空間電力負(fù)荷預(yù)測(cè)小區(qū)用地分析(一)――模糊推理新方法和小區(qū)用地分析原理
核心提示: 空間電力負(fù)荷預(yù)測(cè),也稱小區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè),其概念最早是在1983年由美國(guó)的Wills提出,其定義為在未來(lái)電力部門(mén)的供電范圍內(nèi),根據(jù)規(guī)劃的城市電網(wǎng)電壓水平不同將城市用地按照一定的原則劃分為相應(yīng)大小的規(guī)
核心提示: 空間電力負(fù)荷預(yù)測(cè),也稱小區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè),其概念最早是在1983年由美國(guó)的Wills提出,其定義為在未來(lái)電力部門(mén)的供電范圍內(nèi),根據(jù)規(guī)劃的城市電網(wǎng)電壓水平不同將城市用地按照一定的原則劃分為相應(yīng)大小的規(guī)則的
空間電力負(fù)荷預(yù)測(cè),也稱小區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè),其概念最早是在1983年由美國(guó)的Wills提出,其定義為在未來(lái)電力部門(mén)的供電范圍內(nèi),根據(jù)規(guī)劃的城市電網(wǎng)電壓水平不同將城市用地按照一定的原則劃分為相應(yīng)大小的規(guī)則的(網(wǎng)格)或不規(guī)則的小區(qū)(可小到0.01km2),通過(guò)分析、預(yù)測(cè)規(guī)劃年城市小區(qū)土地利用的特征和發(fā)展規(guī)律,來(lái)進(jìn)一步預(yù)測(cè)相應(yīng)小區(qū)中電力用戶和負(fù)荷分布的位置、數(shù)量和產(chǎn)生的時(shí)間至IJ目前為止,空間電力負(fù)荷預(yù)測(cè)領(lǐng)域中,國(guó)內(nèi)外進(jìn)行小區(qū)土地使用分析的方法主要有3種:①解析的方法,即建立詳細(xì)的小區(qū)土地使用模型,仿真小區(qū)土地的使用變化過(guò)程,該模型的缺點(diǎn)是難以處理城市改造的問(wèn)題,故它不具有普遍意義,②頻域分析法,即通過(guò)專家或規(guī)劃人員輸入各小區(qū)對(duì)各類負(fù)荷的適應(yīng)性分?jǐn)?shù)值,直接確定將來(lái)小區(qū)新電力用戶的數(shù)量;③基于模糊邏輯的方法,即利用模糊集理論分析小區(qū)規(guī)劃年的用地性質(zhì)應(yīng)用模糊集理論對(duì)模糊命題進(jìn)行模糊推理時(shí),是用模糊關(guān)系表示模糊條件句,這樣將推理的判斷過(guò)程轉(zhuǎn)化為對(duì)隸屬度的合成及演算過(guò)程中指出Aw(x)=(1-w)V⑷和Aw(x)=A(x)w都是蘊(yùn)涵的形式采用了前一種蘊(yùn)涵形式進(jìn)行命題的賦權(quán),但該方法在很大程度上掩蓋了隸屬度的作用,不能滿足對(duì)推理前提加權(quán)的需要。本文采用后一種蘊(yùn)涵形式進(jìn)行命題賦權(quán),即對(duì)合取(邏輯交)命題有Aw(x)=A(x)w,而對(duì)析取(邏輯并)命題有,(尤)=1-(1-A(x))'這里0,等式左邊w表示權(quán)重,等式右邊w表示乘方顯然,當(dāng)A(x),0,1時(shí),它們都退化為二元命題當(dāng)采用合取命題表示時(shí),一個(gè)考慮前提賦權(quán)的了一種新的決策函數(shù):01區(qū)間內(nèi)的數(shù)值表示0表示完全不、適其中同地性質(zhì)和強(qiáng)度其中Am是論域U1中的模糊用語(yǔ),依此類推,Ai是論域Un中的模糊用語(yǔ),Bi是論域V中的模糊用語(yǔ)Wj=n對(duì)于MISO系統(tǒng)中的第i條規(guī)則,可用模糊關(guān)系Ri表示為:對(duì)于多規(guī)則模糊推理,可以采用各規(guī)則分別推理,則m個(gè)命題的累積模糊關(guān)系/表示為:最終的推理結(jié)果可表示為:從以上的m個(gè)條件命題中可以看出,如果每個(gè)1,2,…,n)基本元素?cái)?shù)目為g,并且論域V的基本元素?cái)?shù)目為h,則論域U將有g(shù)n個(gè)組合基數(shù),而模糊關(guān)系UXV將有g(shù)nh個(gè)組合基數(shù)假如每個(gè)基本集U/和V各有10個(gè)元素的話,則最終的關(guān)系uxv上將有10+ 1個(gè)組合,因此,需要建立的模糊關(guān)系規(guī)則數(shù)目將是巨大的,因而會(huì)出現(xiàn)“維數(shù)災(zāi)”
的現(xiàn)象然而,通過(guò)適當(dāng)選擇U1,U2,…,Un的基本元素可大大減少推理過(guò)程的計(jì)算量如果第i個(gè)命題是用析取命題表示的,則有:利用以上的模糊推理框架可以完成具有不精確的語(yǔ)言描述的系統(tǒng)的推理1.2清晰化決策方法基于以上的對(duì)前提加權(quán)的模糊推理得出的結(jié)果是一個(gè)模糊量,因而不能直接用于決策,還要采取合理的方法將模糊量轉(zhuǎn)換成精確量。,隸屬函數(shù)的平方可以看成新的權(quán)值,本文建立yi表示第i條規(guī)則推理結(jié)果在之間的離散值;-B.Cy')表示對(duì)應(yīng)離散點(diǎn)y'的隸屬度;*表示清晰化的決策2小區(qū)用地分析原理小區(qū)土地利用的時(shí)間和空間的變化同城市各類土地使用者對(duì)小區(qū)的優(yōu)劣性評(píng)價(jià)和適應(yīng)性評(píng)價(jià)結(jié)果有密切的關(guān)系其中,優(yōu)劣性的評(píng)價(jià)是指各類土地使用者對(duì)土地要求的共性部分的基本評(píng)價(jià);適應(yīng)性評(píng)價(jià)是指各類土地使用者帶有其特有土地使用要求的、有針對(duì)性的特殊評(píng)價(jià)。
空間電力負(fù)荷預(yù)測(cè)中的小區(qū)用地分析指的是,一方面根據(jù)不同負(fù)荷類別對(duì)小區(qū)使用條件的要求,對(duì)規(guī)劃期間準(zhǔn)備開(kāi)發(fā)的空地進(jìn)行優(yōu)劣排序和適應(yīng)性評(píng)價(jià),以確定各待開(kāi)發(fā)小區(qū)被開(kāi)發(fā)的次序和開(kāi)發(fā)強(qiáng)度,進(jìn)而確定電力用戶產(chǎn)生的時(shí)間和空間位置;另一方面,要通過(guò)對(duì)城市現(xiàn)有土地利用狀況的等級(jí)評(píng)價(jià)和規(guī)劃狀態(tài)下的等級(jí)評(píng)價(jià),分析城市現(xiàn)狀用地布局中存在的土地低效使用問(wèn)題,合理確定現(xiàn)有用地可能發(fā)生的土地置換(如承租能力高的商業(yè)取代承租能力低的工業(yè))和更新(如大的商業(yè)建筑取代小的商業(yè)建筑)的時(shí)間順序和開(kāi)發(fā)強(qiáng)度,從而為確定電力負(fù)荷的性質(zhì)和發(fā)展趨勢(shì)提供可靠的理論依據(jù),提供了小區(qū)土地使用模糊決策的原理邏輯推理-清晰化-規(guī)劃年~土地適應(yīng)性評(píng)價(jià)邏輯推理-清晰化4 -土地Iff評(píng)價(jià)優(yōu)價(jià)城市用地性質(zhì)和強(qiáng)度的模糊推理原理圖Fig.1Schematicdiagramoffuzzyreasoning 3小區(qū)空地開(kāi)發(fā)一新用戶預(yù)測(cè)的準(zhǔn)則與方法3.1模糊的小區(qū)土地分類適應(yīng)性評(píng)價(jià)矩陣的建立假設(shè)某個(gè)功能小區(qū)有N塊待開(kāi)發(fā)的地塊,其可開(kāi)發(fā)的土地性質(zhì)有L種。每一種土地性質(zhì)可以按照其適應(yīng)性程度的高低劃分為若干個(gè)等級(jí)(例如10個(gè)等級(jí)),根據(jù)隸屬函數(shù)的定義,適應(yīng)性程度可以用地,1表示完全適宜的用地,其間劃分為10個(gè)子區(qū)間,每個(gè)子區(qū)間都表示相應(yīng)的適應(yīng)性等級(jí)由于不同的土地使用性質(zhì),其適應(yīng)性評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)不同,因此,最終可以得到相對(duì)于不同用地性質(zhì)的適應(yīng)性評(píng)價(jià)矩陣,例如我們可以得到如下的NXL矩陣表示:其中ei6表示優(yōu)劣程度,其值越大表示對(duì)該地塊的偏好程度越高,因此它被開(kāi)發(fā)的時(shí)間越早,開(kāi)發(fā)的用地強(qiáng)度也越高3.4確定小區(qū)土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度的方法地的優(yōu)劣等級(jí)評(píng)價(jià)和對(duì)于不同用地性質(zhì)的適應(yīng)性評(píng)(Sij)(5)價(jià),它們之間可用如下的非線性關(guān)系表示:其中s,j6表示第i個(gè)地塊對(duì)第j類用地的適應(yīng)性。
準(zhǔn)則1對(duì)于每一類用地性質(zhì)(如j類),適應(yīng)性有一個(gè)最小的閾值S'如果某小區(qū)對(duì)于某類用地適應(yīng)性評(píng)價(jià)的結(jié)果小于此閾值,則此地塊不可能轉(zhuǎn)換為此類用地性質(zhì)。
推論1對(duì)于一個(gè)負(fù)荷為零的空地塊,如果對(duì)幾類用地適應(yīng)性評(píng)價(jià)的結(jié)果均小于相應(yīng)的閾值,則該地塊保持空地的用地性質(zhì)不變3.2確定小區(qū)用地性質(zhì)的準(zhǔn)則由于待開(kāi)發(fā)用地向不同用地性質(zhì)轉(zhuǎn)換時(shí),按價(jià)值規(guī)律,其轉(zhuǎn)換目標(biāo)應(yīng)該是能發(fā)揮其最大效益的用地類型。由于價(jià)值的作用,不同用地性質(zhì)的同一等級(jí)的用地評(píng)價(jià),其土地使用產(chǎn)生的效益不可能相同,因此必須建立效益相等的分級(jí)對(duì)應(yīng)圖,如所示。
3級(jí)|4級(jí)|5級(jí)|6級(jí)|7級(jí)|8級(jí)|9級(jí)| 3級(jí)|4級(jí)|5級(jí)|6級(jí)I7級(jí)|8級(jí)|9級(jí)|10級(jí)| 5級(jí)|6級(jí)I 7級(jí)|8級(jí)|9級(jí)|1)級(jí)| 2級(jí)|級(jí)|4級(jí)|5級(jí)|6級(jí)|7級(jí)| 8級(jí)|9級(jí)不同用地性質(zhì)分級(jí)價(jià)值評(píng)定圖準(zhǔn)則2如果幾類用地適應(yīng)性評(píng)價(jià)的等級(jí)相當(dāng)(例如C1,R,I2,S),且向幾類用地的轉(zhuǎn)換都可能發(fā)生時(shí),則從“優(yōu)地優(yōu)用”的城市規(guī)劃原則出發(fā),將該地塊歸為承租能力較高的用地性質(zhì)的集合例如用地選擇的順序依次為C*R*>S3.3確定土地開(kāi)發(fā)時(shí)間順序的準(zhǔn)則城市土地的開(kāi)發(fā)從發(fā)揮用地的作用和效益出發(fā),必然是好的用地使用得越早,其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益越高因此,根據(jù)多因素的分析和判斷推斷出每個(gè)小區(qū)地塊的優(yōu)劣順序,就可以根據(jù)土地的需求量,確定各小區(qū)用地開(kāi)發(fā)的時(shí)間順序和開(kāi)發(fā)的最可能的速度。
假設(shè)根據(jù)多因素的模糊邏輯關(guān)系,推斷出各待開(kāi)發(fā)小區(qū)的優(yōu)劣等級(jí)評(píng)價(jià)矩陣元素可用間的數(shù)值表示,則優(yōu)劣性的評(píng)價(jià)結(jié)果如下:從規(guī)劃的實(shí)際出發(fā),同一類型的用地,其開(kāi)發(fā)強(qiáng)度也可分成幾個(gè)等級(jí)(例如10個(gè)等級(jí)),這些等級(jí)仍然可以用區(qū)間的數(shù)值表示小區(qū)開(kāi)發(fā)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的數(shù)值是由小區(qū)用地的優(yōu)劣性和對(duì)某種類型用地的適應(yīng)性兩方面的評(píng)價(jià)來(lái)確定的,可近似采用線性加權(quán)的方法,即分別確定土地優(yōu)劣性和各類用地適應(yīng)性的權(quán)值W1和W2,且滿足如下的條件:即可確定待開(kāi)發(fā)土地的負(fù)荷強(qiáng)度等級(jí)和發(fā)展速度。
4小區(qū)土地置換和更新預(yù)測(cè)的規(guī)則與方法4.1模糊的小區(qū)用地適應(yīng)性評(píng)價(jià)矩陣的建立在小區(qū)土地置換和更新預(yù)測(cè)中,需要分別建立現(xiàn)狀用地適應(yīng)性評(píng)價(jià)矩陣Sc和規(guī)劃年用地適應(yīng)性評(píng)價(jià)矩陣So其適應(yīng)性矩陣的形式和空地開(kāi)發(fā)適應(yīng)性評(píng)價(jià)矩陣形式相同。
4.2確定小區(qū)土地置換或更新的規(guī)則假設(shè)土地適應(yīng)性評(píng)價(jià)值經(jīng)適當(dāng)轉(zhuǎn)換后可反映土地的價(jià)值,即土地的價(jià)值可用適當(dāng)?shù)倪m應(yīng)性值來(lái)表示,并假設(shè)土地的現(xiàn)狀利用價(jià)值為L(zhǎng)u(x,y,t)(該值主要依靠有豐富經(jīng)驗(yàn)的房地產(chǎn)專業(yè)人員評(píng)估給出),土地的現(xiàn)狀價(jià)值評(píng)價(jià)為L(zhǎng)v(x,j,t),土地的規(guī)劃價(jià)值為L(zhǎng)P(x,y,t+1),其中x與j表示地塊的位置坐標(biāo),t表示評(píng)價(jià)的起始時(shí)間,t+1表示規(guī)劃目標(biāo)年則土地的現(xiàn)狀利用價(jià)值高于(等于)土地的現(xiàn)狀價(jià)值和規(guī)劃年的土地價(jià)值,該用地也將保持原有的用地狀態(tài)不變(“>”對(duì)應(yīng)于過(guò)度開(kāi)發(fā)狀態(tài),“=”對(duì)應(yīng)于穩(wěn)定平衡狀態(tài))則土地的現(xiàn)狀利用價(jià)值低于其規(guī)劃年的土地價(jià)值,但高于其土地的現(xiàn)狀價(jià)值,該地塊初始狀態(tài)將保持不變,其用地特征有可能在中間年發(fā)生改變則土地的現(xiàn)狀利用價(jià)值低于其現(xiàn)狀價(jià)值和規(guī)劃年的土地價(jià)值,因此,其用地特征最可能發(fā)生改變。
0表示t時(shí)刻土地發(fā)生更新的閾值,則當(dāng)AL>L⑴時(shí),該地塊C*,其中C*為可能發(fā)生用地變更的地塊集合(是否發(fā)生土地置換還要根據(jù)優(yōu)化土地的需求量和其他地塊的優(yōu)劣順序)L(t)將根據(jù)實(shí)際規(guī)劃的土地投放量近似確定4.3確定小區(qū)土地置換或更新時(shí)間的方法小區(qū)土地置換或更新時(shí)間的確定方法同空地開(kāi)發(fā)時(shí)間順序的確定原貝IJ. 4.4確定小區(qū)土地置換或更新強(qiáng)度的方法小區(qū)土地置換或更新強(qiáng)度的確定方法同空地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度的確定方法。
5結(jié)論本文提出了一種在知識(shí)不完備的情況下,計(jì)及前提重要性權(quán)重的基于模糊邏輯的近似推理和決策新方法,該方法為復(fù)雜系統(tǒng)的推理和決策提供了有力的工具建立了規(guī)劃年城市土地開(kāi)發(fā)和城市土地改造預(yù)測(cè)的基本原理。該原理充分反映了專家的推理和決策過(guò)程,為城市配電網(wǎng)規(guī)劃人員完成規(guī)劃年城市土地高分解條件下小區(qū)土地開(kāi)發(fā)時(shí)間、使用性質(zhì)和最佳使用強(qiáng)度的分析任務(wù)提供了一套系統(tǒng)的指導(dǎo)理論本文方法適合于中短期城市配電網(wǎng)規(guī)劃的空間電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的小區(qū)用地分析工作在本文續(xù)篇(第二部分)中將用一個(gè)實(shí)例加以說(shuō)明

責(zé)任編輯:電小二
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