本申請涉及多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控，特別涉及一種水-能源-糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控方法。

背景技術(shù)：

1、聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(fao)指出開展水-能源-糧食紐帶關(guān)系的研究旨在幫助提高當(dāng)前各項資源的管理水平，從而制定科學(xué)、合理的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。因此，如何制定水-能源-糧食紐帶的協(xié)同優(yōu)化調(diào)控方案，全面提升區(qū)域的水、能源和糧食安全，對于區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會與生態(tài)環(huán)境的全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，專利公開號為cn114663254a的《一種水資源-糧食-能源-生態(tài)協(xié)同調(diào)控方法》包括水糧能生協(xié)同調(diào)控模型的構(gòu)建和針對某地區(qū)實際情況進(jìn)行協(xié)同調(diào)控方案的優(yōu)化求解，水糧能生協(xié)同調(diào)控模型包括水循環(huán)模塊、水資源調(diào)配模塊、糧食生產(chǎn)模塊、能源模塊和層次化需水預(yù)測模塊五部分；所述協(xié)同調(diào)控方案的優(yōu)化求解包括單方案尋優(yōu)和多情景比選兩步。該現(xiàn)有技術(shù)耦合水資源系統(tǒng)、糧食系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)，將四者的互饋關(guān)系納入?yún)^(qū)域水資源協(xié)同調(diào)控范疇，通過構(gòu)建協(xié)同發(fā)展目標(biāo)，將水糧能生系統(tǒng)間的互饋關(guān)系納入?yún)^(qū)域水資源協(xié)同調(diào)控范疇，基于nsga-ii和耦合協(xié)調(diào)度提出協(xié)同優(yōu)化算法進(jìn)行單方案尋優(yōu)，構(gòu)建綜合協(xié)同指數(shù)實現(xiàn)多情景比選，為區(qū)域水糧能生系統(tǒng)可持續(xù)和協(xié)同發(fā)展提供理論技術(shù)支撐。

3、受自然環(huán)境多變性和人類活動的影響，水-能源-糧食紐帶中存在著大量不確定性因素，并且這種不確定性會隨著部門之間的互饋關(guān)系而傳遞，然而，上述現(xiàn)有技術(shù)并未對不確定性因素的影響進(jìn)行研究，資源管理風(fēng)險較高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┝艘环N水-能源-糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控方法，用以解決現(xiàn)有的水-能源-糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控技術(shù)中不確定性因素帶來的資源管理風(fēng)險較高的問題。

2、一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N水-能源-糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控方法，包括以下步驟：

3、步驟一，構(gòu)建考慮不確定性的水-能源-糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控模型。

4、步驟二，結(jié)合模糊多目標(biāo)規(guī)劃理論和機(jī)會約束規(guī)劃理論，提出基于機(jī)會約束的模糊多目標(biāo)規(guī)劃求解方法。

5、步驟三，采用所述基于機(jī)會約束的模糊多目標(biāo)規(guī)劃求解方法對所述考慮不確定性的水-能源-糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控模型求解，得到若干個給定違規(guī)概率情景下的備選調(diào)控方案。

6、步驟四，對所述備選調(diào)控方案進(jìn)行多目標(biāo)權(quán)衡分析和風(fēng)險決策分析，得到備選調(diào)控方案中的最優(yōu)調(diào)控方案。

7、在一種可能的實現(xiàn)方式中，步驟一包括：

8、構(gòu)建考慮不確定性的水-能源-糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控模型的目標(biāo)函數(shù)。

9、構(gòu)建考慮不確定性的水-能源-糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控模型的約束條件。

10、在一種可能的實現(xiàn)方式中，步驟一中，所述目標(biāo)函數(shù)包括：社會目標(biāo)、經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和環(huán)境目標(biāo)。

11、在一種可能的實現(xiàn)方式中，步驟一中，所述約束條件包括：可供水量約束、灌溉需水量約束、供水能力約束、能源可用性約束、糧食安全性約束、土地政策約束、配置公平性約束、碳排放與水體污染物排放約束和非負(fù)約束。

12、在一種可能的實現(xiàn)方式中，步驟二中，所述基于機(jī)會約束的模糊多目標(biāo)規(guī)劃求解方法包括：

13、約束不確定性多目標(biāo)規(guī)劃問題。

14、構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)的線性隸屬函數(shù)和約束條件的線性隸屬函數(shù)。

15、引入決策滿意度，將不確定性多目標(biāo)規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)規(guī)劃問題。

16、基于隨機(jī)變量引入違規(guī)概率，將不確定性約束條件轉(zhuǎn)化為確定性形式。

17、將不確定性多目標(biāo)規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為確定性單目標(biāo)規(guī)劃問題。

18、在一種可能的實現(xiàn)方式中，步驟三包括：

19、采用所述基于機(jī)會約束的模糊多目標(biāo)規(guī)劃求解方法將所述考慮不確定性的水-能源-糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控模型轉(zhuǎn)化為確定性單目標(biāo)規(guī)劃模型。

20、采用非支配排序遺傳算法ii對所述確定性單目標(biāo)規(guī)劃模型求解，得到若干種給定違規(guī)概率情景下的備選調(diào)控方案。

21、在一種可能的實現(xiàn)方式中，步驟四中，所述多目標(biāo)權(quán)衡分析包括：判斷目標(biāo)之間的競爭關(guān)系和協(xié)同關(guān)系。

22、在一種可能的實現(xiàn)方式中，步驟四中，所述風(fēng)險決策分析包括：根據(jù)多目標(biāo)的權(quán)衡關(guān)系、風(fēng)險可接受閾值、方案實施成本和風(fēng)險補(bǔ)償機(jī)制選擇備選調(diào)控方案中的最優(yōu)調(diào)控方案。

23、本申請中的一種水-能源-糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控方法，具有以下優(yōu)點：

24、通過基于機(jī)會約束的模糊多目標(biāo)規(guī)劃求解方法將考慮不確定性的水-能源-糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控模型轉(zhuǎn)化為確定性單目標(biāo)規(guī)劃模型，降低了不確定性因素帶來的資源管理風(fēng)險。

25、提出的目標(biāo)函數(shù)包括：社會目標(biāo)、經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和環(huán)境目標(biāo)，量化了水資源、能源和糧食(耕地)資源之間的互饋關(guān)系并協(xié)調(diào)了資源分配公平性、經(jīng)濟(jì)發(fā)展高效性和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)性。

26、提出的約束條件包括：可供水量約束、灌溉需水量約束、供水能力約束、能源可用性約束、糧食安全性約束、土地政策約束、配置公平性約束、碳排放與水體污染物排放約束和非負(fù)約束，通過在建立約束條件時考慮不確定性因素，提高了后續(xù)對模型求解的科學(xué)性。

27、通過多目標(biāo)權(quán)衡分析判斷目標(biāo)之間的競爭關(guān)系和協(xié)同關(guān)系，有助于最優(yōu)調(diào)控方案的選擇。

28、通過風(fēng)險決策分析，根據(jù)多目標(biāo)的權(quán)衡關(guān)系、風(fēng)險可接受閾值、方案實施成本和風(fēng)險補(bǔ)償機(jī)制選擇備選調(diào)控方案中的最優(yōu)調(diào)控方案，提高了調(diào)控方案的科學(xué)性和可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種水-能源-糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水-能源-糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控方法，其特征在于，步驟一包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水-能源-糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控方法，其特征在于，步驟一中，所述目標(biāo)函數(shù)包括：社會目標(biāo)、經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和環(huán)境目標(biāo)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水-能源-糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控方法，其特征在于，步驟一中，所述約束條件包括：可供水量約束、灌溉需水量約束、供水能力約束、能源可用性約束、糧食安全性約束、土地政策約束、配置公平性約束、碳排放與水體污染物排放約束和非負(fù)約束。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水-能源-糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控方法，其特征在于，步驟二中，所述基于機(jī)會約束的模糊多目標(biāo)規(guī)劃求解方法包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水-能源-糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控方法，其特征在于，步驟三包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水-能源-糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控方法，其特征在于，步驟四中，所述多目標(biāo)權(quán)衡分析包括：判斷目標(biāo)之間的競爭關(guān)系和協(xié)同關(guān)系。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水-能源-糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控方法，其特征在于，步驟四中，所述風(fēng)險決策分析包括：根據(jù)多目標(biāo)的權(quán)衡關(guān)系、風(fēng)險可接受閾值、方案實施成本和風(fēng)險補(bǔ)償機(jī)制選擇備選調(diào)控方案中的最優(yōu)調(diào)控方案。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種水?能源?糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控方法，包括以下步驟：構(gòu)建考慮不確定性的水?能源?糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控模型；結(jié)合模糊多目標(biāo)規(guī)劃理論和機(jī)會約束規(guī)劃理論，提出基于機(jī)會約束的模糊多目標(biāo)規(guī)劃求解方法；對考慮不確定性的水?能源?糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控模型求解，得到若干個給定違規(guī)概率情景下的備選調(diào)控方案；對備選調(diào)控方案進(jìn)行多目標(biāo)權(quán)衡分析和風(fēng)險決策分析，得到備選調(diào)控方案中的最優(yōu)調(diào)控方案。本申請通過基于機(jī)會約束的模糊多目標(biāo)規(guī)劃求解方法將考慮不確定性的水?能源?糧食紐帶多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控模型轉(zhuǎn)化為確定性單目標(biāo)規(guī)劃模型，降低了不確定性因素帶來的資源管理風(fēng)險。

技術(shù)研發(fā)人員：王新奎,蔣昌波,楊家亮,隆院男,龍秋波,周光青,李佳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：長沙理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9