[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

本發明屬于水資源配置技術領域，尤其涉及一種不確定條件下降低能耗的水資源優化配置方法，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。本發明可在優化水資源配置的基礎上，有效減少配水能耗量，獲得節能增收的水資源配置方案。

技術領域

本發明屬于水資源配置技術領域，尤其涉及一種不確定條件下降低能耗的水資源優化配置方法。

背景技術

水資源是人類生存的基礎，隨著人口增長與社會發展，水資源短缺問題日益嚴重。據統計，全世界有18億人口面臨著水資源短缺問題，其中，6.63億甚至無法獲得安全的飲用水。同時，能源短缺也是急需解決的世界性難題。而水資源與能源具有緊密的耦合關系。水資源抽取、運輸、凈化、處理中需要大量的能源，而能源生產過程中也要消耗大量的水資源。因此，如何在增大系統收益的同時，減少水資源配置過程耗所能量，實現水資源系統綜合管理，在追求經濟效益的同時，實現能源節約的綠色發展模式，做到資源可持續是目前所要解決的問題。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種不確定條件下降低能耗的水資源優化配置方法，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。

所述步驟B包括：

步驟B0：調取配置區地下水深度、土層結構、地表水至各用戶距離的水資源自然狀況，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，將其作為配水耗能模塊的前端輸入；

步驟B1：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；對配置系統中的缺水誤差進行反饋識別；

步驟B2：分別建立以社會總需電量、污染物排放總量、總水資源量、用戶最小需水量為約束條件。

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。

所述步驟B1包括：

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：