基于不确定性的装配式建筑物流过程碳足迹测算与优化

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2020年国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上中提出了碳达峰、碳中和的战略目标,力争于2030年前二氧化碳排放量达到峰值,2060年前实现碳中和。建筑业作为国民经济的重要组成部分,对经济社会发展产生了重要影响。与此同时,为了促进建筑业绿色高质量发展,国家不断推进以装配式建筑为代表的新型建筑工业化。在现有装配式建筑碳减排的研究中,物流过程通常被认为是阻碍装配式建筑碳减排的重要因素,有研究显示装配式建筑物流过程碳排放比传统建筑物流碳排放增长超过20%。此外,由于装配式建筑外部环境和施工过程的复杂性,天气状况、机械故障、劳动效率变化等都会引发的时间规划变化,然而这种变化发生的概率难以准确估计。在现有装配式建筑物流过程优化研究中,较少考虑不确定因素对装配式建筑物流碳排放的影响。然而,由于不确定因素对预制构件运输时间和安装时间的影响,往往引起物流过程实际碳排放量与预测值发生偏差,影响物流过程碳排放目标的实现。因此,本研究以装配式建筑物流过程碳排放优化为研究目标,对装配式建筑物流过程各个环节进行梳理,分析总结影响装配式建筑物流碳排放的影响因素,并以运输时间和安装时间为不确定性因素,采用鲁棒优化方法建立考虑不确定性环境下装配式建筑物流过程碳排放优化模型。此外,通过一个简单的案例展示装配式建筑物流碳排放优化过程。为了验证所建模型的准确性和可靠性,本研究对装配式建筑物流过程进行模拟,建立离散事件仿真模型,并将离散事件仿真模型不确定下的碳排放结果与鲁棒优化算法计算的碳排放结果进行对比分析。本课题主要研究结论如下:(1)在准时运输和每星期配送一次的配送模式下,准时运输产生的物流碳排放比每星期配送一次产生的物流碳排放大。在准时运输和每星期配送一次的配送模式下,使用载重量较小的车辆进行预制构件的运输会增加物流碳排放。(2)在考虑运输时间不确定的物流碳排放优化模型中,物流碳排放和鲁棒性代价、鲁棒控制程度之间呈现曲线趋势。在考虑安装时间不确定的物流碳排放优化模型中,物流碳排放和鲁棒性代价与鲁棒控制程度之间呈现出线性关系。(3)鲁棒优化方法得到的装配式建筑物流碳排放优化结果比离散事件仿真模型得到的装配式建筑物流碳排放结果要大。这是因为鲁棒优化方法获得是较为保守的结果,使得优化结果对参数扰动不敏感。这确保了当运输时间或安装时间发生变化时,优化后所得到的物流碳排放依然能维持稳定。
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