基于模糊OWA-BWM方法的太阳能板布局优化

《Scientific Reports》：Optimizing solar panel placement using fuzzy OWA–BWM approach

　　

摘要

选择可靠的太阳能电池板安装地点仍然具有挑战性，因为大多数基于地理信息系统（GIS）的多准则决策方法仅生成单一定性的适宜性地图，因此无法揭示在面临不同风险接受程度时，选址优先级的变化情况。本研究提出了一种风险敏感型GIS框架，该框架整合了模糊空间标准化、最佳–最劣法（BWM）和模糊有序加权平均法（Fuzzy OWA），用于在六个气候特征各异的地区进行太阳能电池板选址。该方法的方法学创新在于将BWM相对一致且比较高效的准则赋权与针对有序BWM加权模糊值、在多个基于α的决策情景下应用OWA聚合相结合。这种整合生成了保守型、中间型和风险容忍型适宜性地图，并区分了空间上稳定的优先区域和仅在允许更大程度准则间补偿时才变得适宜的地点。本研究评估了九个涉及气候、地形、地质和可达性的准则。太阳辐射获得了最高的权重，但最终适宜性分布模式还受到道路可达性、坡度朝向、与河流和断层距离以及区域气候条件的强烈影响。在BWM情景下，估计年发电量范围为5544.99至17,663.66千瓦时/年；在OWA–BWM情景下，基于假定有效板面积，范围为3377.24至17,704.66千瓦时/年。这些差异表明，风险态度可显著改变适宜用地的范围及相关的能源生产潜力。ROC验证产生了0.721至0.971的AUC值，表明在适宜与不适宜地点之间具有中等至优秀的区分能力，同时也显示模型可靠性在不同气候区域间存在差异。因此，该框架通过支持识别稳健的低风险选址、优先安排实地验证以及比较替代开发方案，提高了初步决策质量。潜在的环境效益，包括减少土壤表面暴露和改善土壤水分保持能力，被解释为选址后的协同效益。