[發明專利]一種環保島系統設計的聯合尋優協同優化方法

在審

• 申請號: 202110506923.4
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113379190A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 鄭松;顏子旭;葛銘;鄭小青;包巍
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明公開了一種環保島系統設計的聯合尋優協同優化方法，在協同優化方法框架內，環保島系統由一個系統級和三個子學科級構成，系統級為脫硝、脫硫、除塵三部分運行成本之和最小，噴氨量、電場電壓、石膏漿pH值與循環泵臺數等約束形成了三個子學科的優化問題。優化步驟如下：初始化相關參數，確定近似模型利用確定好的近似模型，擬合逼近各學科在系統級的一致性約束函數，系統級在擬合約束下進行尋優。采用動態尋優策略，經過多次迭代，滿足全局階段收斂條件，進而進入局部階段求解，最終滿足局部收斂條件，精確收斂至全局最優解。本發明可以有效的解決其易收斂于局部解，迭代次數過多等問題，同時在精度上也得到相應的提高。

技術領域

本發明涉及優化算法應用技術領域，具體涉及一種環保島系統設計的聯合尋優協同優化方法。

背景技術

環保島系統設計優化其目標是在滿足相關工藝約束的同時，使系統級目標即脫硫、脫硝、除塵三部分的運行成本之和最小。協同優化(CO)方法是斯坦福大學Kroo等提出的一種解決復雜優化問題的有效算法，其基本原理是按照一定特性將一復雜問的目標函數分解成簡單的子目標函數，各子學科在自身的約束下并行求解，系統級綜合考慮其它子目標函數的結果，協調子學科之間的不一致性，最終使子目標函數之間的優化結果能夠一致，獲得最優的結果。標準的協同優化算法雖然能提高復雜問題的優化效率，但其獨特的二級優化結構也存在一定的局限性，目前，針對標準CO中系統級一致性約束的表述形式導致求解困難的情況，很多學者從近似方法入手，采用響應面方法簡化模型的復雜度，一定程度上，響應面協同優化確實提高了求解效率，但同時也帶來了優化不穩定與求解精度不足的問題。

如中國專利CN110751292A，公開日2020年2月4日，一種基于遺傳算法的云制造多視角協同調度優化方法，用于從用戶、制造企業和制造平臺三個視角的相關屬性優化調度方案，用戶的相關屬性包括時間、成本和可靠性，制造企業的相關屬性包括外包，制造平臺的相關屬性包括能耗，基于遺傳算法的云制造多視角協同調度優化方法，包括：采用三角模糊數表示時間、成本、可靠性和能耗的模糊屬性值，以時間、成本、可靠性和能耗的模糊屬性值以及外包建立FMILP模型；利用基于區間直覺模糊熵權法的遺傳算法求解FMILP模型。其從用戶、制造企業和制造平臺三個視角優化調度方案，并且采用區間直覺模糊熵權法設置FMILP模型的相關參數，以得到更優的調度方案。但是其存在易收斂于局部最優、收斂速度慢等問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：目前的協同優化方法存在易收斂于局部最優、收斂速度慢的技術問題。提出了一種能夠有效的解決傳統協同優化方法易收斂于局部最優、收斂速度慢的問題，減少了系統的迭代次數，提高了優化精度的環保島系統設計的聯合尋優協同優化方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案為：一種環保島系統設計的聯合尋優協同優化方法，包括如下步驟：

S1：初始化相關參數，確定近似模型；

S2：將n_s組系統級設計值分別傳遞給脫硝子學科、脫硫子學科和除塵子學科，求得各子學科的n_s組最優目標值；

S3：采用近似方法對n_s組系統設計值和對應的子系統最優解進行擬合，得到一致性約束的近似模型，對系統級進行求解；

S4：判斷是否滿足全局收斂條件，若不是，采用動態尋優策略改變采樣范圍，生成新的采樣點作為設計變量期望值，返回步驟S2；若是，則進行步驟S5；

S5：進入局部優化階段，以步驟S3求得的最優解作為局部優化的初始點，按照局部優化的優化方法進行求解，直至滿足局部收斂條件，得到全局精確的最優解。將環保島系統運行成本優化問題結合協同優化算法，按照污染物脫除的種類分成三個學科級優化和一個系統級優化。其中，學科級優化分別為脫硫、脫硝和除塵三個部分，各學科級的約束條件分別為各污染物的排放濃度和相關脫除設備運行工況的約束，系統級優化的目標函數為脫硝、脫硫和除塵三部分運行總成本，對步驟S3求得的最優解按照局部優化的優化方法進行進一步的求解，等到的解為全局精確的最優解。