Оценка способов энергообеспечения полуострова Ямал на основе нечеткого многокритериального анализа

Abstract

Важнейшим условием полноценного вовлечения вновь осваиваемой территории является обеспечение ее полезной энергией. Для территорий нового освоения, таких как полуостров Ямал, существуют различные энергетические альтернативы. В настоящей статье на основе известных базовых подходов разработана процедура формализации анализа альтернатив на основе преимущественно качественной исходной информации. На предпроектной стадии приходится действовать в условиях ограниченной и нечеткой информации, сконцентрированной в основном в экспертном опыте. Для решения задачи отобраны шесть критериев для экспертных оценок. Их обработка проведена с использованием нечетких моделей многокритериального выбора на основе нечеткого многокритериального анализа вариантов, позволяющих формализовать логические рассуждения с расплывчатыми или неточными утверждениями. Поскольку в таких условиях отсутствует достаточный для конструирования нечетких множеств набор измеримых свойств, успешно выполнена формализация лингвистических оценок интуитивных или логических попарных сравнений с использованием схемы Беллмана - Заде, шкалы Саати и построения функций принадлежности. Искомое нечеткое множество получено нахождением собственного вектора и наибольшего собственного числа для матрицы попарных сравнений. Логика выбора варианта строится по максиминному критерию, дополненному методом матрицы уступок, позволяющим различить альтернативы при получении одинаковых или близких их оценок. В результате исследования выявлена приоритетность диверсификации первичных энергоносителей для обеспечения полезной энергией потребителей Ямала. Таким диверсифицирующим выбором энергоисточника, согласно проведенному модельному эксперименту, оказалось предпочтение атомной энергии. На втором месте по предпочтительности - газотурбинные технологии, существенно опережающие ветроэнергетические источники. Замыкают ряд по предпочтительности дизель-генераторные установки. Таким образом, результаты моделирования в нечеткой среде хорошо корреспондируются с объясняющими факторами выбора. Включение метода нечетких множеств с преобразованием лингвистических оценок в количественные в модельно-методический аппарат многокритериального выбора возможно и в отношении комбинированных вариантов. Результаты работы могут быть использованы при подготовке комплексных стратегий и схем размещения отрасли специализации и ее энергетической инфраструктуры для удаленных арктических территорий.

Provision of useful energy is the most important condition for realising the potential of underdeveloped regions. For new development areas, including the Yamal Peninsula, there are various energy alternatives. Based on well-known basic approaches, the article presents a procedure for formalising the analysis of alternatives mostly using qualitative initial data. At the pre-project stage, only limited and fuzzy information (predominantly in the form of expert opinions) is accessible. To achieve the set goal, six criteria for export assessment were selected and further processed using fuzzy multicriteria decision-making models based on fuzzy multicriteria analysis of alternatives in order to formalise logical reasoning with vague or imprecise statements. Due to insufficient measurements for constructing fuzzy sets, linguistic estimates of intuitive or logical pairwise comparisons were formalised using the Bellman-Zadeh model, the Saaty scale and the construction of membership functions. The fuzzy set was obtained by finding the eigenvector and the largest eigenvalue for the pairwise comparison matrix. Implementation of the maximin criterion along with the concession matrix allowed us to distinguish between alternatives when obtaining the same or similar estimates. As a result, the study showed the priority of diversification of primary energy source to provide useful energy to consumers in Yamal. According to the model, the most preferable source is atomic energy. In second place are gas turbine technologies, which are significantly ahead of wind energy sources. Diesel generators are considered the least favourable. Thus, the results of fuzzy modelling correspond with the explanatory factors of choice. The fuzzy set method with the transformation of linguistic estimates into quantitative ones can also be included in the apparatus of multicriteria selection with respect to combined options. The research findings can be used to prepare comprehensive strategies and schemes for location of industries and the energy infrastructure in remote Arctic territories.