基于不确定性优化方法的能源环境系统规划模型研究

【摘要】对于我国大中型城市,能源系统管理中的供需矛盾、能源结构不合理、能源分配失调、减排控制不力和能源技术落后等障碍带来了一系列能源、经济、环境和社会问题。而且,数据、报告和相关研究显示,在未来的几十年内,随着社会经济的快速发展,这些问题还有进一步加剧的趋势,从而制约我国城市的可持续发展。由此,需要开展能源与环境系统综合规划,为能源开发与利用、能源结构优化、能源合理调配、环境质量改善和能源技术革新等决策问题提供科学依据。然而,能源与环境系统规划面临诸多挑战。在能源储量及时空分布、能源技术发展、气候变化、环境容量、社会经济规划和国际能源格局等因素的交互作用下,将煤炭、石油和天然气等化石能源以及风能、太阳能和核能等可再生能源,通过能源生产、输配、利用和减排等多级时空调配过程,满足包括工业生产、居民生活、市政、商业、交通等在内的终端需求,从而实现能源、经济、环境和社会综合效益的最大化。其中,系统内部因子多重属性及其多层互动关系呈现出显著的不确定性和动态特征。此外,由于人类认知水平的局限性,致使因素的定量表征具有不确定性和时空异质性。进而,使得以实现能源、经济、环境和社会可持续发展为目标的能源政策分析和战略制定过程异常复杂。传统的能源模型大都缺乏对这些复杂性和不确定性的准确反映,并且国外成熟技术由于对我国具体国情考虑不足而难以适用。因此,本研究以我国大中型城市能源与环境系统管理中的具体问题为目标,从能源、环境、经济和社会系统耦合分析的角度出发,针对多重不确定性、复杂性和动态性等一系列技术难点和挑战,开发一套不确定性能源环境系统优化方法体系,并以北京市和齐齐哈尔市为例,为其能源系统规划及节能减排等决策问题提供了科学依据。具体包括：(1)针对电力系统中电力供需矛盾问题,将极小极大遗憾规划方法与区间规划整合起来,建立不确定性条件下的电力系统规划模型,将电力供需风险定量化,有效权衡电力生产目标与实际需求间的矛盾,产出切实可行的电力规划方案。(2)为处理能源系统中存在的高度不确定性,引入射线区间理论,建立基于模糊射线区间规划方法的能源系统规划模型,该模型可扩宽决策空间,增强系统稳定性,产生更强健的系统结果,提高能源规划的科学性和可行性。(3)在对城市能源系统展开全面分析的基础上,开发不确定条件下的北京与齐齐哈尔市能源系统规划模型。在北京市能源模型中采用区间机会约束规划、模糊规划、违约风险分析、情景分析和能源替代效应,产出可再生能源利用和污染气体减排情景下的能源规划方案。针对齐齐哈尔能源系统的特征,建立基于区间规划、鲁棒优化与贝叶斯预测方法的齐齐哈尔能源模型,不仅提高了模型的稳定性与能源需求预测的准确性,而且可以定量分析经济增长对能源系统的影响,为齐齐哈尔的能源规划提供决策支持。结果显示新开发的不确定性能源系统规划模型,在反映处理系统复杂性和不确定性特征上相较于过去的优化方法有很大创新,增强系统的稳定性和规划结果的可行性.此外,本研究还补充了完全适于我国国情的不确定性能源模型研究,为决策者提供科学有效的经济结构调整、能源优化配置、能源技术组合以及环境污染控制等方面的规划方案。
【作者】董聪；
【导师】黄国和；
【作者基本信息】华北电力大学，能源环境工程，2014，博士
【关键词】能源环境系统；规划模型；多重不确定性；优化理论；决策；

【参考文献】
[1]马宝东.表面活性剂提高油田污水回注效率的机理研究[D].山东大学,环境工程,2014,博士.
[2]王海霞.过程法对提高专科师范院校英语专业学生写作水平的实验研究[D].河北师范大学,学科教学,2014,硕士.
[3]刘英春.甘蓝型油菜与萝卜远缘杂交的研究[D].西南大学,作物遗传育种,2014,硕士.
[4]葛伟.Pentraxin3对过敏性紫癜患儿病情的预测和指导作用研究[D].山东大学,儿科学（专业学位）,2014,博士.
[5]李明.桩-土-承台共同作用的试验研究和有限元分析[D].太原理工大学,岩土工程,2004,硕士.
[6]石玉霞.以财务报告为目的的评估应用研究[D].河北大学,资产评估（专业学位）,2014,硕士.
[7]王乐瑶.二胡演奏中的心理调适与意境培养[D].湖南师范大学,音乐学,2014,硕士.
[8]吴楠.太阳暗条和太阳黑子长期行为的多重分形特性研究[D].重庆大学,理论物理,2014,硕士.
[9]孙大群.基于ARM+FPGA的运动控制系统架构的研究与设计[D].杭州电子科技大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[10]何德峰,丁宝苍,于树友.非线性系统模型预测控制若干基本特点与主题回顾[J].控制理论与应用,2013,03:273-287.
[11]吴勇,聂凯轩,任金礼,秦建勋,李爱军,王建柱,李艳新.拓频技术在砂体预测中的应用[J].石油地球物理勘探,2011,S1:80-83+163+170.
[12]董灵.贵州黎平县芳香植物资源的现状与发展方向研究[D].华中师范大学,农村与区域发展,2014,硕士.
[13]孟旭炯,蒋荣欣,陈耀武.视觉同步定位与地图重建——基于先验信息的SIFT匹配算法[J].控制与决策,2011,06:911-915.
[14]张磊,涂倩,陈学年,刘蒲.氨硼烷释氢纳米金属催化剂的研究[J].化学进展,2014,05:749-755.
[15]黄祎.小学高年级英语学习效能感、归因方式与英语成绩的关系[D].华中师范大学,应用心理,2014,硕士.
[16]陈晓强.金纳米颗粒在聚合物太阳能电池中的应用[D].浙江大学,高分子材料,2013,博士.
[17]范继斌.我国高速铁路投融资问题研究[D].北京交通大学,2009.
[18]刘梦梅.基于非物质文化遗产视角的河南省创意产业开发研究[J].郑州轻工业学院学报(社会科学版),2014,05:89-92.
[19]赵晓霞.基于云计算技术的行政审批电子监察系统的研究与设计[D].厦门大学,软件工程,2014,硕士.
[20]王晶.爱尔兰高级公务员选任制度研究[D].华中师范大学,国家治理与考选制度,2014,硕士.
[21]韩蕊.武夷山地区历史城市人居环境山水境域营造智慧研究[D].西安建筑科技大学,设计艺术学,2013,硕士.
[22]李勇.基于LVDS接口的高速图像数据记录器的设计与实现[D].中北大学,测试计量技术及仪器,2013,硕士.
[23]欧义蓉.关于产业服务如何实现顾客满意的研究[D].首都经济贸易大学,2002.
[24]张红艳.“中国式英语”的成因分析[D].上海大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[25]蒙陶莎.颅内静脉窦血栓形成的临床研究[D].广西医科大学,神经病学（专业学位）,2013,硕士.
[26]余青青.汉英时空性特质对比研究[D].宁波大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[27]李克飞,韩志伟,刘维宁,孙京健.基于现场锤击试验的地铁轨道振动特性分析及参数研究[J].铁道标准设计,2014,02:12-16.
[28]王伟武.基于演化计算的间断参函数识别方法[D].武汉理工大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[29]张伟.运用超声流量技术检测新生儿潮气呼吸肺功能的研究[D].遵义医学院,儿科学,2014,硕士.
[30]滕藤.试论韩语汉字词对韩国留学生习得汉语词语的影响[D].内蒙古师范大学,汉语国际教育（专业学位）,2013,硕士.
[31]王蕾.秩序与自发并置[D].华中科技大学,城市规划与设计,2013,硕士.
[32]马树伟.选择性椎板切除联合椎体成形治疗腰椎压缩骨折伴有椎管狭窄症[D].河北医科大学,外科学,2014,硕士.
[33]潘伊玫.杭州旅游“夜经济”营销探析[D].北京第二外国语学院,旅游管理,2013,硕士.
[34]郭峻岭.锂离子电池用钛基和锰基氧化物纳米阵列的制备、性能及储能机理研究[D].华中师范大学,凝聚态物理,2014,硕士.
[35]张秋石.上海市外来从业人员医疗保险制度研究[D].上海工程技术大学,社会保障,2011,硕士.
[36]宋廷廷.杨守敬题跋研究[D].华中师范大学,历史文献学,2014,硕士.
[37]廖愉平.基于资产配置模型的养老基金投资管理分析[D].重庆交通大学,管理学,2011,硕士.
[38]倪茂林,谌颖.含时变不确定性线性系统的鲁棒跟踪控制[J].自动化学报,1993,05:513-519.
[39]杜海宝.“中国新闻奖”电视类作品的叙事技巧浅析[D].东北师范大学,传播学,2012,硕士.
[40]高阳.森林蓄积量估测遥感影像比值波段和纹理信息选择研究[D].西安科技大学,地图制图学与地理信息工程,2014,硕士.
[41]杨雨标.基于Vega的虚拟工厂快速构造研究[D].广东工业大学,机械电子工程,2004,硕士.
[42]宋光磊.基于CAN总线的星务仿真测试系统设计[D].西安电子科技大学,电子与通信工程,2011,硕士.
[43]李传顺.深沟球轴承元件几何误差对轴承性能的影响[D].大连理工大学,机械电子工程,2013,硕士.
[44]陈涛.期待精神利益合同之违约精神损害赔偿研究[D].兰州大学,民法学（专业学位）,2013,硕士.
[45]张志闯.基于设计结构矩阵的协同设计方法研究[D].杭州电子科技大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[46]马纪梅.细胞穿膜肽的筛选及其在细菌载体疫苗设计上的探索[D].华东理工大学,生物化工,2014,硕士.
[47]周琴.长江江苏段港航基础设施建设对江苏沿江地区的经济贡献研究[D].武汉理工大学,交通运输规划与管理,2012,硕士.
[48]杨卫东.呼和浩特金谷农村合作银行基层网点营销策略研究[D].内蒙古大学,高级管理人员工商管理,2013,硕士.
[49]张雅楠.黑岱沟排土场复垦地植被类型及土壤理化性质的研究[D].内蒙古农业大学,水土保持与荒漠化防治,2013,硕士.
[50]刘秀印.春秋两季芜菁库源活性及其肉质根品质研究[D].塔里木大学,蔬菜学,2012,硕士.