環境學院張曉東教授團隊發表最新研究成果
近日，環境學院張曉東教授團隊在Journal of Hydrology上發表了以“Regional-Scale Water-Energy Nexus Management by a Mixed Possibilistic-Flexible Robust Nonlinear Programming Model”為題的研究論文。環境學院2018級碩士生陳琛為第一作者，張曉東教授為通訊作者。山東大學是論文的第一作者單位和唯一通訊單位。
該文聚焦于耦合作用下區域水、能資源的統籌規劃與可持續發展問題。能源在生產、運輸、消費過程中消耗大量水資源，取水、供水、輸水、水消費及處理過程也大量消耗能源。水與能源之間的密切關聯與相互作用關系被稱作水能耦合關系（WEN）。通過構建模糊非線性可能-柔性-魯棒不確定性區域水-能耦合管理模型（即PFRWE模型），團隊剖析了區域尺度電廠、水廠和社會用戶之間的復雜水-能源交互作用關系。模型以最大化系統經濟總收益為目標，將模糊規劃、魯棒規劃、混合整數和非線性規劃等方法集于一體，優化出最佳的區域水（電）廠的總水（電）生產量、水廠向電廠的供水量、電廠向水廠的供電量、供應社會需求（非水廠）電量、供應社會需求（非電廠）水量、輸入電量及新建水廠和電廠規劃等決策方案。模型有效量化了成本、津貼、資源可利用量、水電需求、水-能生產能力等參數的模糊不確定性，增加了水能管理策略的有效性和準確性。通過動態調節目標偏差和約束的滿意度，對模型和最優方案的最優魯棒性和可行魯棒性進行了權衡分析。最優魯棒性越高，模型獲得其最優值的能力越強；可行魯棒性越高，模型在各種不確定性信息下能獲得最優解的可行性越強。引入魯棒性控制子，為不同偏好決策者提供區域最優水、能資源開發利用和管理策略。團隊將模型應用于遼寧省水能耦合管理實踐中，并與確定性模型最優解進行了對比。結果表明，隨著魯棒性提高，PFRWE模型提供的解方案在最優、最差和最可能發生的情景中保持可行的能力強于確定性模型，且三種情景下對應收益值接近，即系統保持最優解穩定性的能力也優于確定性模型。當決策者對魯棒性要求較低，PFRWE模型提供的解方案帶來的系統收益將高于同情境下確定性模型提供的解方案。PFRWE模型可為區域水-能系統的的高效開發利用和綜合管理提供科學的決策依據。
