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申请/专利权人：电子科技大学

摘要：本发明公开了一种计及环境承载的企业生产与污染排放的双层优化调度方法，通过上层优化模型的最大化利润和下层优化模型的最小化污染排放总量的目标函数，实现利润最大和污染排放最小。分层次处理复杂问题，通过上层关注经济性和下层关注排放量的独立优化，降低了问题复杂度并保证整体优化效果。具有灵活适应性，能够根据市场需求、资源情况和环保要求动态调整生产计划和排放控制措施，提高资源利用率和生产效率。下层优化的实时监控和调整能力确保在生产过程中持续满足环保要求，同时利用科学的决策支持制定合理的生产计划和环保措施，满足环保法规要求，实现企业可持续发展。

主权项：1.一种计及环境承载的企业生产与污染排放的双层优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：1、构建上层优化模型1.1、确定目标函数：最大化利润：maximizeΣiPi-Ci*xi其中，Pi是第i种产品的销售价格，Ci是第i种产品的生产成本，生产成本包括原材料、能源、劳动力，xi是第i种产品的生产量，表示对所有产品进行累加；1.2、确定约束条件，包括市场需求约束、资源约束以及设备利用率约束，其中，市场需求约束为： Di是第i种产品的最低市场需求；Ui是第i种产品的最大市场需求；资源约束为： 其中，aij是生产第i种产品所需的第j种资源的单位消耗量，Rj是第j种资源的可用总量，表示对所有产品进行累加，表示任意；设备利用率约束为： 其中，bik是生产第i种产品所需的第k台设备的单位使用时间，Sk是第k台设备的总可用时间；2、构建下层优化模型2.1、确定目标函数:最小化污染排放总量： 其中，Ei是第i种产品的单位生产排放量，xi是第i种产品的生产量，来自上层优化的结果，Fl是第l种生产设备或工艺的单位排放量，cil为生产第i种产品所需第l种生产设备或工艺的使用量，表示对所有设备或工艺的使用量的累计；2.2、确定约束条件，包括生产计划约束、设备使用限制、总排放限制以及细分污染物排放限制，其中，生产计划约束为： 是上层优化确定的第i种产品的生产量；设备使用限制为： 其中，yl是第l种设备或工艺的总使用量；总排放限制为： 其中，T是允许的总排放量上限；细分污染物排放约束，包括气态污染物约束、液态污染物约束以及固态污染物约束，其中，气态污染物约束为： 其中，ei,SO2为生产第i种产品产生的SO2排放量，fll,SO2为第l种设备或工艺的SO2排放量，QSO2为SO2排放总量； 其中，ei,CO2为生产第i种产品产生的CO2排放量，fll,CO2为第l种设备或工艺的CO2排放量，QCO2为CO2排放总量； 其中，ei,NOx为生产第i种产品产生的NOx排放量，fl,NOx为第l种设备或工艺的NOx排放量，QNO为NOx排放总量；液态污染物约束，包括化学需氧量COD约束、生化需氧量BOD约束，液态汞约束以及液态铅约束，其中，化学需氧量约束为： ei,CO2为生产第i种产品产生的COD排放量，fl,COD为第l种设备或工艺的COD排放量，QCOD为COD排放总量；生化需氧量约束为： ei,BO2为生产第i种产品产生的BOD排放量，fl,BOD为第l种设备或工艺的BOD排放量，QBOD为BOD排放总量；液态汞约束为： ei,Hg为生产第i种产品产生的液态汞排放量，fl,Hg为第l种设备或工艺的液态汞排放量，QHg为液态汞排放总量；液态铅约束为： ei,Pb为生产第i种产品产生的液态铅排放量，fl,Pb为第l种设备或工艺的液态铅排放量，QPb为液态铅排放总量；固态污染物约束，包括粉尘约束、固态废物约束、固态汞约束以及固态铅约束，其中，粉尘约束为： ei,Dust为生产第i种产品产生的粉尘排放量，fll,Dust为第l种设备或工艺的粉尘排放量，QDust为粉尘排放总量；固态污染物约束为： ei,Waste为生产第i种产品产生的粉尘排放量，fl,Waste为第l种设备或工艺的粉尘排放量，QWaste为粉尘排放总量；固态汞约束为： ei,Hgsolid为生产第i种产品产生的固态汞排放量，fl,Hgsolid为第l种设备或工艺的固态汞排放量，为固态汞排放总量；固态铅约束为： ei,Pbsolid为生产第i种产品产生的固态铅排放量，fl,Pbsolid为第l种设备或工艺的固态铅排放量，为固态铅排放总量；3、优化模型使用混合整数线性规划或多目标优化，以最小化污染排放总量为目标，设定满足上层优化生产计划和资源分配的约束条件；4、迭代与反馈机制迭代优化：在实施过程中，定期评估上层和下层优化结果，根据实际情况进行调整，如果下层优化结果显示在当前生产计划下达到排放目标，则调整生产计划和资源分配的约束条件；反馈机制：使用紫外荧光分析仪对SO2排放量进行监测、使用非分散红外吸收法NDIR的CO2分析仪对CO2排放量进行监测、使用化学发光法的NOx分析仪对NOx排放量进行监测、使用分光光度计对COD进行监测、使用BOD分析仪对BOD进行监测、使用CV-AAS分析仪对液态汞进行监测、使用GFAAS分析仪对液态Pb进行监测、使用光散射粉尘监测仪对粉尘进行监测使用分析天平对废物质量进行测量、使用TD-AAS分析仪对固态汞进行监测、使用ICP-MS分析仪对固态铅进行监测，得到下层排放控制结果并反馈给上层，以便上层进行经济性策略修正，通过多次迭代，逐步逼近全局最优解，实现经济性和排放量的双重优化。

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