基于PLUS-InVEST模型的碳储量时空演变与预测模拟

城市化的快速推进导致生态空间萎缩、景观破碎化等问题,极大降低了城市生态系统的碳存储能力。在此背景下,探究城市碳储量的时空演变特征、未来变化趋势及与景观格局的空间关联性意义重大。以深圳市为研究对象,基于2000—2020年土地利用数据,耦合PLUS-In VEST模型对土地利用和碳储量的时空演变进行分析。设定多种情景发展模式,对不同模式下土地利用和碳储量的变化进行预测模拟。最后,结合双变量空间自相关分析碳储量与景观格局的关联性及空间集聚特征。结果表明:1)2000—2020年深圳市碳储量呈下降趋势,耕地、林地等生态用地向建设用地的转换是区域碳储量下降的根源;2)未来3种情景下的碳储量和生态用地面积均明显下降,其中生态优先情景下碳储量下降最少;3)在高度城市化区域,碳储量与生态面积、景观破碎度均呈正相关关系,三者综合指数的空间布局特征与人类活动的开发程度息息相关。研究结果为土地紧缺的城市实现低碳高质量发展提供依据和参考。

基于MILP的用户光储系统储能配置场景适应成本分析

针对联网用户侧光储系统的储能容量优化配置问题,采用K⁃means聚类算法和聚类数判断指标筛选典型光伏出力场景集合用于储能规划,分析在不同光伏出力场景下因储能容量缺额或容量冗余产生的场景适应成本;以总场景适应成本最小为目标建立储能容量配置和运行优化的混合整数线性规划模型,优化决策用户光储系统的储能容量配置及运行策略;分析低谷电价与富余光伏倒送价对储能容量配置和运行策略的影响。算例结果表明,模型可计及光伏出力不确定性,优化规划储能容量,并场景化细粒度衡量储能规划方案应对光伏出力变化的经济代价,为用户侧储能投资提供更高效的决策支持。

基于FLUS模型的县域土地利用变化模拟与扩张分析

为探究未来土地利用变化空间格局演变特征,在模型精度验证的基础上,采用FLUS模型、马尔可夫链(Markov chain)、空间叠加分析、核密度分析等方法,设置了自然发展、政策约束两种情景,模拟了2025年祥云县土地利用变化,并分析了不同地类扩张的空间格局特征。结果表明:自然发展情景下,建设用地主要在道路沿线及建成区周围呈填充式及边缘式扩张,且集中分布在坝区,山区分布较少,新增耕地分散在山区离河流较近区域,新增林地主要分布在研究区北部、东部山区,新增其他土地分布在研究区南部山区已有其他土地周围,草地、水域的扩张数量较小,园地无扩张现象。政策约束情景下,不同地类扩张区域的核密度高值区、聚集度在空间上存在分异,建设用地向基本农田蔓延的趋势得到遏制,总体呈集约式增长模式,其他地类的扩张特征与自然发展发展情景基本一致,生态红线保护区内土地利用扩张得到控制。该研究可为未来祥云县国土空间格局优化及土地集约节约利用提供参考。

城市社区足球场地布局选址与多情景优化模拟——以西安市主城区为例

基于西安市主城区社区、学校和社区足球场等数据资料,综合运用数理统计、空间分析、情景分析等方法,探析了社区足球场的多维供给特征和供需关系,并提出优化发展建议。研究发现:(1)西安市主城区社区足球场涵盖边缘型、相邻型、内含型3种选址类型和多种场地类型,依托公建公营、民建民营、公建民营3种投资运营方式,呈现9种途径融入空间规划建设。(2)场地数量于2015年始急剧增加,空间上呈“东北—西南”走向的“多点分散”分布格局,具有明显的区域差异。(3)全域整体上看,社区足球场点分布与社区密度匹配度较低,集中在社区密度中低值区域,存在较多服务盲区,供需匹配效率较低。(4)综合对比分析城市足球场与社区居民的供需关系,提出“社区足球场精准增建+高校足球场联动开放+中小学足球场动态开放”的优化发展建议。

基于政策导向的岷江流域土地利用模拟及生态系统服务价值评估

有效测度与评估生态系统服务价值对制定生态补偿和土地整治政策、提高人类福祉具有重要意义。以岷江流域为研究区,基于2000、2010、2020年三期土地利用数据,运用PLUS模型和生态系统服务价值动态当量法对2030年研究区生态系统服务价值进行定量评估,并在充分考虑耕地保护中耕地质量这一关键性指标作为导向的基础上形成政策导向情景,与自然发展情景下的生态服务价值模拟进行比较分析。结果表明:(1)2030年不同情景下岷江流域土地利用空间分布格局基本一致,但土地利用变化呈现不同趋势。政策导向情景下建设用地面积增速得到有效控制,林地草地面积由减转增,耕地面积降速明显减缓,并且与自然情景相比有90.94 km2的平均等别以上耕地得到了有效保护,耕地质量得到有效保障;(2)2030年自然发展情景下岷江流域生态服务价值为1334.59亿元,政策导向情景下其生态服务价值为1347.65亿元,在空间上整体呈现北部与西南部高,中部与东南部低的态势。政策导向情景下生态服务价值变化冷点范围及浓度与自然发展情景相比显著降低,价值损失得到有效缓解;(3)耕地和林地的相互转化是未来岷江流域ESV损益的主要贡献来源,政策导向情景下耕地转向建设用地的贡献率与自然情景相比显著降低,仅为4.3%。研究结果可为岷江流域生态文明建设和可持续发展战略制定提供理论参考与辅助决策。

考虑配电网静态电压稳定性的微电网优化配置

考虑到风机、光伏两种分布式电源出力在时间上具有互补的特征,利用储能装置功率双向流动的特点,将可再生能源和储能装置以微电网的形式接入配电网实现可再生能源的高比例接入。对现有的配电网静态电压稳定性指标进行改进,以配电网的静态电压稳定性和运行经济性为目标研究微电网系统的定容选址问题。采用基于K-means++方法的多场景技术处理可再生能源出力不确定性问题,针对配电网不同地区的可再生能源出力特点,计算出风光储三种装置不同的最佳容量配置比例。对平衡优化器(equilibrium optimizer,EO)算法进行改进,利用Tent映射产生的混沌序列代替随机生成的初始种群,根据拥挤度和非支配排序实现多目标问题寻优。最后,在由三种地形组成的IEEE 33节点系统和PG&E-69系统中验证了所提模型和算法的有效性。

基于改进Markov-CA模型的黄土高原土地利用多情景模拟

土地利用/覆被的时空变化研究能为区域生态环境恢复和生态系统集成管理提供科学支持。集成Logistic回归模型、改进的Markov与FLUS模型模拟黄土高原2020—2050年3种典型情景土地利用变化。发现各情景土地利用面积变化及空间置换转移主要集中在农用地、草地和城镇用地;历史趋势延续情景下农用地减少15205 km^(2),草地、城镇用地分别增加2742 km^(2)和16007 km^(2);生态保育管护情景中草地增加7076 km^(2),林草用地增长存在权衡关系(r_(主要林地-草地)=-0.66),在典型区域的生态恢复管理中应加以重视;城镇发展建设情景中农用地减少20256 km^(2),城镇用地增加22032 km^(2),变化均达到极值,其中,南部城镇扩张与农用地减少存在强权衡关系(r_(农用地-城镇用地)=-1)。改进的Markov-FLUS模型适用于黄土高原地区的土地利用模拟,情景分析可有效揭示区域生态保护与城镇扩张的阈值变化,为区域土地利用政策权衡管理和水土保育提供科学依据。