基于子系统规模调配的烯烃生产过程模拟与优化

针对单个烯烃生产系统节能潜力有限的问题,提出基于烯烃生产子系统规模调配的方法,构建混合整数非线性规划(MINLP)优化模型。以单位产量1 t×h^(-1)为基准规模,当丙烷脱氢和乙烷裂解的规模系数分别为50.0和89.4时(即产量分别为50.0 t×h^(-1)和89.4 t×h^(-1)),系统的能量回收率达到最大,为82.6%。与两者独立子系统相比,公用工程负荷减少502.7 MW,对应的中低压蒸气消耗量减少544.9 t×h^(-1),电能减少0.5 MW,碳排放量减少0.5 t×h^(-1),节能减排的效果非常显著。结果表明,多个系统间能量交互可以有效提高能量回收率,且最优的规模系数使系统整体能量回收率达到最大。

GLOBAL CONVERGENCE AND IMPLEMENTATION OF NGTN METHOD FOR SOLVING LARGE-SCALE SMARSE NONLINEAR PROGRAMMING PROBLEMS

An NGTN method was proposed for solving large-scale sparse nonlinear programming (NLP) problems. This is a hybrid method of a truncated Newton direction and a modified negative gradient direction, which is suitable for handling sparse data structure and pos sesses Q-quadratic convergence rate. The global convergence of this new method is proved, the convergence rate is further analysed, and the detailed implementation is discussed in this paper. Some numerical tests for solving truss optimization and large sparse problems are reported. The theoretical and numerical results show that the new method is efficient for solving large-scale sparse NLP problems.

基于ALNS算法的机场客舱清洁人员调度研究

我国机场目前主要采用人工方式调度客舱清洁人员,效率低下,时常发生任务拖期现象。针对客舱清洁人员日常调度问题,考虑客舱清洁任务的服务时间窗、多需求同时服务等约束,以最小化总运营成本为目标包含延误成本和资源转移成本,建立混合整数规划模型。设计了一种结合贪婪算法生成初始解的自适应大规模领域搜索算法,采用多种移除算法和修复算法进行邻域搜索,并利用时间快速更新机制加速求解,用模拟退火算法接受邻域解。数值实验结果与Gurobi优化求解结果比较,表明本文算法在所有实验算例中大部分都优于或等于Gurobi求解结果,并都能在较短的时间内找到较为满意的可行解,从而验证了本文算法的求解质量和求解效率。

大型废旧产品回收网络的数学模型与算法研究

废旧产品的回收与循环利用是关系当前国家资源与环境保护以及可持续性发展的重要问题.以废旧产品回收利用的社会效益和经济效益为目标,深入研究了废旧产品回收网络系统的优化设计,提出了优化设计的数学模型和计算方法,即大型非线性整数目标规划数学模型和有界变量Benders分解算法.应用示例的计算结果,证明了提出的模型和算法的可行性.

基于机会约束目标规划的高风电接入比例下大规模储能与火电协调调度

针对大规模风电不确定和波动性对电力系统调度的影响,提出了基于双层规划(bi-level programming,BLP)和机会约束目标规划(chance constrained goal programming,CCGP)结合,求解高风电渗透率下的火电储能协调调度模型的方法。首先,引入具有很好灵活性和优先性的机会约束目标规划处理含多个机会约束的不确定模型。然后基于双层规划的分层思想,提出"先分类后分单元"的求解思路。上层规划侧重不同类电源间的互补运行,以系统安全性和消纳风电为目标;下层规划侧重同类机组(单元)的出力分配,以运行经济性为目标。最后,利用算例对模型的有效性进行验证,对储能在含风电系统中的作用进行分析。结果表明:模型能够很好地兼顾系统安全性与经济性对风电进行消纳,储能的合理调度能够进一步提高系统对风电的消纳能力。

基于目标规划的网架重构路径优化方法

大停电后的网架重构需要在保证系统运行安全的约束下尽快恢复机组出力,合理的路径恢复顺序对提高重构效果意义重大。文中提出了一种基于目标规划的网架重构路径优化方法。该方法以重构时间和机组出力恢复程度作为评价重构效果的主要因素,在为二者确定合理目标值的基础上,建立了体现各目标相对重要性及综合目标偏差最小的目标规划模型。针对IEEE 30节点系统的应用结果说明,该方法能够利用不同优化目标间的不相容性,所获得的路径恢复顺序以目标值为基础,最大限度地体现了恢复决策的侧重点,对于指导恢复操作更具现实意义。

基于鱼群算法的油田多级站定位优化方法研究

为了解决油田多级站定位优化问题,建立了该问题的大规模非线性MIP模型,该模型用传统方法求解相当困难.为了方便鱼群算法对该问题的求解和提高解算速度,对模型中的连续实型变量进行离散化处理,从而使整个优化模型变成纯0-1非线性IP模型.在解算过程中,用人工鱼体能累计和消耗程度来调度人工鱼行为;用海明距离度量人工鱼个体间的距离;采用随机步距移动的贪婪法描述个体追尾行为;采用鱼群规模、视野大小、拥挤程度和最低生存体能控制等方法实现局部最优解逃逸策略;采用最大迭代次数和迭代过程中最优解平均值变化程度来控制迭代终止时机.算例结果表明,该算法计算速度和稳定性有较大提高,可在微机上稳定地获取问题的最优解.

用鱼群算法求解通风系统风机定位优化问题

为了解决矿井通风系统风机定位优化问题,建立了该问题的大规模非线性最优规划模型。在优化模型中,在兼顾变量约束条件的空间限制和求解精度的情况下,在正交交叉算子中将求解空间离散化,离散方法是将每个连续因素离散化为一个有限值,量化每个变量连续空间区域为有限个水平。由于该问题维数太高,传统优化技术无法有效获取其最优解,采用改进的鱼群算法对该问题进行了求解。在算法中,为了消除优化模型的约束条件,大幅度压缩变量数,在算子中将变量分组;使用了基于邻域竞争进化的演化算法,有效地融合了全局搜索和局部搜索的本质属性,实现了算法效率与效果的平衡;使用了自适应学习和变异算子、正交交叉算子、邻域竞争算子等多种算子改进基本人工鱼群算法的各种行为。应用结果表明,该算法计算速度和稳定性大幅度提高,可在简单计算环境下稳定地获取该模型的最优解。

复杂防洪体系联合优化调度理论与方法研究进展

由水库群、蓄滞洪区、湖泊以及各种防洪工程措施组成的复杂防洪体系的联合优化调度已经成为我国各大流域防洪研究的重点。目前,这一研究领域主要采用系统分析理论与方法,如:线性规划、非线性规划、动态规划、网络流规划、大系统分解协调理论等方法。同时,大量的新理论、新算法的出现与引入极大地丰富了防洪优化调度的理论研究。为此,系统地回顾和总结了国内外防洪优化调度理论和模型研究的进展,并对复杂防洪体系联合优化调度进行了展望。

用鱼群算法求解多级递阶物流中转运输系统优化问题

建立了解决多级递阶物流中转运输系统优化问题的大规模非线性最优规划模型。在优化模型中,在兼顾变量约束条件的空间限制和求解精度的情况下将求解空间离散化,方法是将变量空间划分成一定大小的网格,各级中转站的最优位置将在限定区域内的一些已知点上选取。该问题维数太高,采用改进的鱼群算法对该问题进行了求解。在算法中建立了各级中转站与网格点关系矩阵和相邻两级中转站间的关系矩阵来消除约束条件和压缩变量数;使用了基于相似性的演化算法来融合全局搜索和局部搜索;使用了自适应delta变异算子、双算术交叉算子、峰跳操作算子等多种算子改进人工鱼的各种行为。应用结果表明,该算法计算速度、可靠性和稳定性大幅度提高。

基于混合逻辑动态模型的混杂系统预测控制

针对过程工业控制对象的混杂特性 ,采用基于混合逻辑动态模型的预测控制策略。给出混杂系统的建模方法 ,并对其稳定性进行分析。仿真结果表明基于混合逻辑动态模型的预测控制能使混杂系统跟踪设定值并满足操作约束 。

大庆油田开发规划的大系统目标规划模型

为使大庆油田开发规划的编制更加合理、科学、实用，建立了具有独立子系统的大系统目标规划模型，并给出了求解这类问题的串式调优法最后通过对萨中油区的实际计算说明了用此方法能够编制出决策者满意而又合理的开发规划，并且可操作性强．

大规模含整变量多目标优化的一种新方法

将基于目标希望水平的含整变量多目标交互式优化方法用于研究大规模含整量多目标优化问题．针对具有块角约束结构的大规模含整变量优化问题，运用拉格朗日分解技巧。

风电在电力系统恢复规划中的应用

虽然风电的迅速增长带来了清洁、廉价的能源,但风电的不确定性也同时给电力系统带来了技术难题。利用风电参与电力系统恢复非常具有挑战性,为此,提出了一种利用风电提高电力系统恢复能力的恢复规划模型及策略。首先利用风电功率场景,将风电参与电力系统恢复问题描述为一个随机混合整数线性规划问题;然后将此问题分解为2个阶段,采用整数L形算法求解;最后在IEEE-57节点系统中进行仿真试验,从风电场的位置、惯性能力、风电渗透率、不确定性等方面分析了风电对电力系统恢复的影响。仿真结果表明,所提风电参与电力系统恢复的模型及策略有助于改善系统的恢复过程,可提高系统的恢复能力。研究结果可为风电在电力系统恢复规划中的应用提供参考。

具有独立子块的大系统目标规划问题的解法

分解之后如何进行协调解决大系统规划问题的关键．本文通过利用子系统目标值所提供的信息进行大系统分解之后的协调，并提出了求解具有独立子块的大系统规划问题的串式调优法，同时研究了有关原问题和各子问题最优解的性质．

具有梯形结构大系统目标规划模型的双向分解及解的关系

采用"双向分解"方式将梯形结构大系统目标规划模型分解为若干个子问题,研究子问题之间以及子问题与大系统问题之间最优解的关系,在一定条件下,证明了横向和纵向分解子问题的最优解可构成大系统问题的最优解.

用遗传算法求解物流运输中多级中转站定位优化问题

文章建立了物流运输中多级定位优化大规模非线性混合整数规划模型。由于该模型用传统方法直接求解相当困难,文章应用遗传算法对该模型进行了求解。在建模过程中,对模型中的连续实型变量进行离散化处理,从而使整个优化模型变成纯0-1非线性整数规划优化模型;在求解过程中,应用自适应α绝断-指数比例变换适应度法,提高了快速搜寻该模型全局最优值的能力;应用自适应概率指数比例变换法,改进了交叉概率计算方法;应用基于基因权重对基因位置进行动态排序的方法,使优良基因变得集中,从而克服了交叉算子容易破坏长度很长的优良模式的弱点,并依此改进变异概率的计算方法。仿真表明,应用文章提出的遗传算法计算模型,可在微机上稳定地获取该模型的最优解。

多尺度量子谐振子算法性能分析

多尺度量子谐振子算法(MQHOA)具有良好的全局收敛性以及自适应性。为分析研究MQHOA求解精度与速度具体性能,通过求解整数非线性规划问题,将MQHOA和采用量子行为模型且已被广泛使用的量子粒子群优化(QPSO)算法以及改进的随机平均最好位置量子粒子群(QPSO-RM)算法进行理论模型和实验对比,仿真实验中,MQHOA对7组无约束整数规划问题的求解均取得100%成功率且求解速度整体上略快于QPSO和QPSO-RM;对2组有约束整数规划问题的求解速度比QPSO、QPSO-RM稍慢,但MQHOA的求解成功率均为100%,高于后两者;通过和QPSO、QPSO-RM的收敛过程进行对比,MQHOA更快更早于对比算法收敛到全局最优解。实验结果表明:MQHOA能有效地适应整数规划求解问题,能够避免陷入局部最优解的情况从而获得全局最优解,并在求解精度和收敛速度上均优于对比算法。

梯级水电系统的优化调度算法研究

本文提出的一种求解梯级水电系统优化调度问题的新算法，能够综合处理离散运行区间．最小启停机时间等离散约束以及水库间的水力耦合网络约束．基于实际系统数据的数值验证表明了本算法的有效性和实用性．

与建筑一体化的综合能源系统优化模型研究

针对建筑综合能源系统(IES)源端与末端紧耦合、冷热电传输特性存在显著差异特点,在详细分析系统运行特性的基础上,设计了计及网络动态特性、与建筑一体化的系统优化模型。建立了供冷、供热机组性能随可控运行参数的关联模型,进而研究了冷热管网能量传输机理及动态响应特性。在此基础上,结合暖通空调系统运行调控特性,建立了系统多周期非线性优化调度模型,并给出了在线求解方法。仿真算例表明,该模型实现了供给侧、传输侧和需求侧的协同优化,为大型建筑综合能源系统的在线调控及运行优化提供了指导。