能源与环境系统规划的不确定性及风险分析

论文摘要

近年来,能源与环境系统规划的不确定性成为众多学者研究的重点。开发能够逼近现实情况的规划模型是实现有效管理能源与环境系统的基础。所以,表征系统中存在的高度不确定性因素及其互动关系,并将其融入到规划模型中是现在面临的关键问题。另外,系统中的不确定性引起的系统风险要考虑到,并需要进一步量化。因此,为了更好的规划能源与环境系统,急需开发新的方法及模型来处理系统中的不确定性因素,其互动关系,以及相应的系统风险。为了更好的表征能源与环境系统中的高度不确定因素,在本论文中,提出随机边界区间的概念,即上下边界均为随机变量的区间。并且,针对不同研究系统中存在的不同类型的不确定因素及关系,开发了六个高级规划模型。具体包括：(a)整数及随机边界区间规划模型(IPRBI)及两端点法(TBA)的求解方法,并应用于城市电力系统规划管理中；(b)模糊整数及随机边界区间模型(FIRBI),同样应用于规划城市电力系统；(c)区间及随机变量规划模型(IFRV)及左边机会约束的求解方法(LCCM),并应用于区域大气质量管理。(d)两阶段及模糊随机变量规划模型,应用于水资源管理；(e)机会约束及随机边界区间规划模型(RICCP),应用于城市固体废物管理；(f)双重不确定模糊机会约束模型(DIFCCP),应用于城市固体废物管理。此外,新开发模型考虑了由不同不确定性引起的不同类型及程度的系统风险,并将其进一步量化。对每一个研究系统,探索其存在的不确定因素的表征,及在模型中的整合,模型的抽象、建立,求解方法的开发,系统的风险分析及量化,政策分析和方案分析。相比于以前的不确定性优化方法,新开发模型引入随机边界区间,模糊随机变量等来表征高度不确定因素,所以更加逼近实际情况。同时,模型结果可充分体现规划系统中所涉及的经济,社会,环境因素的对立及妥协关系,有助于决策者更深入透彻的了解所管理的系统。决策者可以根据实际情况,及自身经验确定可以接受的风险类型及大小,选择适合的方案。由不同情景不同程度系统风险条件下的区间解可产生一系列的可行性方案。决策者可以根据实际情况,他们可接受的风险类型及程度,以及他们的管理经验来确定最适合的方案。所依在实际应用中,模型结果具有高度灵活性及可调性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 第2章 IPRBI模型:应用于城市电力系统规划
• 2.1 背景分析
• 2.2 方法
• 2.2.1 区间混合整数规划
• 2.2.2 随机边界区间
• 2.2.3 整数及随机边界区间规划
• 2.3 求解方法（两端点法）
• 2.4 案例研究
• 2.4.1 研究系统概述
• 2.4.2 IPRBI电力规划模型
• 2.5 结果分析
• 2.6 政策分析
• 2.7 小结
• 第3章 FIRBI模型:应用于城市电力系统规划
• 3.1 背景分析
• 3.2 方法
• 3.2.1 随机边界区间
• 3.2.2 模糊整数规划
• 3.2.3 模糊整数及随机边界区间规划（FIRBI）
• 3.2.4 求解方法
• 3.3 案例研究
• 3.3.1 研究系统概述
• 3.3.2 电力规划FIRBI模型的建立
• 3.4 结果分析
• 3.5 风险分析
• 3.6 与简化电力需求条件下所得结果比较
• 3.7 小结
• 第4章 IFRV模型:应用于区域大气质量管理
• 4.1 背景分析
• 4.2 区间及随机变量规化
• 4.3 左手边机会约束方法（LCCM）
• 4.4 案例研究
• 4.4.1 研究系统概述
• 4.4.2 基于IPRV模型的空气质量管理
• 4.5 结果分析
• 4.6 小结
• 第5章 TPFRV模型:应用于水资源管理
• 5.1 背景分析
• 5.2 两阶段及模糊随机变量规划（TPFRV）模型构建
• 5.3 对称削减模糊性（SDM）求解方法
• 5.3.1 模糊数的相关定义及原理
• 5.3.2 对称的削减模糊性方法
• 5.4 案例研究
• 5.5 小结
• 第6章 RICCP模型:应用于城市固体废物管理
• 6.1 背景分析
• 6.2 方法
• 6.2.1 RICCP模型的发展
• 6.2.2 求解方法
• 6.3 在城市固体废物管理中的应用
• 6.3.1 目前存在的问题
• 6.3.2 研究体系概述
• 6.3.3 RICCP模型用于城市固体废物管理
• 6.4 结果分析
• 6.5 比较RICCP与ICCP
• 6.6 讨论与小结
• 第7章 DIFCCP模型:应用于城市固体废弃物管理
• 7.1 背景分析
• 7.2 双重不确定性
• 7.3 双重不确定性模糊机会约束规划（DIFCCP）模型
• 7.3.1 区间模糊线性规划
• 7.3.2 双重不确定性模糊机会约束规划（DIFCCP）
• 7.3.3 求解方法
• 7.4 案例研究
• 7.4.1 研究系统的概述
• 7.4.2 双重不确定性模糊机会约束规划（DIFCCP）的模型构成
• 7.5 结果分析
• 7.6 比较DIFCCP和ICCP
• 7.7 DIFCCP中的不确定性和风险分析
• 7.8 小结
• 第8章 结论与展望
• 8.1 小结
• 8.2 主要贡献
• 8.3 未来研究建议
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 攻读博士学位期间参加的科研工作
• 致谢
• 作者简介