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模糊不确定性优化理论在能源规划中的应用

作　者: 胡情
导　师: 黄国和
学　校: 华北电力大学
专　业: 热能工程
关键词: 能源规划低端达到度模糊理论模糊可行性理论不确定性优化理论
分类号: TK01
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

能源规划,不仅有利于精确描述各种能源系统的行为,而且还能量化规划方案的可能实施效果,为决策者的决策管理提供科学依据。然而,能源系统通常包含多个子系统,各子系统之间及其内部各组分之间存在着错综复杂的互动关系,使得能源系统呈现出一系列的复杂性和动态性,这就给能源系统规划提出了重大挑战：确定性的规划模型很难准确反映这些复杂性和不确定性。基于不确定性理论的能源规划模型,在综合考虑能源、环境、经济等因素的同时,将这些复杂性和不确定性也纳入规划过程,大大提高了规划方案实施效果的科学性和可信度。因此,开展不确定性优化理论在能源规划中的应用研究,将为我国的能源规划与管理提供实用的技术手段,有利于我国节能减排政策的高效实施。本文在全面掌握能源系统特征和复杂性的基础上,以改进的模糊不确定性规划理论为基础,着重强调其与传统的区间、随机规划技术的结合,以环境和经济的最优化为目标,构建模糊不确定性的能源系统规划模型体系,为管理者提供技术支撑。具体内容包括：(1)以低端达到度理论为基础,针对能源规划过程中信息的区间模糊性、随机性等问题,分别建立基于低端达到度的模糊区间、模糊区间机会约束以及模糊区间两阶段能源系统规划模型；(2)基于模糊可行性分析概念,结合能源环境系统之间的互动性和动态性,分别建立基于可行性分析的模糊不确定性能源环境系统规划模型、发电侧节能减排机会约束规划模型以及能源环境系统中长期随机规划模型,用以解决减排政策下能源的合理配置问题;(3)分别以吉林省能源规划和北京市电源规划案例研究,验证模型的实用性。分析吉林省能源系统特征,在不确定性和复杂性的条件下构建吉林省能源系统规划模型,实现吉林省能源的优化配置和经济规划；针对北京市电力系统特点,开发基于模糊可行性分析的北京市电源规划模型,用于指导节能减排政策下北京市电源规划。结果表明,新建的能源环境系统规划模型,在系统复杂性、规划过程中的不确定性反映以及模型计算上较之传统的规划方法有很大的改进,同时通过技术方法的耦合,各方法自身的缺陷得到了很好的弥补。新开发的规划方法,可以在不确定性、动态性和互动性条件下帮助优化配置不同形式的能源,安排各种能源活动,为能源规划提供更灵活、强健的技术和理论支持。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-16
第1章绪论  16-23
  1.1 课题背景  16-18
  1.2 研究目的和意义  18-19
  1.3 研究内容  19-20
  1.4 研究思路  20-22
  1.5 论文框架  22-23
第2章文献综述  23-33
  2.1 不确定性优化理论研究进展  23-27
  2.2 能源规划的国内外研究进展  27-31
    2.2.1 确定性优化理论在能源规划中的应用  28-29
    2.2.2 不确定性优化理论在能源规划中的应用  29-31
  2.3 小结  31-33
第3章能源规划复杂性分析  33-39
  3.1 能源系统复杂性分析  33-36
    3.1.1 能源系统动态性分析  33-34
    3.1.2 能源系统不确定性分析  34
    3.1.3 能源系统互动性分析  34-36
    3.1.4 能源系统非线性和多目标性分析  36
  3.2 能源规划过程中的不确定性分析  36-37
    3.2.1 参数获取过程中的不确定性  36-37
    2.2.2 数学模型的不确定性  37
  3.3 小结  37-39
第4章基于模型低端达到度的区域电力系统规划  39-77
  4.1 模糊低端达到度理论  39-41
    4.1.1 模糊数的低端达到度  39-40
    4.1.2 模糊随机数的低端达到度  40
    4.1.3 基于低端达到度的模糊规划  40-41
  4.2 基于模糊低端达到度的区域电力系统规划  41-50
    4.2.1 模型的提出  41-43
    4.2.2 模型的应用  43-50
    4.2.3 结论  50
  4.3 基于低端达到度的电力生产机会约束规划  50-61
    4.3.1 方法理论研究  50-53
    4.3.2 LA-IFCCP的应用研究  53-61
    4.3.3 结论  61
  4.4 基于低端达到度的两阶段电力分配规划  61-75
    4.4.1 模型的建立  62-69
    4.4.2 模型应用  69-75
    4.4.3 结论  75
  4.5 本章小结  75-77
第5章模糊可行性理论及其在能源规划中的应用  77-129
  5.1 模糊可行性理论  77-79
  5.2 基于可行性分析的模糊不确定性能源规划  79-92
    5.2.1 方法理论  80-81
    5.2.2 案例研究  81-91
    5.2.3 结论  91-92
  5.3 基于模糊可行性分析的发电侧节能减排机会约束规划  92-102
    5.3.1 模型的建立  92-96
    5.3.2 案例研究  96-102
    5.3.3 结论  102
  5.4 基于模糊可行性分析的能源环境系统中长期随机规划  102-128
    5.4.1 方法理论  103-107
    5.4.2 案例研究  107-128
    5.4.3 结论  128
  5.5 本章小结  128-129
第6章基于模糊低端达到度的吉林省能源规划  129-148
  6.1 引言  129
  6.2 吉林省能源系统特点  129-132
    6.2.1 能源资源基本情况  129-131
    6.2.2 能源消费现状与特点  131-132
    6.2.3 存在的主要问题  132
  6.3 吉林省能源需求预测  132-135
    6.3.1 能源需求总量预测  132-133
    6.3.2 煤炭需求总量预测  133
    6.3.3 天然气需求总量预测  133
    6.3.4 石油需求总量预测  133-134
    6.3.5 电力需求总量预测  134
    6.3.6 热力需求总量预测  134-135
  6.4 基于低端达到度的模糊不确定性能源规划模型的建立  135-141
    6.4.1 基准年设定  135-136
    6.4.2 模型的建立  136-141
  6.5 结果分析与讨论  141-147
    6.5.1 能源供应  141-142
    6.5.2 能源转换技术扩容  142-144
    6.5.3 电力生产  144-145
    6.5.4 热力供应  145-146
    6.5.5 污染物消减  146-147
  6.6 本章小结  147-148
第7章基于模糊可行性分析的北京市电源规划  148-161
  7.1 引言  148
  7.2 北京市电力系统特点  148-149
  7.3 北京市能源政策分析  149-150
  7.4 基于模糊可行性分析的北京市电源规划模型的建立  150-153
    7.4.1 基准年设定和电力需求预测  150
    7.4.2 模型的建立  150-152
    7.4.3 模型的求解  152-153
  7.5 结果分析与讨论  153-160
    7.5.1 能源供应  153-154
    7.5.2 发电技术增容  154-155
    7.5.3 发电量  155-158
    7.5.4 污染减排  158-159
    7.5.5 不同可行性水平下的结果比对  159-160
  7.6 本章小结  160-161
第8章结论与展望  161-163
  8.1 结论  161-162
  8.2 展望  162-163
参考文献  163-177
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果  177-178
攻读博士学位期间参加的科研工作  178-179
致谢  179-181
作者简介  181

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