煤炭工业生态产业链优化研究

6.3.1　多目标优化模型的建立

（1）决策变量

在系统分析的基础上以敏感性因素为决策变量，构建煤炭工业生态产业链多目标优化模型。该模型以煤炭工业生态产业链SD模型识别出的敏感性因素为决策变量，对其进行优化求解，其他变量的取值均与SD模型取值一致。在SD模型中决策变量的取值（即优化前决策变量的值）如表6－3所示。通过对历史值和初始仿真值进行分析得到决策变量的取值范围，如表6－6所示。

由此可知，优化前决策变量x′的值（表6－3）和优化后决策变量x的范围（表6－6）是已知的；而且上述决策变量中，x_1i（i＝2，3，4，5）同比例变化，x_2i（i＝1，2，3，4，5）同比例变化，x₃₁单独变化，x_3i（i＝2，3，4，5）同比例变化，x_4i（i＝2，3，4，5）同比例变化，x_5i（i＝2，3，4，5）同比例变化。那么通过以下式子对决策变量进行转化：

表6－6　决策变量的取值范围

根据表6－3和表6－4，并且结合实际情况作相应的调整，得到：α₁∈［0.5，1.5］，α₂∈［0.5，1.5］，β1∈［0.8，1.2］，β2∈［0.8，1.2］，β3∈［0.8，1.2］，β4∈［0.8，1.2］。那么，此时将α₁、α₂、β1、β2、β3、β4转化为该模型的决策变量。

（2）目标函数

1）产业链总的经济效益最大。

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式中：P₁表示上游企业产值；P₂₁表示煤电企业产值；P₂₂表示煤化工企业产值；P₂₃表示煤冶金企业产值；P₂₄表示煤建材企业产值；B₁表示上游企业利润；B₂₁表示煤电企业利润；B₂₂表示煤化工企业利润；B₂₃表示煤冶金企业利润；B₂₄表示煤建材企业利润。

2）产业链总的污染排放量最小。

式中：E₁表示上游企业污染排放量；E₂表示下游企业污染排放量。

3）产业链中煤炭利用效率最低。

式中：C₁表示煤电万元产值能耗；C₂表示煤化工万元产值能耗；C₃表示煤冶金万元产值能耗；C₄表示煤建材万元产值能耗。

（3）约束条件

由上述决策变量的转化得出约束条件，式（6－11）、（6－12）和（6－13），其中式（6－13）分别表示上游企业、煤电企业、煤化工企业、煤冶金企业、煤建材企业的生产投资比例、科研投资比例与环保投资比例之和为1。