2022年美赛B题-水电共享-F奖论文分享及思路解析

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题目要求
一、建立一个模型,提出一组固定的水供应和需求条件,分析两个大坝(鲍威尔湖和米德湖)的运营:当米德湖的水位为M,鲍威尔湖水位为P时

1.每个湖应该抽取多少水满足规定的需求?
2.如果没有额外的水供应,需要多久,需求才能得到满足?
3.随着时间推移,必须提供多少额外的水来确保满足固定的需求。
二、使用问题一的模型提出最佳的方法,解决农业、工业、住宅使用和电力生产这4者之间的竞争利益。说明解决利益的标准。

1.如何分配两个湖的水,解决农业、工业、住宅和电力之间的竞争利益?并提出最佳的方法。
2.详细说明使用的什么标准去解决的利益
三、建立模型解决,如果没有足够的水来满足水和电的需求,应该做什么?

四、在以下条件下,说明问题

1.农业、工业、住宅对水和电的需求会随时间的推移而变化,当人口、农业、工业增加或减小,会发生什么?
2.可再生能源的比例超过预想值时,会发生什么?
3.额外实施了节水节能措施时,会发生什么?
五、写一到二页的文章,代表解决方案,提出你的看法,适合在《干旱与渴》上发表。
摘要:

近年来,美国西部遭受了一场前所未有的严重干旱,鲍威尔湖和米德湖的水已经不再充足了。如何合理配置给周边农业、工业和住宅的水电,已成为一个迫切需要解决的问题,这正是本文的主要目的。首先,我们从像往常一样供水充足时的正常情况开始。由于现实的复杂性,我们将整个水的分配过程抽象成一个严格而有序的系统。每个参数都经过了仔细的考虑,并制定了几个适当的约束条件,以便尽可能接近实际情况。其次,为了准确地测量五种状态的缺水和发电造成的损益,我们采用了许多有效的方法,如分配系数法来构造一组合适的函数。为了典型地反映缺水对每个状态的严重影响,我们使用分析层次过程(AHP)来帮助我们进行全面的合作。

其次,我们对水源、水电比例等各种可靠的统计数据进行了细致的评价,提出了在优先用水的前提下的优化供电策略。在此基础上,我们决定采用双层规划算法,它考虑了上层供水不足所造成的损失,并考虑了下层剩余发电的收益。值得一提的是,我们使用粒子群优化(PSO)算法,在每次迭代中找出每一层的最优解。我们的模型具有较强的适用性的优势。当复杂的情况发生变化时,我们只需要相应地调整一些参数,以得出可靠的结论。例如,干旱的发生意味着水库的初始水位将会下降,其变化都在我们的模型的控制范围内。在处理这一情况时,我们利用基于时间序列分析的ARIMA来预测两个水库未来的月水位变化,这使我们能够更多地评价情况

关键词:双层编程粒子群优化评价措施油层运行

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