[發明專利]數值模型和線性規劃模型相結合的大氣污染協同控制方法

在審

• 申請號: 202110304791.7
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN112801422A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 王體健;束蕾
• 申請（專利權）人: 南京智匯環境氣象產業研究院有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 王華

本發明公開了一種數值模型和線性規劃模型相結合的大氣污染協同控制方法，基于源追蹤數值模型建立PM_2.5和O₃濃度的區域排放源—受體響應關系，利用數學規劃模型求取PM_2.5和O₃濃度同時達標情況下的最大允許排放量方案，估算大氣環境容量，評估不同城市、不同行業排放源減排方案的有效性，給出區域空氣質量達標的可行對策建議，提出優化減排建議。

技術領域

本發明屬于氣象科學技術領域，尤其涉及一種源追蹤數值模型和數學規劃模型用以估算大氣環境容量的技術。

背景技術

空氣質量數值模型是當前研究大氣污染問題的主要手段。數值模型通過模擬大氣中不同空間尺度的物理、化學過程，在技術上能夠對歷史污染事件進行還原，另外還能對未來污染物濃度變化進行預報預測。當前我國區域復合污染現象突出，為實現對大氣污染的控制，已有一些基于數值模型的方法能夠根據各污染源的排放強度資料和氣象資料，估算污染源對受體的貢獻，通過人為調整數值模型內排放源參數，對某種大氣污染物進行預報預測，得到該大氣污染物的減排控制方案。

由于近年來我國大氣污染格局的變化，顆粒物和臭氧成為影響我國城市和區域空氣質量的主要大氣污染物，對不同大氣污染物（尤其是PM_2.5和O₃）的協同控制成為我國空氣質量改善的焦點和打贏藍天保衛戰的關健。另外，線性規劃模型雖然在大氣環境容量資源問題中的應用具有更強客觀性，但其往往作為獨立規劃模型，在與區域空氣質量的污染物協同控制方面未見有研究。

因此，有必要發展一種數值模型和數學規劃模型相結合的區域空氣質量達標規劃的新方法，。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種數值模型和線性規劃模型相結合的大氣污染協同控制方法，該方法能夠在滿足城市PM_2.5和O₃同時達標的前提下，給出區域大氣環境容量和分城市、分行業區的不同大氣污染物減排量，為我國重點城市群長期和短期空氣質量管理（PM_2.5和O₃協同控制）提供一定的參考依據。

為解決上述技術問題，本發明采用了以下技術方案：

一種數值模型和線性規劃模型相結合的大氣污染協同控制方法，包括以下步驟：

步驟S1，基于空氣質量模型CAMx中對顆粒物和臭氧來源的解析，模擬建立研究區域內PM_2.5、O₃及其組分的排放源與受體的非線性響應關系；

步驟S2，利用數學規劃模型，分別以污染物排放量和區域排放源與受體的響應關系作為輸入值，以一次污染源區域允許排放總量最大為目標函數，以PM_2.5和MDA1 O₃濃度同時達標為約束條件，計算得到不同城市、不同行業源中一次污染物優化減排方案的所有可行解；

步驟S3，依據步驟S2得到的數學規劃模型計算結果，確定污染源減排清單；并利用空氣質量模型CAMx重新模擬，判斷PM_2.5和MDA1 O₃濃度是否達標，以評估減排方案的有效性和可靠性；

步驟S4，篩選滿足PM_2.5和O₃同時達標的可行減排方案，給出研究區域不同污染物最大允許排放量的建議值，以及分區域、分行業排放源的減排比例。

進一步的，所述一次污染源包括SO2、NO_x、NH3、VOCs和一次PM_2.5。

進一步的，步驟S2中進行區域允許排放總量的計算，采用以下數學規劃模型：

對于不同物種排放量間的量級差異，使用歸一法按對不同物種的排放量加以權重計算不同城市、不同行業源的一次污染源（SO₂、NO_x、NH₃、VOCs和一次PM_2.5）排放總量的最大值，