[發明專利]一種不確定條件下降低能耗的水資源優化配置方法

有效

• 申請號: 202010095728.2
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111325388B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 李永平;馬媛;劉元銳;楊鑫
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G06F16/906;G06N20/10
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

1.一種不確定條件下降低能耗的水資源優化配置方法，其特征在于，包括：

步驟A、預測配置區的水資源需求量、水資源可獲得量，將其作為水資源配置模塊的前端基礎數據；

步驟B、基于配置區水資源自然狀況設置能源消耗情況，將其作為配水耗能模塊的前端輸入，構建模型目標函數；

步驟C、采用兩階段雙層規劃分析對模型進行優化求解，并耦合模糊滿意度算法與區間交互式算法，設置各用戶配水量與上層目標的隸屬函數；

所述步驟B中具體包括下列步驟4～步驟10；

步驟4：調取配置區地下水深度、土層結構、地表水至各用戶距離水資源自然狀況，依據經驗公式設置單位水資源抽水能耗、凈化能耗、輸水能耗、處理能耗能源消耗情況，將其作為配水耗能模塊的前端輸入；

步驟5：加載區域配水耗能模塊，考慮水資源優化配置中的不確定性，構建模型目標函數；由于實際配水與需水量存在偏差，需對配置系統中的缺水誤差進行反饋識別；

其中，考慮自然條件下水資源儲量的不確定性與配置系統中缺水誤差的隨機性，構建上層模型目標：

加載配水耗能模塊，考慮配水全過程中的抽水能耗、凈化能耗、輸水能耗、處理能耗，構建下層模型目標：

其中±為區間符號，表征水資源配置系統的不確定性，P_tk為概率函數，表征自然資源可獲得量的隨機不確定性，為用戶i的配水收益，為不同水源的計劃配水量，為缺水懲罰系數，為反饋識別的缺水誤差，為抽水能耗，為輸水能耗，為制水過程能耗，為運水過程能耗，為污水凈化能耗，為實際配水量，α_t為凈水需求率，δ_it為污水產生率；

步驟6：以社會總需電量為約束，考慮到用以發電的水資源要滿足社會總需電量的發電需求：

其中，WD_t為單位耗水發電率，為外購電量，為社會總需電量；

步驟7：以水質要求為約束，考慮到各個配水用戶污水排放時的污染物總量控制：

其中，ρ_itk為污水中的主要污染物濃度，κ_t為污染物去除率，為主要污染物最大排放限度；

步驟8：考慮自然資源儲量，設置水資源可獲得量為約束：

其中，為總水資源量；

步驟9：以不同用戶最小需水量為約束：

其中，為各用戶最小需水量；

步驟10：針對區域水資源自然狀況與用戶需水情況，開發兩階段雙層規劃方法，并耦合傳統的模糊滿意度算法與區間交互式算法，設置各用戶配水量與上層目標的隸屬函數。

2.根據權利要求1所述不確定條件下降低能耗的水資源優化配置方法，其特征在于，所述步驟A包括：

步驟A0：輸入配置區地理邊界范圍，基于支持向量機模型，預測配置區域不同用戶在規劃時期內的水資源需求量，并依據各用戶歷史用水量的波動情況，將需求量表示為區間參數形式；

步驟A1：依據配置區自然地理狀況，采用逐步聚類分析法預測區域地表水、地下水水資源儲量，將獲得的水資源可獲得量作為優化配置模型的輸入邊界；

步驟A2：加載各用戶水資源需求區間以及水資源可獲得量，將其作為水資源配置模塊的前端基礎數據，并設置誤差允許范圍，作為參數的波動區間。

3.根據權利要求1所述不確定條件下降低能耗的水資源優化配置方法，其特征在于，所述步驟C包括：依據所設置的模型隸屬函數，加載系統滿意度參數，范圍為0到1，用于衡量決策者對模型求解結果的滿意程度，滿意度參數越接近于1，表明決策者對水資源配置結果越滿意。