流域初始水权分配的主从递阶双层优化方法

依托“流域-地区-行业”层次的初始水权分配模式,“流域-地区”层次影响制约“地区-行业”层次的初始水权分配,“流域-地区”和“地区-行业”层次的初始水权分配共同影响流域综合效益。现有研究主要聚焦“流域-地区”或“地区-行业”层次的初始水权分配,但将两个层次集成进行初始水权分配仍有待深化研究。为此,构建主从递阶双层优化方法,开展流域初始水权分配研究。具体可表述为:①针对“流域-地区”层次,建立流域综合效益优化函数与约束条件。构造适应性诊断准则和空间均衡性诊断准则,嵌入流域综合效益优化函数中,提高地区之间初始水权分配与经济社会发展的适应性、流域分水的空间均衡性。②针对“地区-行业”层次,建立地区综合效益优化的非线性目标规划模型,保障行业发展用水需求。并构造匹配性诊断准则嵌入非线性目标规划模型中,提高地区不同行业初始水权分配与行业发展的匹配性。③集成“流域-地区”和“地区-行业”层次,应用主从递阶双层优化方法,开展黄河流域初始水权分配实践探索。研究得出:通过黄河流域初始水权分配方案设计,得到黄河流域涉及省区水权分配比例与其经济社会发展综合指标加权值比例的比值,其中,内蒙古-陕西、陕西-宁夏、宁夏-山西、山西-河南、河南-甘肃、甘肃-青海、青海-山东分别为0.84、1.45、0.84、1.08、1.19、1.77、1.02,满足适应性诊断准则。黄河流域初始水权分配的基尼系数为0.10,属于“空间均衡度很高”,满足空间均衡性诊断准则。黄河流域涉及省区不同行业的水权配置与行业发展的匹配度均超过0.90,属于“高度匹配”。同时,黄河流域经济、社会、生态效益优化函数对应的满意度分别达到0.946、0.943、1.000,黄河流域涉及省区的经济、社会、生态效益优化函数对应的满意度均超过0.90。结果表明,该方法能够有效破解流域初始水权分配难题。为保障流域初始水权分配方案的有效落实,必须强化水资源刚性约束和双控行动,提升流域水利科技创新能力,推进流域产业用水结构合理化与产业结构高级化。

应用递阶优化的方法优化露天矿开采程序

以系统工程理论为指导,结合露天矿生产中存在的实际问题,提出了递阶优化的方法,即通过分范围、分目标、逐步深入的方法实现露天矿开采程序的优化,并对安家岭露天矿首采区的开采程序进行了多方案设置及技术经济评价.结果表明,在原设计前期900m工作线基础上采用陡帮开采方式对4煤以下采区南帮向里收缩200m,为当前条件下的最优开采方案.

基于代理技术的广域源-荷双层递阶协同优化调度模型

广域民用负荷参与需求响应目前已成为促进风电消纳的新途径,然而广域民用负荷的调节时序特性复杂,使其在电网层的优化调度中难以对广域民用负荷进行直接调度。为此,提出了一种基于代理技术的广域源-荷双层递阶协同优化调度模型。在负荷代理分区聚合广域民用负荷的基础上,上层(电网调度层)模型基于负荷代理内聚合负荷的简化调节能力,考虑负荷调节时序的不确定性,协同优化风电、常规电源和负荷代理的初始调度计划;下层(负荷代理层)模型考虑民用负荷个体的调节性能约束,以与负荷代理的初始调度计划偏差最小为目标,优化得到民用负荷个体的调度计划;在上、下层模型之间引入递阶协同优化环节,将下层模型的优化解反馈传递给上层模型,以修正风电场、常规电源的初始调度计划,形成最终广域源-荷调度方案。算例仿真结果验证了所提模型的有效性和优越性,表明所提模型能在保证优化效果的同时显著提升求解效率,为广域民用负荷直接参与电网优化调度提供一种切实可行的解决思路。

基于主从递阶决策模型的TRM评估

市场化环境下的电能交易可能引起系统潮流的频繁变化,系统运行不确定性增大,支路过负荷、节点电压越限等故障发生的可能性更大,因此对评估电网功率传输能力提出了更高要求,特别是如何有效评估输电可靠性裕度(TRM),对于电力市场的安全、可靠、经济运行具有重要意义。文中引入至少输电容量的概念,综合考虑了系统中的不确定因素,构建了基于主从递阶决策的TRM 双层优化模型,并给出了求解该模型的一种简便、实用的方法。最后通过对IEEE 118节点系统进行数据仿真,说明了该模型的合理性和有效性。

基于递阶遗传算法的多旅行商问题优化

旅行商问题是一个经典的NP问题,对多人旅行商问题的求解则更具有意义。为了解决所有旅行商路径总和最小为优化标准的多旅行商一类问题,提出了一种递阶遗传算法和矩阵解码方法。该算法根据问题的特点,采用一种递阶编码方案,此编码与多旅行商问题一一对应。用递阶遗传算法优化多旅行商问题无须设计专门的遗传算子,操作简单,并且解码方法适于求解距离对称和距离非对称的多旅行商问题。计算结果表明,递阶遗传算法是有效的,能适用于优化多旅行商问题。

一类非线性两层规划问题的递阶优化解法

提出一种求解一类非线性两层规划问题的新方法.通过引入解耦向量将非线性两层规划问题分解为独立且易于求解的子问题,利用两级递阶结构第1级求解若干优化的子问题,而在第2级利用第1级求解的结果调整解耦向量.所提出的方法借助于分解-协调原理并按迭代方式最终求得问题的最优解.对于含整数的规划问题,通过连续化处理后也可按该方法方便地求解.算例表明所提出的算法是简便而有效的.

基于递阶进化规划的RBF网络设计新方法

针对RBF神经网络的特点 ,提出一种递阶进化规划算法 ,利用此方法同时对网络的拓扑结构和网络参数 (权值、隐节点中心和形状参数 )进行优化 ,克服梯度算法需要求导且易陷入局部极小的弱点 ,分别对单入单出和多入单出非线性函数的建模问题进行了仿真 。

多级递阶工程结构系统抗地震设计的全局优化

多级递阶工程结构系统是复杂工程项目的主要工程结构依照功能逻辑关系所构成的多层次分支结构系列,表征了常见建设项目的一般性分布。以结构设防烈度为决策变量、地震灾害的多级设防为工程背景,建立了该系统全局优化的数学模型;考虑到系统的结构特点和目标函数的离散性,提出二个层次的优化计算方法,其中递级凝聚法用于大系统建模分析,改进的离散型共轭梯度法和改进的离散型 Lagrange 直接法分别执行具体的最优或次优化计算;算例讨论了复杂项目在抗震设防标准、工程造价和总投资分配方面的优化决策。上述概念、原则与方法为复杂工程的系统化设计、土木工程问题的科学决策提供了理论分析的基础。

大规模地面水-地下水系统递阶模型与优化算法综述

本文简要介绍了大系统递阶模型的建模思路,提出了大规模地面水-地下水系统分解的几种方法,如按系统的功能分解方式、按行政管理区划的分解方式和重叠分解方式等。阐述了线性大规模系统递阶模型与非线性大系统递阶模型的分解-协调技术和分解-聚合技术。文末简单讨论子借助专业知识的优化技术和今后的发展趋势。

考虑日前调峰分配和流量波动平抑的梯级水电双层优化调度

反调节水库平抑下泄水流波动,为上游水电站参与电网深度调峰提供支撑,有利于电网消纳高渗透率间歇性可再生能源,且上游电站增泄流量亦提高反调节水电站出力,实现多赢增效。建立了梯级水电上游调峰电站和下游反调节水库的协调调度模型,包含日前调度层和实时调度层。日前调度中优先安排上游电站调峰出力,应用滑动平均滤波方法平抑调峰非恒定流,以实现反调节水库在满足库水位、下游河道断面流量等约束下平稳泄流,并对滤波参数及日前调峰计划滚动调整以免约束破坏。实时调度侧重于跟踪并及时修正实时运行与日前计划的较大偏差,确保日前计划的顺利执行。最后以某梯级水电站为例,通过Matlab编程仿真表明:所提策略对指导调峰?反调节水库的联合运行具有较强实用性。

最优化理论与方法课程教学改革举措

为了提高最优化理论与方法课程教学效率和质量,培育中国特色社会主义事业合格建设者和可靠接班人,文章首先介绍了最优化理论与方法课程特点,然后分析了最优化理论与方法课程教学现状,最后提出了最优化理论与方法课程教学改革举措,包括知识整合与系统优化、递阶引导与创新思维、直观教学与本质揭示、学科交叉与知识融合。

基于卷烟生产计划优化的HPP框架及总生产计划模型

为解决卷烟生产计划优化问题,根据卷烟生产工艺及产品特点,基于递阶生产计划(Hierarchical Production Planning,HPP)方法设计了卷烟生产计划的分层优化框架。该框架包括3层,最上层为总生产计划层,确定较长周期内产品族的生产安排;中间层为卷包分组计划层,确定卷包分组中各牌号的中长周期计划;最下层为制丝批次计划层,确定制丝生产批次投料顺序及时间。以总生产计划层为例,建立数学模型并利用动态规划方法求解,采用实际生产数据对该模型及求解方法的有效性进行仿真验证,结果表明:仿真数据所表示的平均库存水平和总生产成本比实际生产数据分别降低60%和30%以上,所建立的总生产计划模型优化效果显著。该方法为实现卷烟生产的成本最优化提供了参考。

基于代理模型进化的履带车辆动力学参数优化

为解决履带车辆动力学优化过程因代理模型构建和应用的不足而导致的参数寻优精度和效率不高的问题,提出基于代理模型进化的参数优化方法,将优化迭代和代理模型动态构建相融合,来降低仿真模型调用次数和提高优化效率。根据车辆几何拓扑结构,构建考虑履带包络效应的车辆多体动力学模型;提出优化设计变量空间的3层子空间划分方法,以及具有空间聚焦、空间约简和跳出局部寻优的多级模糊聚类空间约简方法,实现设计参数在3层子空间的高效缩减。以履带车辆多体动力学模型参数优化过程为例进行应用验证。研究结果表明:在3种路况下的履带车辆多体动力学优化过程降低仿真模型调用次数最高可达85%;表征履带车辆行进特性的综合性能指标分别提升约32.4%、24.5%、20.4%。证明了新方法可有效提高动力学模型的优化效率和精度。

基于变工况模型的综合能源系统源–荷互动多目标优化调度

随着综合能源系统中清洁能源占比的不断增加,供能不确定性与时空分散性愈发凸显,系统建模与优化调度面临较大挑战。针对上述问题,首先,以能量流动模型为基础,建立能够反映设备效率与负荷率之间非线性关系的变工况模型;然后,考虑柔性负荷特性,引入需求侧管理,优化能源定价和时段策略,激励用户参与调度;最后,建立多目标优化模型和双层递阶优化策略,采用智能优化算法进行源–荷互动多目标优化调度。基于某园区典型日负荷和气象数据进行仿真实验,结果显示该方法能够促进良性源–荷互动,充分调动供需两侧的调峰潜力,在保证用户用能舒适度的同时,提高系统运行的经济性、环保性和稳定性。

水库汛末蓄水防洪与兴利合作关系建模分析

水库汛末提前蓄水调度具有主从递阶的决策结构,而发电目标的异参同效性使给定防洪规则时最优蓄水方案不唯一,即水库优化调度求解存在“不适定性”,水库运行管理单位是否选择对防洪安全更有利的蓄水方案影响调度效益的实现,表明防洪与兴利在竞争关系外还存在合作潜力。针对这一问题,围绕如何加强兴利部门对防汛部门的合作意愿从而提升水库调度整体效益,建立了基于下层决策者满意度的合作激励模型。该模型以不适定二层规划为框架,从水库调度决策特点出发,对兴利部门的合作意愿与其在给定防洪规则下的预期发电收益的非线性相关关系进行描述,进而得到兴利部门选择有利于防洪目标蓄水方案的概率,并采用多种群混合进化粒子群算法对模型求解。同时设置量化指标,对合作激励机制下的水库优化调度决策效率损失和整体目标实现度进行评估。在三峡水库汛末提前蓄水调度实例中,将新模型与乐观、悲观和部分合作模型结果进行了对比分析。结果表明,合作激励的机制会促使防汛部门适当让渡部分效益以提高水库蓄水发电效益,进而鼓励兴利部门选择更有利于防洪安全的方案,同时能较为显著地减少主从竞争博弈导致的调度决策效率损失。此外,与线性满意度模型相比,本文提出的非线性的满意度~预期调度效益值关系曲线更符合水库调度的实际决策特征。

可持续发展视角下的区域水资源优化配置模型

为了构建可持续发展视角下的区域水资源优化配置模型,针对水资源优化配置表现出的主从递阶决策、多目标决策、多阶段决策等特点,构建了优化配置模型,采用逻辑集成多种算法的求解思路。集成引入了多目标满意度计算、主从递阶博弈方法、基于粒子群算法的演化博弈求解方法、动态规划求解方法,研究建立了具有逻辑关系的算法体系。实例研究表明,模型与方法是可行的。提出的模型与算法为复杂决策问题的模型建立及求解提供了解决途径。

基于模糊机会约束双层规划的动态火力分配建模与实现

针对现有动态火力分配模型未考虑不确定因素及复杂约束的问题,引入不确定规划理论,建立了基于模糊机会约束双层规划的动态火力分配模型.首先,以最大化效费比和尽早拦截分别作为模型的上下层目标函数,并考虑复杂战场环境下的模型约束.在此基础上,构建了一种针对双层多约束动态火力分配问题的递阶结构粒子编码方案,并将带审敛因子的离散变邻域粒子群算法及带怀疑因子及斥力因子的粒子群算法有效结合,利用模糊模拟技术,提出一种分层递阶的混合模糊粒子群算法.仿真实例表明,该算法具有更强的全局寻优能力和更快的收敛速度,能够满足大规模动态火力分配问题对时效性的高要求.

多响应稳健性优化的贝耶斯分析

针对产品质量改进中的多响应稳健性优化问题,提出了一种基于贝耶斯分析的递阶优化方法。首先基于满意度函数方法求出初始优化解,然后通过贝耶斯分析评价解的稳健性,以初始优化解为起始搜索点进行稳健性寻优;针对现有稳健最优解可靠性较差的情况,给出了两种改进策略下仿真数据的产生方法,利用贝耶斯预后验分析来对未来改进措施的效果进行定量评价。该方法可以实现最优解和稳健解的权衡,降低算法的复杂度并提高寻优效率,且适用于响应曲面模型回归项不一致的情况。算例表明,对多响应优化问题进行贝耶斯分析能有效找到稳健最优解,并可以为后续实验改进提供依据。