近日，環(huán)境學(xué)院張曉東教授團(tuán)隊在Journal of Hydrology上發(fā)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(huán)境學(xué)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(xué)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(qū)域水、能資源的統(tǒng)籌規(guī)劃與可持續(xù)發(fā)展問題。能源在生產(chǎn)、運(yùn)輸、消費(fèi)過程中消耗大量水資源，取水、供水、輸水、水消費(fèi)及處理過程也大量消耗能源。水與能源之間的密切關(guān)聯(lián)與相互作用關(guān)系被稱作水能耦合關(guān)系（WEN）。通過構(gòu)建模糊非線性可能-柔性-魯棒不確定性區(qū)域水-能耦合管理模型（即PFRWE模型），團(tuán)隊剖析了區(qū)域尺度電廠、水廠和社會用戶之間的復(fù)雜水-能源交互作用關(guān)系。模型以最大化系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)總收益為目標(biāo)，將模糊規(guī)劃、魯棒規(guī)劃、混合整數(shù)和非線性規(guī)劃等方法集于一體，優(yōu)化出最佳的區(qū)域水（電）廠的總水（電）生產(chǎn)量、水廠向電廠的供水量、電廠向水廠的供電量、供應(yīng)社會需求（非水廠）電量、供應(yīng)社會需求（非電廠）水量、輸入電量及新建水廠和電廠規(guī)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(chǎn)能力等參數(shù)的模糊不確定性，增加了水能管理策略的有效性和準(zhǔn)確性。通過動態(tài)調(diào)節(jié)目標(biāo)偏差和約束的滿意度，對模型和最優(yōu)方案的最優(yōu)魯棒性和可行魯棒性進(jìn)行了權(quán)衡分析。最優(yōu)魯棒性越高，模型獲得其最優(yōu)值的能力越強(qiáng)；可行魯棒性越高，模型在各種不確定性信息下能獲得最優(yōu)解的可行性越強(qiáng)。引入魯棒性控制子，為不同偏好決策者提供區(qū)域最優(yōu)水、能資源開發(fā)利用和管理策略。團(tuán)隊將模型應(yīng)用于遼寧省水能耦合管理實踐中，并與確定性模型最優(yōu)解進(jìn)行了對比。結(jié)果表明，隨著魯棒性提高，PFRWE模型提供的解方案在最優(yōu)、最差和最可能發(fā)生的情景中保持可行的能力強(qiáng)于確定性模型，且三種情景下對應(yīng)收益值接近，即系統(tǒng)保持最優(yōu)解穩(wěn)定性的能力也優(yōu)于確定性模型。當(dāng)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(tǒng)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(qū)域水-能系統(tǒng)的的高效開發(fā)利用和綜合管理提供科學(xué)的決策依據(jù)。