不确定性优化技术在区域资源能源配置系统中的应用研究

发布时间：2017-03-27 19:16

  本文关键词：不确定性优化技术在区域资源能源配置系统中的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：自然资源,尤其是人类赖以生存的水资源和赖以发展的能源资源是人类社会进步和繁荣的重要保障和基石。能源和水资源利用同时与社会、经济和环境等系统息息相关且相互影响,使得水资源和能源配置系统呈现出多时期、多组分、多重不确定性、互动性和非线性等多种复杂性特点。然而,相关决策者在过去决策过程中由于未能较好地处理系统中的多重不确定性和其它复杂性因素,造成了资源能源配置过程中的决策困境。良好的管理和规划是合理利用逐步枯竭的资源、能源的重要手段和方法,然而传统的管理规划模型对处理多重复杂性具有较大的局限性。因此,本论文在系统复杂性辨识,不确定参数定量化表征,关键参数(边界条件)预测和物质流、能量流解析的基础上,以中小尺度供热系统燃料配置和水资源配置为研究案例,耦合区间、随机和模糊等不确定数学优化方法,构建了多个不确定资源配置规划模型。具体包括：(1)以辽宁省某经济新区采暖期供热为研究案例,构建了区间单侧模糊机会约束混合整数规划,用以处理多重不确定性环境下以化石燃料供给为主的多热源集中供热系统燃料配置和扩容规划问题；(2)以东北中部和南部采暖期冬季气温变化和可再生(生物质)燃料供给-配置系统为研究背景,开发了区间两阶段双随机规划技术,同时耦合其它不确定规划方法,构建了适于不同多热源集中供热系统,含有生物质燃料供给的不确定燃料配置优化模型,以此分析了气温变化和生物质燃料供给不确定性对系统的影响;(3)以含有水库运行的水资源配置系统为研究案例,将随机动态规划技术和可反映入库流量双重不确定性的模糊马尔科夫链结合,建立了多重不确定下的水资源配置优化模型,同时,基于析因分析技术,解析了因子(间)可靠性变化对系统响应的影响,从而最终为决策者进行多重不确定性下的最佳水库运行和水资源配置决策以及因子可靠性变化对系统响应的影响分析提供了支持和依据。本论文针对供热系统、水资源配置系统内的现实存在的多重不确定问题,通过耦合多种不确定优化方法,建立了多个多重不确定优化模型,实现了不同不确定优化方法的优势互补。所建立的模型在反应系统多重复杂性基础上,可将系统内各子系统和组分间的物质流、能量流以及相关最新政策要求进行了定量化表征；同时,通过合理求解方法,不仅可为相关系统决策者反映系统内经济-环境-可靠性间的妥协性,还可提供不同情景下具有灵活性和可调节性的决策区间,从而最终为科学有效的资源配置决策制定提供支持和参考。
【关键词】：不确定性优化理论 优化决策 资源配置 系统分析
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU832;TV213.4
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-16
• 第1章 绪论16-32
• 1.1 研究背景16-18
• 1.2 研究现状及文献综述18-26
• 1.2.1 不确定优化技术研究进展18-22
• 1.2.2 水资源配置和中小尺度供热系统规划研究进展22-26
• 1.3 研究目标及意义26-27
• 1.3.1 研究总目标及意义26
• 1.3.2 研究子目标及意义26-27
• 1.4 研究框架及创新点27-32
• 1.4.1 研究框架27-29
• 1.4.2 研究特色及创新点29-32
• 第2章 多热源集中供热系统特征辨识32-49
• 2.1 多热源集中供热系统简介32
• 2.2 特点及优越性32-33
• 2.3 调峰热源的设置运行方式33-35
• 2.4 设计采暖供热量计算35-42
• 2.4.1 采暖热负荷的计算35-36
• 2.4.2 热负荷延续时间图的绘制36-39
• 2.4.3 采暖期内主热源和调峰热源的设计供热量确定39-41
• 2.4.4 无因次综合公式法核算设计供热量的准确性验证41-42
• 2.5 我国的多热源集中供热系统燃料供给分析42-43
• 2.6 中小尺度多热源集中供热系统的复杂性分析43-47
• 2.6.1 供热侧复杂性辨识44-45
• 2.6.2 热力管网和需热侧的复杂性辨识45
• 2.6.3 多热源集中供热系统不确定性辨识45-46
• 2.6.4 多热源集中供热系统的规划与管理46-47
• 2.7 本章小结47-49
• 第3章 不确定优化技术在化石燃料供给的集中供热系统中的应用研究49-94
• 3.1 研究背景49-50
• 3.2 研究系统简介与问题识别50-54
• 3.3 系统概化和模型假设54-56
• 3.3.1 系统概化54-56
• 3.3.2 模型假设56
• 3.4 不确定参数表征56-59
• 3.5 模型构建59-68
• 3.5.1 目标函数60-61
• 3.5.2 模型约束61-68
• 3.6 不确定规划方法68-76
• 3.6.1 区间线性规划70-71
• 3.6.2 单侧模糊机会约束规划71-74
• 3.6.3 混合整数(布尔)规划74
• 3.6.4 区间单侧模糊机会约束混合整数规划74-76
• 3.7 不确定模型求解76-77
• 3.7.1 模型的线性转化76-77
• 3.7.2 模型拆分与求解77
• 3.8 结果分析与讨论77-92
• 3.8.1 不同燃料在各热源的配置分析78-83
• 3.8.2 各燃煤热源不同煤种掺配比例分析83-86
• 3.8.3 燃气热源供热能力扩容及调峰热源运行分析86-88
• 3.8.4 大气污染物排放和经济性分析88-92
• 3.9 研究小结及展望92-94
• 第4章 不确定优化技术在含有生物质燃料供给的集中供热系统中的应用研究94-141
• 4.1 研究背景94-97
• 4.2 区间两阶段双随机模糊机会约束规划在集中供热系统中的应用研究97-119
• 4.2.1 研究系统简介及问题辨识97-98
• 4.2.2 研究系统概化及不确定参数表征98-102
• 4.2.3 不确定参数规划方法102-105
• 4.2.4 区间两阶段双随机模糊机会约束规划模型构建105-110
• 4.2.5 结果分析与讨论110-118
• 4.2.6 研究小结以及展望118-119
• 4.3 可处理多重随机性的不确定优化技术在集中供热系统中的应用研究119-141
• 4.3.1 研究系统概述及不确定性辨识119-121
• 4.3.2 不确定参数表征121-124
• 4.3.3 不确定参数规划方法124-127
• 4.3.4 可处理多重随机性的不确定优化模型构建127-130
• 4.3.5 结果分析与讨论130-139
• 4.3.6 研究小结及展望139-141
• 第5章 不确定优化技术在水资源管理中的应用研究141-180
• 5.1 基于多重不确定的动态规划技术在水资源配置系统中的应用研究141-163
• 5.1.1 研究背景及进展141-143
• 5.1.2 技术方法143-152
• 5.1.3 案例研究152-154
• 5.1.4 结果分析154-162
• 5.1.5 结论及展望162-163
• 5.2 基于析因分析的不确定动态规划技术在水资源配置系统中的应用研究163-180
• 5.2.1 研究背景163-165
• 5.2.2 技术方法165-170
• 5.2.3 案例研究170-171
• 5.2.4 结果分析与讨论171-179
• 5.2.5 研究小结及展望179-180
• 第6章 研究总结及展望180-183
• 6.1 研究总结180-181
• 6.2 研究展望181-183
• 参考文献183-196
• 附录196-199
• 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果199-200
• 攻读博士学位期间参加的科研工作200-201
• 致谢201-202
• 作者简介202

【参考文献】

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本文编号：270929