[發(fā)明專利]求解環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度問題的多目標(biāo)灰色預(yù)測演化方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010550313.X
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111783988A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡中波;代燦云;高聰;李政;徐新林
• 申請（專利權(quán)）人: 長江大學(xué)
• 主分類號: G06N3/12
• 分類號: G06N3/12;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 嚴超

本發(fā)明涉及一種求解發(fā)電機組的環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度問題的多目標(biāo)灰色預(yù)測演化方法及系統(tǒng)。在利用本發(fā)明求解環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度問題時具體包括以下主要步驟：種群初始化、種群繁殖、邊界處理、選擇操作、種群鏈更新、外部檔案集維護、終止迭代判斷。本發(fā)明引入了基于最大距離的領(lǐng)導(dǎo)者更新策略和基于稀疏方向的領(lǐng)導(dǎo)者指導(dǎo)策略來提高所獲得的非支配前沿的均勻性和廣泛性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及及一種電力系統(tǒng)環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度方法，具體涉及一種求解發(fā)電機組的環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度問題的多目標(biāo)灰色預(yù)測演化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度問題是在各發(fā)電機組間合理的利用現(xiàn)有的燃料能源和電力設(shè)備進行負荷分配，使總發(fā)電成本、總污染氣體排放量最小。從而最大限度的減少資源消耗和污染氣體排放，提高發(fā)電機組運行的經(jīng)濟性和環(huán)保性。

環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度問題可以定義為一個高約束非線性多目標(biāo)優(yōu)化問題。目前，針對環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度問題的研究已經(jīng)取得了巨大進展，解決該問題的方法大致可以分為三類：早期經(jīng)典優(yōu)化法，加權(quán)求和法和多目標(biāo)進化算法。首先，早期經(jīng)典優(yōu)化法通常通過將排放作為約束或作為整體調(diào)度問題目標(biāo)的加權(quán)函數(shù)來處理環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度問題。例如，采用了分段約簡法和三次單純形法相結(jié)合的線性規(guī)劃技術(shù)來解決該問題，等等。然而，這種方法未考慮兩個目標(biāo)之間的平衡關(guān)系。其次，不同目標(biāo)的線性組合作為加權(quán)和是解決環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度問題的另一種常用方法。該方法通過適當(dāng)?shù)某叨然瑢⒛繕?biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問題。這種方法一般采用固定形式的目標(biāo)函數(shù)。盡管這種方法很容易實現(xiàn)，但是它需要多次運行，通過改變權(quán)重來獲得非支配解。近十年來，隨著多目標(biāo)進化算法的發(fā)展，研究人員經(jīng)常使用多目標(biāo)進化算法同時處理含有兩個相互競爭目標(biāo)的環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度問題。使用多目標(biāo)進化算法求解環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度問題最早可以追溯到20世紀90年代。此外，進化算法已經(jīng)表明，它們能夠克服傳統(tǒng)方法的大部分缺點是由于進化算法是基于種群的優(yōu)化技術(shù)，可以在一次運行中找到多個最優(yōu)解。這一特性對于解決環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度問題很有吸引力，因為需要找到多個解決方案來形成非支配前沿。迄今為止，基于進化算法求解環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度問題的技術(shù)主要包括：基于遺傳算法的方法，基于粒子群的方法，基于差分演化的方法，混合方法和其他進化方法。盡管有很多關(guān)于環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度問題的出版物，然而，對于多目標(biāo)進化算法求解該問題的研究尚處于起步階段，依然存在很多不足，這些不足主要體現(xiàn)在所獲得的非支配前沿的均勻性，廣泛性和收斂性還不夠好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種求解環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度問題的多目標(biāo)灰色預(yù)測演化方法及系統(tǒng)。環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度問題是在各發(fā)電機組間合理的利用現(xiàn)有的燃料能源和電力設(shè)備進行負荷分配，使總發(fā)電成本、總污染氣體排放量最小。從而最大限度的減少資源消耗和污染氣體排放，提高發(fā)電機組運行的經(jīng)濟性和環(huán)保性。本發(fā)明在多目標(biāo)灰色預(yù)測演化算法中引入了兩個學(xué)習(xí)策略來提高所獲得的非支配前沿的均勻性和廣泛性。一個是基于最大距離的領(lǐng)導(dǎo)者更新策略，另一個是基于稀疏方向的領(lǐng)導(dǎo)者指導(dǎo)策略。此外，本發(fā)明利用特殊的約束處理技術(shù)來處理環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度問題的約束。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

第一方面，本發(fā)明提供一種求解環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度問題的多目標(biāo)灰色預(yù)測演化方法，包括以下步驟：

步驟1，根據(jù)實際發(fā)電機組情況，設(shè)置多目標(biāo)灰色預(yù)測演化算法所需的參數(shù)，所述參數(shù)包括：種群大小、問題維度、上下邊界、外部檔案集容量、最大迭代次數(shù)和差分閾值；

步驟2，種群初始化：基于灰色預(yù)測演化算法以及發(fā)電機組的環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度數(shù)學(xué)模型，初始化前三代種群，構(gòu)建初始種群鏈Pc＝{P1,P2,P3}以及外部檔案集；所述發(fā)電機組的環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度數(shù)學(xué)模型包括目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)；

步驟3，種群繁殖：基于外部檔案集中每個解的最大距離的領(lǐng)導(dǎo)者更新策略來更新個體領(lǐng)導(dǎo)者；從構(gòu)成種群鏈的三個種群中分別隨機選擇一個個體，計算任意兩個個體對應(yīng)維度的差的絕對值，若最大的絕對值大于差分閾值th，則使用均值灰色模型來產(chǎn)生新的個體；否則，使用基于稀疏標(biāo)記的領(lǐng)導(dǎo)者指導(dǎo)策略來產(chǎn)生新的個體；