基于q-分数犹豫模糊多准则决策的集成VIKOR–AHP绿色能源系统方法

为什么选择绿色电力如此棘手

各国都在加速将化石燃料替换为太阳能、风能、水力和地热等更清洁的能源。但决定在哪儿建设哪种绿色选项远非简单。每种技术在成本、可靠性、污染和公众接受度之间都有各自的权衡，而且专家常常存在分歧或对判断感到不确定。本文提出了一种数学“裁判”，帮助政府和规划者在深度不确定性下梳理这些复杂的权衡并选择平衡的能源方案。

同时平衡多个目标

现代能源规划不再仅关注最便宜的选项。水电大坝可能产生大量稳定电力，但会淹没山谷、扰乱河流。风电场清洁，但可能因噪音或景观问题遭到反对。太阳能电场成本在下降，但只有在有阳光时才能输出。作者将规划视为一个多面向问题，要求同时在成本、能源产出、环境破坏和社会接受度等方面对备选方案进行评判。由于这些方面常相互冲突，目标不是找到完美的赢家，而是找到在收益与缺陷之间最公平的折中方案。

允许专家犹豫而不是强制非此即彼

在现实中，专家很少以“好”或“坏”这种截然划分的方式思考。他们可能在“中等可接受”和“略微可接受”之间摇摆。传统的决策方法将每个意见强制压缩为单一数值，从而丢失了这种犹豫。研究采用了一种称为q-分数犹豫模糊集的新思想，允许专家为某项目满足或不满足某一准则列出若干可能评分，并对模型接受这种犹豫的宽容程度进行调节。基于最小公倍数设计的一种特殊距离度量，使得即便不同专家给出不同数量的可能评分，也能公平地比较这些混合且带分数的意见。

将人类优先级与折中机制结合

该方法融合了两种广为人知的决策工具。首先，层次分析法（AHP）用于通过简单的成对比较捕捉各准则相对重要性。在案例研究中，能源产出和成本获得的权重略高于环境损害和公众接受度，但四者皆重要。其次，VIKOR技术利用各绿色能源选项的模糊评估来寻找折中方案：它奖励在各准则上总体表现较好的备选，同时将任何单一准则上的最严重不足控制在合理范围内。新的模糊距离公式被嵌入该折中引擎，以便一致地处理犹豫和不确定的判断。

将方法应用于五种绿色选项

为展示该框架的表现，作者比较了水电、风电场、生物质发电、地热发电和太阳能电场。专家们以犹豫模糊格式对每种选项的初始成本、能源产出、环境影响和社会接受度进行评估。模型随后对这些选项进行排序。在广泛参数选择范围内，太阳能电场作为折中首选脱颖而出：它在环境表现和公众接受度方面表现强劲，成本适中，尽管其产出随日照变化。风电场紧随其后，当参数调整为对冲突意见更宽容时则成为首选。按所选准则和权重，水电、生物质和地热通常位列其后。

检验稳健性并与其他工具比较

作者系统地变化了三个关键设定：犹豫约束的严格程度、意见间距离的度量方式，以及折中引擎对总体群体利益与最差个体不足的偏好程度。在这些测试中，中间与较低选项的排序保持稳定，而首位仅在太阳能和风能之间变动。该新方法还与若干现有的模糊决策方法进行比较。尽管所用数学工具不同，所有方法大体上对同样的两位领先者达成一致，但所提框架能更优雅地处理不均衡和犹豫的输入，并在条件变化时给出更稳健的排序。

这对清洁能源选择意味着什么

简言之，本研究为规划者提供了一个更贴近现实的硬性能源选择计算器——它接受专家的不确定性、同时权衡多重目标，并寻求公平的折中而非简单的赢家。在此示例中，基于所选成本、产出、影响和社会因素，太阳能电场通常被视为最优的综合选择，风能紧随其后。更重要的是，该方法可以为其他地区、技术和优先级重复使用并加以定制，帮助决策者在事实模糊时以结构化且透明的方式设计更绿色的电力系统。

引用: M.Salih, H.F., Ameen, Z.A., Alharbi, B. et al. An integrated VIKOR–AHP method for green energy systems based on q-fractional hesitant fuzzy multi-criteria decision-making. Sci Rep 16, 10618 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46076-x

关键词: 绿色能源规划, 多准则决策, 模糊逻辑, 可再生能源系统, 决策支持方法