環(huán)境規(guī)劃方法

環(huán)境規(guī)劃方法是以保護(hù)環(huán)境為目標(biāo)制定發(fā)展計(jì)劃的一種管理方法。環(huán)境規(guī)劃的主要類型有：①污染控制規(guī)劃(包括工業(yè)、城市、水域和農(nóng)業(yè)污染控制規(guī)劃)。②國土規(guī)劃(包括區(qū)域規(guī)劃、流域規(guī)劃和生態(tài)規(guī)劃)。③作為國民經(jīng)濟(jì)整體規(guī)劃一個組成部分的環(huán)境規(guī)劃。它們的基本內(nèi)容包括：規(guī)劃目標(biāo)和期限，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃所要解決的環(huán)境問題，方案設(shè)計(jì)、實(shí)施規(guī)劃的政策和措施等。

其制定程序一般為：①對象調(diào)查;②環(huán)境問題分類排隊(duì);③環(huán)境污染及發(fā)展趨勢預(yù)測;④實(shí)現(xiàn)規(guī)劃目標(biāo)的多方案制定;⑤系統(tǒng)分析，方案優(yōu)化與決策。所運(yùn)用數(shù)學(xué)方法主要有：①坐標(biāo)法、線性規(guī)劃法(用地選擇和功能分區(qū))。②決策論評價法、經(jīng)濟(jì)論評價法(研究與開發(fā)項(xiàng)目選擇)。③網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(規(guī)劃實(shí)施)。環(huán)境規(guī)劃是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展規(guī)劃的有機(jī)組成部分，既有相對獨(dú)立性，又與工農(nóng)業(yè)發(fā)展和能源開發(fā)有關(guān)，并滲透到其他各部門的規(guī)劃之中，對于解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展同環(huán)境保護(hù)之間的矛盾有重要作用。隨著世界各國經(jīng)濟(jì)建設(shè)迅速發(fā)展，區(qū)域環(huán)境污染與破壞問題日益突出，區(qū)域環(huán)境規(guī)劃方法的研究與發(fā)展步伐有加快的趨勢。 2100433B

不同類型的環(huán)境規(guī)劃，規(guī)劃方法也不盡相同。最優(yōu)化方法是環(huán)境系統(tǒng)分析常用的環(huán)境規(guī)劃技術(shù)，也是環(huán)境規(guī)劃普遍采用的方法。

1、系統(tǒng)分析法

所謂的系統(tǒng)分析方法，就是有目的、有步驟地搜索、分析和決策的過程。

內(nèi)容要素包括：環(huán)境目標(biāo)、費(fèi)用和效益、模型、替代方案、最佳方案等。

2、環(huán)境規(guī)劃決策方法

（1）線性規(guī)劃

A是由線性規(guī)劃問題的m個約束條件中關(guān)于決策變量的系數(shù)組成的矩陣。

，由m個約束條件中的常數(shù)構(gòu)成的向量。

（2）動態(tài)規(guī)劃

（3）投入產(chǎn)出分析

（4）多目標(biāo)規(guī)劃

電力系統(tǒng)規(guī)劃的最終結(jié)果主要取決于原始資料及規(guī)劃方法。沒有足夠的和可靠的原始資料，任何優(yōu)秀的規(guī)劃方法也不可能取得切合實(shí)際的規(guī)劃方案。一個優(yōu)秀的電力系統(tǒng)規(guī)劃必須以堅(jiān)實(shí)的前期工作為基礎(chǔ)，包括搜集整理系統(tǒng)電力負(fù)荷資料，當(dāng)?shù)氐纳鐣?jīng)濟(jì)發(fā)展情況，電源點(diǎn)和輸電線路方面的原始資料等等。

我國在規(guī)劃方法方面，處于傳統(tǒng)的規(guī)劃方法和優(yōu)化規(guī)劃方法并用的狀態(tài) 。

電網(wǎng)規(guī)劃方法從目前應(yīng)用上，主要劃分為常規(guī)規(guī)劃方法、優(yōu)化規(guī)劃方法和啟發(fā)式規(guī)劃方法。

1.常規(guī)規(guī)劃方法

常規(guī)規(guī)劃方法的特征是以方案比較為基礎(chǔ)，采用手工計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)判斷為主的規(guī)劃方法。這種方法一般是從幾種給定的可行方案中經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇出推薦的方案。常規(guī)規(guī)劃方法在應(yīng)用過程中，主要是按照系統(tǒng)分析和系統(tǒng)計(jì)算兩個環(huán)節(jié)進(jìn)行的，它們分別代表了規(guī)劃方案的形成和規(guī)劃方案的遴選兩個階段。

(1)系統(tǒng)分析。系統(tǒng)分析是形成待選方案的基礎(chǔ)，通常最初提出的方案質(zhì)量，對于推薦方案的實(shí)施效果和實(shí)現(xiàn)規(guī)劃設(shè)計(jì)要求往往具有決定性的影響。因此，規(guī)劃人員必須充分研究和分析規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)的特征，條件及要求，以便提出具有較高參考價值的待選方案。

(2)系統(tǒng)計(jì)算。系統(tǒng)計(jì)算是對初選方案進(jìn)行技術(shù)評估和經(jīng)濟(jì)比較，技術(shù)評估主要包括對電網(wǎng)過載能力、供電可靠性水平、運(yùn)行方式的變化等進(jìn)行計(jì)算和論證；經(jīng)濟(jì)比較則是用于方案的擇優(yōu)選擇。

在配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，使用常規(guī)規(guī)劃方法也可以利用點(diǎn)線平衡的關(guān)系進(jìn)行電網(wǎng)框架的部署和設(shè)計(jì)。如果將架空線路視為線，變電站及電廠視為點(diǎn)，若略去各種損失，則觀察電網(wǎng)的一點(diǎn)一線，其輸入的電力就等于輸出的電力。在已知規(guī)劃期內(nèi)的負(fù)荷、電源和原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的有關(guān)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，根據(jù)點(diǎn)線平衡的約束關(guān)系，便可以概略決定出未來電網(wǎng)新建線路走向，改造線路條數(shù)、變電站的容量及位置等,然后通過技術(shù)與經(jīng)濟(jì)方面的評估即可以確定最終規(guī)劃方案。當(dāng)然，只憑借積累經(jīng)驗(yàn)提出若干個可行方案進(jìn)行比較而得出規(guī)劃設(shè)計(jì)的最終結(jié)果，已難以保證其決策的正確性和實(shí)施的可靠性，此亦常規(guī)規(guī)劃法的局限性所在。

2.優(yōu)化規(guī)劃方法

優(yōu)化規(guī)劃方法主要是運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)中的規(guī)劃理論，將電網(wǎng)規(guī)劃的實(shí)際問題形成各種數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，并利用計(jì)算機(jī)求解的一種方法。從理論上講，該方法可以自動形成規(guī)劃問題的全部可能存在方案，并一定包含有最優(yōu)方案。優(yōu)化規(guī)劃方法的數(shù)學(xué)模型構(gòu)成主要集中在兩個問題上，即目標(biāo)函數(shù)的形成和約束條件的設(shè)置。目標(biāo)函數(shù)的形成主要體現(xiàn)在把電網(wǎng)規(guī)劃中的待選線路和原有線路在實(shí)現(xiàn)輸送電力過程中所形成的費(fèi)用表達(dá)出來，并使其達(dá)到最小。可以講，各類模型的差異、計(jì)算難易及其精度，在很大程度上取決于對線路及變電站所形成的費(fèi)用給予的不同數(shù)學(xué)描述。約束條件的設(shè)置，主要考慮對規(guī)劃設(shè)計(jì)中有關(guān)決策變量(待選線路)建設(shè)條件的規(guī)定、狀態(tài)變量(如線路功率、節(jié)點(diǎn)電壓)上下限的界定以及各變量應(yīng)滿足的制約關(guān)系等。 　在電網(wǎng)規(guī)劃中，約束條件主要表現(xiàn)的內(nèi)容有節(jié)點(diǎn)功率平衡約束、線路輸送容量限制、電壓損耗數(shù)值規(guī)定等。顯然，約束條件的設(shè)置內(nèi)容及其要求，同樣對規(guī)劃模型的精度和求解帶來直接的影響。 　

一般說來，應(yīng)用優(yōu)化規(guī)劃方法有兩點(diǎn)值得注意：一是維數(shù)組合問題；二是非線性處理問題。

由于電網(wǎng)中任何兩個節(jié)點(diǎn)之間均可以擬定架設(shè)一條新線路，這對于規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)，如果自動形成全部架線方案，將造成規(guī)劃變量維數(shù)較高(屬于大規(guī)模數(shù)學(xué)組合)而難以求解的問題。另外,依據(jù)電力系統(tǒng)知識，線路的電能損耗是與其傳輸?shù)墓β势椒匠烧?，屬于非線性關(guān)系。如果將這部分的費(fèi)用直接在模型中表示出來，則變成非線性規(guī)劃問題，這同樣給求解計(jì)算帶來了困難。

因此,為提高優(yōu)化規(guī)劃方法的實(shí)效性，在電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中常常通過參與規(guī)劃人員的決策分析或者改變求解方法來實(shí)現(xiàn)化簡模型并解決計(jì)算困難的問題，而由此所形成的一些手段或方法則稱為啟發(fā)式規(guī)劃方法。當(dāng)然，使用啟發(fā)式規(guī)劃方法雖然無法保證網(wǎng)架規(guī)劃方案的最優(yōu)性，但在很多場合下其規(guī)劃結(jié)果可以滿足工程實(shí)際要求。

優(yōu)化模型的類型主要包括有：線性規(guī)劃模型、運(yùn)輸模型、混合整數(shù)模型等，它們大都適用于制定規(guī)劃水平年的電網(wǎng)規(guī)劃方案，且均屬于線性模型，而對模型的求解方法則是采用規(guī)劃理論中的單純形法或分枝定界法。這些模型在結(jié)構(gòu)上的主要差異表現(xiàn)為對線路所形成的費(fèi)用給予了不同的描述，例如，把原有線路和待選線路的費(fèi)用分別表示、將待選線路的費(fèi)用分成固定費(fèi)用與變動費(fèi)用表示等等。此外，還有非線性規(guī)劃模型，但求解要考慮收斂問題；動態(tài)規(guī)劃模型，用于解決多階段的電網(wǎng)優(yōu)化問題。

3.啟發(fā)式規(guī)劃方法

從理論上劃分，它屬于優(yōu)化規(guī)劃方法的簡化形式，目前在規(guī)劃水平年輸電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用，同時對配電網(wǎng)規(guī)劃也有一定的借鑒意義。啟發(fā)式規(guī)劃方法在應(yīng)用上分為以下兩類。

(1)傳統(tǒng)啟發(fā)式方法。主要包括：逐步擴(kuò)展(加線)法和逐步倒推(減線)法。傳統(tǒng)啟發(fā)式方法基本特點(diǎn)是，建立決策變量(待選線路)與某種有效性指標(biāo)之間的靈敏度關(guān)系，然后從待選線路中逐條選出當(dāng)前最有效的線路加入網(wǎng)絡(luò)，故又稱為靈敏度分析法。

(2)現(xiàn)代啟發(fā)式方法

現(xiàn)代啟發(fā)式方法的主要特點(diǎn)是，模擬自然界中的一些優(yōu)化現(xiàn)象而形成的優(yōu)化求解算法，例如，對生物繁殖機(jī)制進(jìn)化過程的描述—遺傳算法；仿生覓食機(jī)理—蟻群算法；模擬熱力學(xué)中液體的凍結(jié)與結(jié)晶的冷卻和退化理論—模擬退火算法等。