\frac{1-e_{i}}{\sum_{i=1}^{m}\left(1-e_{i}\right)}$

按照计算公式，得到多尺度熵值和权重矩阵，如下表。


根据极优解公式，我们需要计算出标准点与矩阵之间的距离。矩阵之间的距离计算式如下：

$d\left(z_{i},y\right)=\sqrt{\sum_{j=1}^{n}w_{j}\left(z_{ij}-y_{j}\right)^{2}}$

其中，$z_{i}$为指标矩阵，$y$为标准点。按照该公式，可以得到多个指标矩阵与标准点之间的距离。再根据距离选出与标准点最接近的风力发电机组，则为最优解。

四、实例应用

假设某区域针对四种风力发电机组进行选型，我们选取以上述铺设在海上的风力机场为例，使用熵权理想点法进行选型。

1.设定标准点

为确定最适合的风力发电机组，首先需要确定标准点。标准点的设置需要综合考虑到多个因素，例如心理因素、市场因素、竞争力因素。我们可以选择平均值作为标准点，如下表：


所选标准点为（208.75,390,60,60r/min,1）。此处选取的数据，是4种风力发电机组中各指标数值的平均值。

2.数据处理

选取5个重要因素，总风功率系数CP、叶轮转速、叶片直径、发电机的电压、发电机组件类型，针对4种风力发电机组，如下表。


3.数据计算

通过熵权法的计算，得到上述5个指标的熵值和各指标的权重，如下表所示：


按照计算公式，我们还可以计算各指标的加权值。以第一种风力发电机组（EnerconE-70）为例，其加权值的计算公式为：

$f_{E}=w_{CP}\timesCP+w_{R}\timesR+w_{D}\timesD+w_{V}\timesV+w_{C}\timesC$

其中，$w_{CP}、w_{R}、w_{D}、w_{V}、w_{C}$分别为CP、R、D、V、C各个指标的权重，CP、R、D、V、C分别为第一种风力发电机组的CP值、叶轮转速、叶片直径、发电机的电压、发电机组件类型。按照以上计算方法，可以得到每一种风力发电机组的加权值，如下表所示：


4.距离计算

计算出加权值后，我们还需要计算每种风力机组与标准点之间的距离。以第一种风力发电机组（EnerconE-70）为例，其与标准点之间的距离可按照以下公式进行计算：

$d_{1}=\sqrt{w_{CP}\times(178.695-208.75)^{2}+w_{V}\times(2-1)^{2}+w_{D}\times(60-60)^{2}+w_{R}\times(60-60)^{2}+w_{C}\times(1-1)^{2}}=35.875$

按照上述公式，可以得到4种风力发电机组与标准点之间的距离，如下表：


5.判断最优解

根据上述距离计算结果可以得到距离最短的风力发电机组为（EnerconE-70），因此它是最优解。

五、总结回顾

风力发电是目前全球能源领域最具有潜力和发展前景的新兴产业之一，选择适合的风力发电机组对于风力发电的发展和推广至关重要。选型过程需要综合考虑多个因素，并且需要建立合适的选型方法。本文采用了熵权理想点法进行了分析，重点考虑了风速、发电机电压、叶轮转速、叶片直径和发电机组件类型五个因素对于风力发电机组选型的影响，并得到了可靠和清晰的结果。熵权理想点法具有权重不确定和指标之间相互制约时的优点，因此在应用过程中可以起到不可替代的作用。为了更好地分析和理解相关数据，我们将以一个虚拟的公司为例进行分析。该公司主要从事电子产品的生产和销售业务。在过去的一年中，该公司取得了以下数据：

1.销售额

在过去一年中，该公司的销售额为1.5亿美元。

2.利润

该公司的利润为3000万美元。

3.人力资源

该公司在全球范围内拥有1000名员工，其中40%的员工是研发人员，30%的员工是销售人员，20%的员工是生产人员，10%的员工是行政人员。

4.产品线

该公司生产了四个产品系列：手机、笔记本电脑、平板电脑和智能手表。销售额的贡献度依次为50%、30%、15%和5%。

5.销售地区

该公司销售地区主要包括北美、欧洲和亚洲，销售额的贡献度分别为40%、30%和30%。

基于以上数据，我们将从以下几个方面进行分析：

一、销售情况分析

从销售额来看，该公司的销售额为1.5亿美元。然而，仅仅是分析总销售额是远远不够的，因为该公司面对的市场非常广泛，其产品系列和销售1.销售情况分析

从以上数据中可以看出，该公司的总销售额为1.5亿美元。而根据产品系列和销售地区的贡献度分析，可以得出以下结论：

a.该公司的主要销售产品是手机和笔记本电脑，销售额占比达到80%。因此，该公司应该加大对手机和笔记本电脑产品线的投入和推广。

b.从销售地区的贡献度来看，北美市场占据了该公司销售额的40%，是最主要的销售地区。欧洲和亚洲市场各占30%。因此，该公司需要加大在北美市场的营销力度，加强市场占有率。

2.利润分析

该公司的利润为3000万美元。但是，仅仅从利润额的角度来看是远远不够的。因此，我们还需要从投资和成本等角度进行分析。

a.投资

该公司需要适当提高投资水平，加大对研发和生产的投入，加速公司产品线的升级和更新，提高产品的技术含量和市场竞争力。

b.成本

该公司应该控制好成本，降低制造成本，增加销售利润率。此外，该公司也应该注重提高管理效率，降低行政费用等间接成本。

3.人力资源分析

从以上数据中可以看出，该公司的员工总数为1000人，其中40%的员工是研发人员，30%的员工是销售人员，20%的员工是生产人员，10%的员工是行政人员。这里，我们需要从研发和销售两个方面进行分析。

a.研发人员

该公司需要加强研发人员的数量和质量，提高产品技术含量和市场竞争力。同时，该公司也应该加强对研发人员的培训和团队建设，提高工作效率和研发质量。

b.销售人员

该公司需要加大对销售人员的培训和激励力度，提高销售人员的素质和工作积极性。同时，该公司也应该注重销售渠道的拓展和销售网络的完善。

4.市场竞争分析

这里，我们需要从以下几个角度进行分析：