珠江流域典型火力发电厂用水效率综合评价研究

ｎ
（ ４ ） ５ ） （
２ 评估指标体系 用水效率指标体系是由若干相互联系、 互相补充、 具有 层次性和结构性的指标组成， 是衡量水资源高效利用水平及 其指标的有机集合， 它要能综合反映工业水资源的利用水 平。评价指标选取应遵循代表性、 科学性、 独立性、 可比性和 可行性等原则。 国际上用水和水资源管理的通用指标主要包括水资源 量、 人均水资源量、 用水总量、 人 均 用 水 量、 万元 Ｇ Ｄ Ｐ用 水 量、 工业万元增加值用水量、 工业用水重复利用率、 循环冷却 水重复利用率， 工业废水处理达标率、 回用率等。根据评价
指标体系选取原则， 结合国内外工业用水效率评价常用指标 以及火力发电行业特点， 选取单位发电取水量、 工业万元产 值取水量、 工业用水重复利用率、 间接冷却水循环率、 废水处 理回用率 ５个评价指标作为火力发电厂用水效率评估的指 标体系， 具体见表 ３ 。
表３ 火力发电厂用水效率评价指标定义及说明 评价指标 单位发电取水量 工业万元产值 取水量 工业用水 重复利用率 间接冷却水循环率 定义 指生产单位工业产品需提取的 新水量 每产生 １万元工业产值的取水 量 在一定的计量时间（ 年） 内， 生 产过程中使用的重复利用水量 与总用水量之比 间接冷却水中， 循环水量占间 接冷却水用水量的百分比 处理回用的企业废水量占企业 废水总量的百分比 说明 反映企业单位发电新水量与用水 定额之间的关系 目前通用的反映企业用水效率的 宏观指标， 与行业结构关系密切 反映工业节水程度和节水水平 间接冷却水是企业节水的主要指 标， 该指标是企业用水重复利用 率的主要指标 企业节水减污的重要指标
人民珠江 ２ ０ １ ３年第 ５期·Ｐ Ｅ Ａ Ｒ ＬＲ Ｉ Ｖ Ｅ Ｒ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ｉ ｓ ｓ ｎ １ ０ ０ １ ９ ２ ３ ５ ２ ０ １ ３ ０ ５ ０ ０ ３
珠江流域典型火力发电厂 用水效率综合评价研究
２ ］ 投影寻踪方数据包络分析方法等 ［ 。国内对工业用水效率
评价的研究尚处于初步阶段， 相关的文献和研究成果也较 少， 这与我国农业水资源紧缺及其给农业带来的不利影响密 图１ 模糊综合评价模型用水效率评估程序
收稿日期： ２ ０ １ ３ ０ ７ ３ １ 作者简介： 魏科技， 男， 四川广安人， 主要从事水资源保护与规划、 环境影响评价工作。
表４ 选取火力发电厂基本情况 火力发电厂 地理位置 企业基本情况 装机 ２× ２ ０ ０Ｍ Ｗ 机组， 采用直流冷却 供水方式， ２ ０ １ １年取水量 ２ ５９ ６ ８ ３万 ３ ｍ ， 发电量 ２ ４ ２ １Ｍ Ｗ·ｈ 装机 ２× ３ ０ ０Ｍ Ｗ 机组， 采用循环冷却 供水 方 式， ２ ０ １ １年 取 水 量 ９ ６ ６ ０万 ３ ｍ ， 发电量 ３ ６ ０ ７Ｍ Ｗ·ｈ 装机 ２× ３ ０ ０Ｍ Ｗ 机组， 采用直流供水 ３ 方式， ２ ０ １ １年取水量 ７ ３７ ８ ３万 ｍ ， 发 电量为 ７ ２ ６ ４Ｍ Ｗ·ｈ 装机 ２× ３ ０ ０Ｍ Ｗ 机组， 采用循环冷却 供水 方 式， ２ ０ １ １年 取 水 量 ５ ６ ６ ４万 ３ ｍ ， 发电量 ３ ６ ３ ３Ｍ Ｗ·ｈ
魏科技 ， 姜海萍，刘
摘
斌， 陈春梅，荣
烨， 肖婷婷
（ 珠江水资源保护科学研究所，广东
广州 ５ １ ０ ６ １ １ ）
要： 以珠江流域典型火力发电厂用水为研究对象， 根据火电行业用水特点建立用水效率评价指标体系， 在对所
选火电厂进行水平衡测试获得评价指标值的基础上， 采用模糊综合评价方法对企业用水效率进行了评估， 并针对 性地提出企业节水措施建议， 为火力发电厂用水效率评估提供参考。 关键词： 模糊综合评价模型； 火力发电厂； 用水效率评估 中图分类号： Ｔ Ｖ ２ １ ３ ． ４ 文献标识码： Ａ 文章编号： １ ０ ０ １ ９ ２ ３ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ ０ ０ １ ０ ０ ４ ０ 前言 珠江流域多年平均降水量 １５ ２ ５ｍ ｍ ， 是我国水资源相对 丰富地区。但近年来， 随着经济社会的快速发展， 珠江流域 在实现工业化高速增长的同时， 其粗放型、 高消耗的水资源 开发利用模式使流域水资源供需矛盾凸显， 水资源已成为制 约地区经济社会可持续发展的资源“ 瓶颈” 。２ ０ １ １年中央一 号文件提出实行最严格的水资源管理制度， 明确提出建立用 水效率控制制度， 确立用水效率控制红线。如何提高用水效
断， 本次研究的 ４个火力发电厂所在地均属于非水资源短 缺、 发达地区。根据用水效率评价指标体系各指标之间关系 的相对重要性， 构造两两判断矩阵， 重要性以标度值表示。１ ～ ５标度值的涵义见表 ５ ； 判断矩阵构造见表 ６ 。 ｂ ）一致性检验及指标权重。对评价指标两两判断矩 阵， 按照公式（ １ ）～ （ ７ ） ， 采用 Ｍ ａ ｔ ａ ｌ ａ ｂ 软件进行计算， 经过对 计算结果的一致性检验和对判断矩阵的调整， 计算得到 Ｃ Ｒ 值为 ０ ０ １ ２８ （ 小于 ０ １ ·Ｗｉ ） Ｂ Ｗ） ｉ ＝∑ （ ｉ ｊ
ｊ ＝ １
然后计算一致性比例： Ｃ Ｒ ＝Ｃ Ｉ ／ Ｒ Ｉ λ ｍ ａ ｘ －ｎ Ｃ Ｉ＝ ｎ－１ 式中 Ｒ Ｉ 为平均随机一致性指标， 见表 １ 。
表１ ２～ １ ０阶平均随机一致性指标 阶数 ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １ ０
（ ６ ） （ ７ ）
ｎ
ｍ
第ｋ 个评价指标权重， 应满足： 。 ｋ ＝１ ∑ｗ
ｋ ＝ １
ａ … ａ ａ （ ２ ） （ ２ ） （ ２ ） ａ ａ … ａ ２ ｎ Ｅ ＝ １ （ｍ） （ｍ） （ ｍ ） ａ ａ … ａ ｎ １ ２ １ ４ 评估结果判定标准
（ １ ） １
（ １ ） ２
（ １ ） ｎ
１ ］ 率已成为世界各国共同关注的问题 ［ 。为实现珠江流域经 ３ － ４ ］ 切相关 ［ 。火力发电厂用水效率评价方面已有一些研究， ５ － ６ ］ 但这些研究主要基于评价指标的探讨 ［ ， 缺乏对各指标综
合影响的考量， 难以对企业用水水平进行综合评价。 模糊综合评价模型是工程模糊系统的基本方法， 其主要 优点在于能够将多个影响结果的关联要素进行综合评价， 并 且能够将定性、 定量指标进行量化， 是在水资源利用效率评
表２ 评价等级判定标准 评价结果 优秀 良好 合格 不合格
Ｍｉ ＝∏ ｂ ｉ ｊ
ｊ ＝ １
— — —各评价指标的权重； ｎ — — —判断矩阵的阶数（ 指 式中 Ｗｉ 标个数） ； ｂ — — —两两指标间的标度值。 ｉ ｊ ｃ ）进行一致性验证。计算结果需要进行一致性验证， 首先计算特征根为： λ ｍ ａ ｘ＝ Ｂ Ｗ） １ ｎ（ ｉ ∑ ｉ ＝１ ｎ Ｗｉ
１ ０
２ １ 各评价指标的权重 ａ ）构造两两比较矩阵。根据火力发电厂所处不同水资 源地区及经济发达情况类型， 构造各评价指标的两两比较矩 阵。分 ４种情形： 经济发达地区； ①非水资源短缺、 ② 非水资 源短缺、 经济不发达地区； 经济发达地区； ③ 水资源短缺、 ④ 水资源短缺， 经济不发达地区。 ｂ ）评价指标相对权重的计算。计算各评价指标的相对 权重， 采用方根法进行层次排序。
济社会与 水 资 源 利 用 的 可 持 续 发 展， 必须着力提高用水 效率。 火电行业是珠江流域内工业取水中比重最大的行业， 其 取水量由前几年约占工业取水量的 ２ ５ ％剧增至近两年的 ４ ０ ％左右， 已成为节约用水关注的热点。目前流域内超过 ５ ０ ％火电厂的工业用水不能实现闭路循环。近年来， 珠江流 域内电力行业经过加强节水工作， 用水效率有所提高， 但与 全国及北方缺水地区用水效率的平均水平还有不小差距。 因此， 开展流域火力发电厂用水效率评价工作， 掌握火电行 业用水现状， 对加强流域工业节水具有重要意义。在珠江流 域内选取典型火力发电厂， 在对火力发电厂进行水平衡测试 的基础上， 采用模糊综合评价模型对其用水效率进行了评 估， 并针对性地提出节水措施建议， 对流域火电行业节水工 作的开展， 具有一定的参考价值。 １ 用水效率评估方法 目前在用水效率评价中用得较多的方法主要有层次分 析法、 模糊综合评价方法、 灰色聚类评价法、 主成分分析法、

（ １ １ ）
计算结果 ９ ０分以上为用水效率优秀； ７ ５～ ９ ０分为用水 （ １ ） （ ２ ） （ ３ ）
分值 ０ ≥９ ７ ５～ ９ ０ ６ ０～ ７ ５ ０ ≤６
Ｗｉ ＝Ｗｉ／ ∑ Ｗｊ
ｊ ＝ １ １ ／ ｎ Ｗｉ ＝Ｍ ｉ ｎ
效率良好； ６ ０～ ７ ５分为用水效率合格； ６ ０分以下为用水效率 不合格， 见表 ２ 。
表７ 评价指标权重 单位发电 工业万元产 工业用水 重复利用率 ０ １ ５ ７６ 间接冷却 水循环率 ０ ０ ９ ８４ 废水处理 回用率 ０ １ ４ ８８
Ｒ Ｉ ０ ０ ０ ０ ５ ８ ０ ９ ０ １ １ ２ １ ２ ４ １ ３ ２ １ ４ １ １ ４ ５ １ ４ ９
ｄ ）确定权重。当 Ｃ Ｒ＜ ０ １时则认为判断矩阵一致性可 以接受， 否则检查判断矩阵的合理性。 １ ２ 指标值规范化的处理 由于评价指标之间常具有不同的量纲和数量级， 不能直 接对比， 因此要对原始指标进行规范化处理。首先确定最大 值Ｆ ， 然后用下式进行变换。对越大越优的指 ｍ 和先进值 Ｆ ｕ 标用式（ ８ ） 变换， 对越小越优的指标用式（ ９ ） 变换。 Ｃ ０ ０－（ Ｆ ） ／ Ｆ １ ０ ０ ｉ ＝１ ｕ －Ｆ ｉ ｕ× Ｃ １－（ Ｆ ） ／ （ Ｆ ） ］×１ ０ ０ ｉ ＝［ ｉ －Ｆ ｕ ｍ －Ｆ ｕ １ ０ ０为最优， ０为最差。 １ ３ 计算评价综合结果 Ｒ ＝Ｗ·Ｅ （ １ ０ ） 式中 Ｒ ＝ ［ ｒ ， ｒ ， …， ｒ ］— — —ｎ个评价单位的综合评 １ ２ ｎ 价结果矩阵，ｒ 个单位 （ ｉ＝１ ， ２ ， …， ｎ ）— — —第 ｉ ｉ 的评价结果；Ｗ ＝ ［ ｗ ， ｗ ， …， ｗ — —ｍ 个评 １ ２ ｍ］— 价指标权重分配矩阵，ｗ （ ｋ＝ １ ， ２ ， …， ｍ ）— — — ｋ （ ８ ） （ ９ ）