使用概率犹豫模糊多准则决策方法对可再生能源微电网架构的可持续评估

为偏远社区明智供能

数十亿人居住在扩展传统电网困难或成本过高的地区。对于这些社区，由太阳能电池板、风力发电机、电池乃至绿色氢能组成的小型本地能源系统——微电网——提供了一条通往可靠、低碳电力的途径。但要为特定村庄或区域选择最佳技术组合并不简单。本研究提出了一种结构化方法来比较不同微电网设计，帮助规划者做出既可负担、又可靠并且对环境友好的选择。

为何选择合适的微电网如此困难

微电网可以结合多种要素：阳光、风能、水能、生物质、氢能、电池，有时还加上柴油备用。每种“配方”各有优劣。有些建造成本低但运行污染；有些非常清洁但前期成本高或维护复杂。除此之外，专家之间很少完全一致，他们往往用诸如“高可靠性”或“中等成本”这样的模糊术语来表达意见。传统评分体系要求精确数值和单一答案，这可能掩盖分歧与不确定性。作者认为，要在农村和偏远地区负责任地规划微电网，我们需要能处理混合目标和模糊人类判断的决策工具。

更智能的专家意见表征方式

研究团队采用一种先进方法，更忠实地表示专家观点。他们的方法不强求为每个选项给出单一分数，而是允许出现多个可能分值，每个分值附带一定的可能性，同时记录专家的犹豫程度。这通过一种称为“概率犹豫模糊集”的数学思想来实现，该方法以有纪律的方式同时容纳隶属度、非隶属度和犹豫度。通俗地说，该方法接受专家可能会说“在可靠性方面，这个微电网介于良好与非常好之间，我对其中某一评分更有信心”，并将这种细微差别贯穿于整个计算过程。

权衡优先事项与比较设计

为了将这些细腻的意见转化为明确选择，研究结合了两种广为使用的决策工具。首先，结构化比较过程询问专家各因素的重要性——例如，电力可靠性、社区接受度、前期成本、运行成本、本地资源可用性、能源独立性和碳减排等。这产生了反映研究地区（典型发展中国家半乡镇地区）关切的重要性权重。其次，评价步骤根据这些标准对每种微电网设计评分，并与理想方案比较。由于该方法保留了原始判断的概率性和犹豫性，它更能区分接近的设计，并在假设被微调时保持稳定性。

模型对实际选项的结论

作者在七种现实的微电网配置上测试了他们的框架，包括太阳能—沼气、风能—太阳能、太阳能—电池、生物质气化系统以及一种将多余可再生电力储存为绿色氢能的设计。他们发现，基于氢能的微电网位居首位，主要因为其出色的环境表现和提供长时储能的能力，这有助于平滑太阳能和风能的波动。风—光和太阳能—沼气混合系统紧随其后，反映出它们日益增长的可行性和成熟度。严重依赖生物质或柴油的系统排名靠后，主要由于排放、燃料供应问题以及更复杂的运维。

这对能源规划的意义

对非专业读者来说，关键结论是：现在有了一种更诚实且更稳健的方法，可以在规划本地清洁能源系统时筛选混乱且不确定的专家意见。该框架不再假装所有数字都十分精确或所有专家意见一致，而是在接纳怀疑与分歧的同时仍给出明确的方案排序。其结果表明，以可再生能源为核心并配备强大储能——尤其是使用绿色氢能的系统——在农村电气化方面具有良好前景。同时，该方法可以适应其他地区、价值取向和技术组合，为规划者提供一把灵活工具，以透明的方式在成本、可靠性与环境影响之间取得平衡。

引用: Vijay, M., Suvitha, K., Almakayeel, N. et al. Sustainable assessment of renewable energy microgrid architectures using a probabilistic hesitant fuzzy MCDM approach. Sci Rep 16, 8421 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39733-8

关键词: 微电网规划, 可再生能源, 绿色氢能, 决策支持, 农村电气化