1.一种自循环减碳系统的优化方法,其特征在于,所述自循环减碳系统包括:成本投入单元,用于种植防护林以减少碳排放、建设风力发电机以发电、治理沙尘改善土壤以种植经济作物;
采集单元,用于采集风力发电机的发电量;以及,经济价值自循环调控单元,用于针对成本投入、风机维护、经济作物价值和减碳经济价值进行调控,使所述自循环减碳系统获取最优的经济价值;所述自循环减碳系统产生的经济价值包括风机发电量、防护林减碳经济价值和经济作物价值;
所述自循环减碳系统还包括用于获取土壤监测参数的土壤监测单元,土壤监测参数共计八种,分别为含水量、容重、有机质、pH值、全钾、全氮、全硫和全磷;
所述优化方法包括:经济价值自循环调控单元采用野猪优化算法进行优化,以获取最优的经济价值;
野猪优化算法包括局部寻优和全局寻优,利用野猪算法局部寻优对土壤进行优化,对优化完的土壤通过监测指标综合判断土壤是否达到可利用价值;在对土壤进行局部寻优达到可利用价值后,再利用野猪算法全局寻优获取最优经济价值的路线,使经济价值最大化;
野猪算法局部寻优包括:
(1)构建目标函数:
其中,M表示整体上达标的土壤目标值,k表示土壤优化系数, 表示土壤的位置;
表示八种监测指标,α1,α2,α3,α4,α5,α6,α7,α8表示监测指标的权重;U表示监测指标乘以相应权重后的累加值;
(2)初始化土壤的监测指标;
其中,gbi表示土壤各个监测指标的上边界,fbi表示土壤各个监测指标的下边界,randi为0~1的随机数;i∈[1,8],表示有八个监测指标; 表示初始化每个监测指标的值,限制在上下边界的范围内;
(3)判断土壤监测指标是否合格;是,则对土壤监测指标实施群体攻击,群体攻击包括群体攻击策略和迫害攻击策略;否,则对土壤监测指标实施清扫策略;
(4)将当前土壤种植位置更新为步骤(3)寻优得到的位置;
(5)判断可种植地区是否达到最优,即目标值M是否满足可利用的范围[10,20]之间,若不满足,则重复上述步骤(1)至(4)继续寻优;
步骤(3)包括:
群体攻击策略:
其中, 是适宜土壤种植的新位置,na是随机整数, 是限制土壤种植的天气不利条件, 是当前整体的土壤位置, 是前一次迭代发现的达标土壤;
迫害攻击策略:
‑1
其中,Q1,Q2是‑1~1之间的随机优化系数, 表示将Q2限制在[e ,e]的范围内,f1是从1到最大搜索空间的随机数, 表示的是探索得到的土壤位置;
清扫策略:
其中,λ表示当前土壤位置的奇偶的阈值,若为偶数时,那么当前的土壤不具备可利用价值进行清扫;相反,则具备可利用价值;
步骤(4)包括:
野猪算法全局寻优包括:
最小化成本:
S1=N1*L1
S2=N2*W*L2
Cost=c1*x1+c2*S1+c3*S2+c4*x4其中,S1表示治沙面积,N1表示治沙带数量,L1表示每个治沙带的长度;
S2表示种植面积,N2表示种植带数量,W表示每个种植带的宽度,L2表示每个种植带的长度;
Cost表示成本,c1表示发电机成本,x1表示发电机数量,c2表示治沙成本,c3表示种植成本,c4表示风机维护成本,x4表示风机数量;
最大化利润:
Profit=p1*S2+α*x1
其中,Profit表示利润,p1表示经济作物收成增益,α表示减碳经济增益;
约束条件:
其中,e1、e2、e3、γ、f均为常系数,分别表示发电机的发电量、治沙能力系数、种植量系数、碳排放系数、减碳系数;Emax表示最大发电能力,Amax表示最大治沙,Bmax表示种植能力。
2.根据权利要求1所述的优化方法,其特征在于,种植的经济作物包括肉苁蓉、牧草、花生和核桃。
3.根据权利要求1所述的优化方法,其特征在于,步骤(3)中,土壤监测指标合格的条件3
包括:土壤含水量20%~30%;容重1.2~1.8g/cm;有机质含量0.8%~4.5%;pH值5.2至
6.8;全钾含量1%~2%;全氮含量大于1.5g/kg;有效硫含量6.6~265.1mg/kg,平均为(36.8±3.1)mg/kg;全磷含量0.10‑0.15%。
4.根据权利要求1所述的优化方法,其特征在于,土壤监测频率如上表所示。