基于不确定性优化模型的空气质量管理

针对空气质量管理系统存在的多重不确定性与复杂性,基于区间线性规划(ILP)、随机数学规划(SMP)和模糊可能性规划(FPP)方法,研究开发了区间随机模糊可能性规划(ISFPP)模型以实现有效管理政策的制订。开发的ISFPP模型不仅能够处理多重不确定性,而且能够反映系统复杂性。同时,ISFPP模型能够分析不同置信水平下的管理情景。将ISFPP模型应用到一个假设的空气质量管理案例中,结果表明,置信水平的变化,可能导致系统总成本、污染物处理量及超标排放量发生相应的变化;在不同的置信水平下,生产企业能够选择合适的污染物控制措施,确定合理的污染物处理量和超标排放量。因而,模型结果能够用于生成决策方案,进而帮助决策者制订有效的管理政策。     

流域系统优化调控的新模型与应用

流域系统具有复合性和非线性特征,其机理过程的数值描述本身也存在随机和认知不确定性.在此前提下,如何优化调控流域系统,实现水质改善和水生态系统健康成为当前水资源、水环境及水生态领域亟待解决的突出问题.本文提出了贝叶斯递归回归树模型和区间不确定性的风险决策分析方法,与强化区间线性规划结合形成了新的不确定性＂模拟-优化＂间接耦合模型,实现流域系统优化调控及风险决策方案.上述方法将应用于美国佛杰尼亚州Chesterfield县Swift Creek水库营养盐TMDL分配方案,确定8个子流域的最小负荷分配以实现叶绿素a浓度达标.结果表明该耦合模型既能表征流域系统特征,也能兼顾不确定性模拟的准确度、计算效率以及不确定性优化与风险决策的解空间全局最优性、绝对可行性,为流域系统优化调控及其未来非线性系统的预测与最优控制提供了新的计算工具.     

基于不确定性的水资源优化配置模型及其实证研究

针对城市水资源系统中存在的不确定性,将可信性模糊机会约束规划模型与区间规划相结合,提出了不确定环境下的可信性模糊-区间线性规划(FILP)模型,将其应用于某城市水资源优化配置与科学管理中,构建了城市水资源优化配置FILP模型.该模型以城市的经济、社会与环境的可持续发展为目标,以供需水量等为不确定性约束,以各水源在各子区不同部门间的分配为决策变量,利用改进的风险显性区间规划算法进行求解得到一定置信度和意愿水平下的水资源优化配置风险-收益权衡方案.实证研究表明,该模型反映了不确定性因素对水资源系统收益的影响,能够为实际的优化决策提供方法支持.     

不完备信息条件下流域环境系统规划方法研究

开发了一套新的流域环境系统规划方法，该方法将不确定性模型多目标规划模型与系统动力学模型有机地集成在一起，构成一个完整的体系，ＩＦＭＯＰ充分考虑到了流域环境规划所面临的信息不完备问题，将不确定性信息直接引入优化过程。从而得到以区间数表示的不确定性优化解。     

不确定条件下的区域能源-大气系统优化模型

以北京市丰台区能源-大气系统为实际案例,结合区间机会约束规划方法,以区间参数和随机参数反映系统的不确定信息,以能源系统总成本最小化为目标函数,以能源供需、热电生产、新能源消费、大气污染物排放等为主要约束条件,建立了区域能源-大气优化模型。通过交互式算法,确定了不同风险水平下的优化方案。研究结果表明:丰台区将建立以天然气为主要能源载体,燃气发电供热为主,新能源发电供热为补充的多元化能源系统。     

基于水质模拟的不确定条件下两阶段随机水资源规划模型

针对流域内不同企业的水资源分配及企业生产污染排放导致的水环境问题,运用区间两阶段随机规划的方法,耦合区间两阶段模型（ITSP）和区间水质模型（IS-P）,建立不确定两阶段随机水质-水量耦合规划模型（ITSP-SP）.该模型以流域内系统利益最大为目标函数,模拟了流域内各个企业的水量分配及排污过程中河道水质变化,并在保证河流水质达标前提下优化预计分配水量,调整企业生产规模.通过模型运算得到区间解,为管理者提供了多样的决策方案.并且,该模型充分考虑不确定因素对系统利益的影响,能够有效的规避系统决策失误及方案缺失现象.     

“十三五”规划碳减排目标下碳交易机制的博弈分析

基于碳排放许可值、CO_2减排技术与成本、碳交易参数的浮动性与不确定性,构建碳交易机制的区间两阶段不确定性随机规划模型(TISP),通过优化模型寻求系统净收益与CO_2排放许可的平衡点,结果表明,当μ=40%时,系统的净收益为最优,且系统的净收益在碳交易模式下高于非交易模式下的净收益;当μ40%时,燃煤电厂在碳交易模式下只需采用CS减排技术均能达到排放许可要求,在非交易模式下则同时采用CS和CA减排技术;当μ40%时,3种发电方式在保证CS减排技术的前提下,均要增加CA减排技术的处理.碳交易机制有利于减排技术的合理分配及用能权、碳排放权和排污权交易市场的建立,尽快实现市场化节能碳减排目标.     

“双碳”背景下河南省电力行业中长期控煤降碳路径

电力行业实现二氧化碳排放尽早达峰并加快脱碳进度,对河南省实现碳达峰碳中和目标具有重要意义.基于碳排放-能源集成模型（iCEM）,对河南电力行业“双碳”目标下控煤降碳路径开展情景研究.结果表明,综合考虑电源结构优化和技术进步等措施,河南省电力行业碳排放将于2028~2033年实现碳达峰,电力行业煤炭消费量在“十四五”期间仍呈持续增长趋势,达峰区间为2027~2031年.大力发展以风电和太阳能为主的清洁能源,采用更多低碳零碳热源、提高外调电比例、加大煤电节能改造是碳达峰目标约束下河南省控煤主要措施.碳中和阶段,布局内陆核电是缓解河南省控煤压力与实现“双碳”目标的重要路径之一,需要提前开展论证研究.加速推进落后机组淘汰和现役机组节能改造、加速发展非化石能源发电、超前规划外调电,并配套完善煤电退出和调峰的市场机制、增加系统灵活性、加快外引清洁能源保障等政策,是河南省电力行业控煤降碳路径有效的政策保障.     

基于两阶段整数规划的空气质量管理模型研究

针对空气质量管理系统存在的复杂性与不确定性,基于两阶段随机规划(TSP)和混合整数规划(MIP)方法,研究开发了一个两阶段随机混合整数空气质量管理(TSMI-AQM)模型进行污染物处理与排放规划,以实现有效管理政策的制定.开发的TSMI-AQM模型不仅能够处理表示为概率密度函数的不确定性,而且能够反映系统复杂性.同时,TSMI-AQM模型能够对决策相关的政策情景进行动态分析.TSMI-AQM模型应用到一个假设的污染物处理与排放规划案例中,结果表明:不同生产企业能够选择合适的污染物控制措施,确定合理的污染物允许处理量与超标处理量以及污染物超标排放量.     

流域环境系统不确定性多目标规划方法及应用——不确定性模糊多目标规划模型

提出一种新的不确定性模糊多目标规划（IFMOP）模型。该模型将不确定性信息直接引入优化过程,从而得到以区间数表示的优化解;在模型优化解的解译过程中,将各个变量在区间内进行适当组合就能得到各种决策方案;模型能够与决策者直接进行交互,充分考虑决策者的反馈意见,以便获得最终满意的决策方案。该模型计算方便,其求解过程中不会生成复杂的中间模型。该模型已被成功地应用于云南洱海流域可持续发展环境规划研究