[發明專利]基于改進NBI法的多目標機組組合優化方法

有效

• 申請號: 201710243273.2
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN107038489B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 劉新元;黃少偉;鄭惠萍;王晗;楊尉薇;陳穎;郝鑫杰;嚴正;王瑋茹;郝捷
• 申請（專利權）人: 國網山西省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G06Q10/02
• 分類號: G06Q10/02;G06Q50/06
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種基于改進NBI法的多目標機組組合優化方法，根據發電機機組參數構建出多目標機組組合優化模型，然后基于改進NBI法將模型中的多目標問題轉化為m個單目標問題，再根據線性化策略，對m個單目標問題中的二次不等式約束進行線性化處理，得到m個混合整數線性規劃問題，得到Pareto前沿上m個均勻分布的非劣解，并以其中的折衷解作為多目標機組組合優化結果。本發明降低了原有二次約束求解的復雜性，很大程度上減小了計算時間，提高了整體的計算效率。

技術領域

本發明涉及的是一種電力系統控制領域的技術，具體是一種基于改進NBI法的多目標機組組合優化方法。

背景技術

隨著電力工業的不斷發展，環境污染問題日益嚴峻，在電力生產過程中有必要對污染氣體的排放量進行控制。因此，作為電力系統調度運行重要環節的機組組合(unitcommitment，UC)也面臨著新的挑戰。傳統的僅以經濟成本最小為目標的機組組合問題中，忽略了機組污染氣體排放對環境的影響，以經濟成本最小求得的單目標最優解的污染氣體排放量可能很大，不利于節能減排。因此，隨著進一步研究，以經濟成本最小與污染氣體排放量最小為目標的多目標機組組合模型更具有應用價值，多目標機組組合模型的求解方法也有很多，包括拉格朗日松弛算法、結合優先順序法的智能算法等，最后可以求得一系列的Pareto前沿上的非劣解，進而選取折衷解作為最終機組出力的參考設置。

法線邊界交叉(NBI)法是求解復雜多目標問題的一種快速有效的方法。NBI法將多目標優化問題轉換為一系列的單目標優化問題求解，最終得到Pareto前沿上均勻分布的非劣解。應用NBI法進行求解時，所得Pareto前沿上的非劣解可以均勻分布，最大限度的描繪出Pareto前沿的分布情況。但是傳統NBI法由于在將多目標問題轉換為單目標問題時引入了二次約束，求解時間長，降低了求解效率。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種基于改進NBI法的多目標機組組合優化方法，降低了原有二次約束求解的復雜性，很大程度上減小了計算時間，提高了整體的計算效率。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明根據發電機機組參數構建出多目標機組組合優化模型，然后基于改進NBI法將模型中的多目標問題轉化為m個單目標問題，再根據線性化策略，對m個單目標問題中的二次不等式約束進行線性化處理，得到m個混合整數線性規劃問題，得到Pareto前沿上m個均勻分布的非劣解，并以其中的折衷解作為多目標機組組合優化結果。

所述的多目標機組組合優化模型，通過獲取發電機機組的各項約束參數構建得到，該模型以經濟成本最小與污染氣體排放量最小為目標，并根據改進NBI法中的線性化策略對其中的二次目標函數進行線性化處理，分別求解單目標條件下目標函數的最小值f_1min和f_2min，作為Pareto前沿的端點。

min F(x)＝{f₁(x),f₂(x)}

所述的多目標機組組合優化模型為：其中：目標函數的表達式為：f₁(x)為常規發電機組的一次能源消耗成本；a_i、b_i、c_i為機組i的成本系數；f₂(x)為發電機組的二氧化碳排放量；x_i，y_i，z_i為機組i的二氧化碳排放系數；為機組i在t時刻的有功功率；為機組i在t時刻的啟停0-1狀態變量，且表示機組處于開機狀態；S_i為機組的啟動成本；T代表時段數；N代表機組數。

所述的非劣解，采用優化工具對處理后的m個混合整數線性規劃問題進行求解得到。

所述的線性化處理，具體包括以下步驟：

1)改進NBI法將多目標問題轉換為m個單目標問題，即：