松弛约束发电计划优化模型和算法

安全约束机组组合和安全约束经济调度是发电计划优化的核心,算法鲁棒性是影响其工程应用的关键因素。在对通用安全约束机组组合优化模型分析基础上,提出安全约束发电计划的松弛约束模型。通过松弛机组发电量约束、环保约束、网络约束、机组速率约束和机组调节范围约束等,提高算法收敛性能。文中所提出的模型和算法已成功应用于某省级电网。

配电网故障区段定位的互补松弛约束新模型与算法

研究快速高容错性馈线故障区段辨识技术对于提升配电网运行安全可靠性具有重要作用。基于故障电流信号并联叠加特性和逼近关系理论,首次提出代数建模机制下馈线故障区段定位的互补松弛约束模型,其优势为:克服了逻辑模型对群体智能算法的依赖,可采用数值稳定性好的梯度算法求解;利用互补松弛约束条件将非线性整数规划模型转化为具有光滑特性的非线性规划模型,降低了决策求解复杂性;无需对配电网进行分层解耦,即可实现单一和多重故障区段的有效辨识。为有效求解互补松弛故障定位模型,基于模型等价转换思想和松弛因子压缩策略,提出具有全局收敛特性的交互式优化决策算法。仿真算例验证新方法可实现配电网馈线单一或多重故障区段的准确高容错性辨识,且数值稳定性好、故障定位效率高。

基于模糊松弛约束的外观缺陷多核学习技术

为了满足当前工业生产中对产品外观缺陷检测的精度及实时的要求,提出一种基于模糊松弛约束多核学习的产品外观缺陷检测方法(FRC-MKU。该方法对各类外观缺陷的样本图像进行特征提取,采用模糊约束理论求解组合核函数中各核函数的权重,通过给每个核函数划定一个模糊权重得到组合核函数,实现了将该组合核函数作为分类器的核函数进行缺陷的学习分类。实验结果表明,利用模糊松弛约束和多核技术可以提高产品外观缺陷的检测精度并且在实地检测中可以更好地满足外观缺陷的实时检测。

基于安全约束松弛的区域综合能源系统规划模型

为充分挖掘灵活性、减少规划投资,本文在区域综合能源系统规划中允许系统短时间、小程度安全越限。首先,通过机会约束对系统的安全约束进行松弛。其次,基于安全约束松弛建立考虑经济性最优的系统规划模型。然后,引入辅助变量和指示函数将非线性约束转换为线性约束,便于模型求解。最后,以IEEE33节点电网和11节点天然气网组成的系统作为算例,验证了本文提出模型的准确性和有效性。

基于角度约束松弛的固体ATR进气道改进设计

为满足高性能弹用固体ATR对入口流场品质的要求,对ATR进气道开展了总体构型论证和几何设计。从5个方面整体论证后,确定弹用固体ATR宜采用后置"X型"四旁侧二元倒置混压式进气道。超声速扩压段综合"给定总压恢复系数法"和"给定气流总转折角法"完成几何设计,避免了单一设计方法中人工调整压缩楔角引起的设计中断;亚声速扩压段采用"方转扇环"构型,有效减弱了"方转扇形"的几何扭曲和出口流场畸变。保证外压缩楔角不变情况下,通过减小内压缩楔角对混压式进气道"内外压缩楔角之和相等"角度约束加以松弛,以及其他辅助措施改进设计后,进气道长度缩短30.28%,抗背压能力、冲压比和总压恢复系数均提升50%左右,出口总压畸变减小55.35%,但流量系数因附面层吸除下降11.58%。

基于机会约束凸松弛的分区随机无功备用优化方法

针对含不确定性的新能源大量接入和系统无功功率的区域特性,提出一种基于电压控制分区的区域随机无功备用优化方法。首先采用基于凝聚聚类和模块度指标对系统进行无功分区,然后利用松弛方法将含随机性的优化模型转换为确定型,最后提出基于无功分区的逐次无功备用优化方法。若干仿真算例的分析证明,机会约束凸松弛方法可较准确地转换机会约束,而分区优化方法将高维的无功备用问题转换为低维的子问题,提高了算法的寻优效率,获得的优化方案可显著提高区域无功备用和电压稳定裕度,降低系统运行的风险,并对N-1故障后系统的电压水平也有一定改善作用。

求解计及输电约束的线性供给函数均衡模型的分支定界方法

在计算线性供给函数均衡模型(linear supply function equilibrium,LSFE)的过程中,通常需要多次求解各发电商(generation company,GenCo)个体所对应的双层优化问题。提出采用分支定界方法求解计及输电约束的线性供给函数均衡问题。采用分支剪支操作处理互补松弛约束,仅需要计算少量的子优化问题,就可以达到遍历所有系统松弛子模式的效果。通过3节点系统和IEEE30节点系统2个算例可以看出,所提算法具有很好的搜索效率,为求解大规模电力市场均衡问题提供了一条有效途径。

基于松弛极线约束的月面复杂仿射变换图像匹配方法

月球车在月面巡视探测过程中采用大间距行进模式、以倾斜视角拍摄月面,导致相邻站点间所拍摄的月面图像重叠区域较小,并且在尺度、旋转上具有较大的差异;同时由于站点间图像仿射变换复杂、纹理相似度高且光照条件不一致,仅利用图像局部表观特征匹配极易发生错误。针对上述问题,提出了基于双向松弛极线约束的图像匹配算法,首先,将惯导测量的站点间近似相对位姿引入到成像光束的投影变换中,计算一个站点图像特征点在另一站点图像中对应的极线方程;其次,根据站点误差范围近似估计前后站图像中双向极线的松弛约束范围,构建限定在松弛约束范围内的匹配候选点集合;再次,利用FLANN算法进行特征匹配,选取同时满足双向松弛极线约束且相似度高的特征点对;最后,使用RANSAC算法进一步剔除错误匹配点,得到最终配对点集合。实验表明:上述算法在处理站点间大尺度、旋转变换月面图像匹配问题时,能够尽可能多地保留正确匹配点,极大提升匹配正确率和剔除无效匹配点,相比ASIFT等算法效果提升明显。

基于启发式线性规划的大规模安全约束调度快速求解方法

提升大规模安全约束经济调度优化模型的求解性能是开展大电网跨省区电力电量全局优化平衡的前提与基础。首先分析问题的物理特性,通过并行计算求解不考虑机组爬坡约束的分时段约束松弛模型。基于对松弛解的分析获得可用于指导安全约束经济调度模型改进的有用信息,以约束剔除和约束增加的方式提出了基于启发式线性规划的大规模安全约束经济调度快速求解方法。将所提算法运用于新英格兰10机扩展系统和中国实际电网,验证了所提算法的正确性和有效性。

按类别扩展不等式约束的内点优化算法

内点法是求解复杂优化问题的重要算法,对不等式约束的处理是影响算法性能的关键因素之一,更严苛的不等式约束标志着更好的优化指标和更差的收敛性。为缓解这种矛盾,提出一种按类别松弛不等式约束的内点法,称为类扩展内点法。通过在同种类别的不等式约束方程中增加相同的类扩展变量,并在目标函数中用罚因子迫使类扩展变量的平方和趋向0实现该目的。该方法在原优化问题有解时给出高度近似的结论,在某些优化问题因不等式约束过紧无解时给出约束需放开的幅度以及对应的最优解,在某些优化问题因迭代方向偏差无解时扩展有效的搜索路径而有解。最优潮流的算例验证了所提方法的有效性。

求解约束优化问题的一种改进的交叉人工蜂群算法

针对人工蜂群算法在求解问题的最优值时后期收敛速度慢、易于陷入局部极值的问题,提出了求解约束优化问题的一种新型人工蜂群算法:为提高算法的开发能力,在采蜜蜂和观察蜂阶段利用约束松弛度来处理等式约束,并采用Kukkonen和Lampinen工作机制改进边界约束处理方法;在侦察蜂阶段引入交叉算子代替侦察阶段的随机搜索,保证种群的多样性,提高算法的收敛速度。一组13个基准函数和4种工程设计问题的测试试验验证了算法的可行性和有效性,改进的交叉的人工蜂群算法在求解约束优化问题时其可开发性、鲁棒性、防局部最优、收敛速度和极值等方面较其他算法更优。

潮汐干线交通信号协调控制模型

为缓解城市布局等问题导致的潮汐交通拥堵现象,提出了一种潮汐交通状态下的干线信号协调控制策略.依据交通供需关系及交通量进出平衡,构建了以干线吞吐量最大化为优化目标的混合整数线性规划模型.基于冲击波理论,构建了以过饱和方向车均延误最小化为优化目标的二次规划模型.通过引入松弛变量实现可变带宽绿波的分段优化,构建了以非饱和方向带宽最大化为目标的混合整数线性规划模型.采用三阶段优化方法求解模型,获得潮汐干线的最优控制方案.算例结果表明,本文提出的模型能优化干线吞吐量,控制过饱和方向的延误,并为非饱和方向提供可变带宽绿波,从而满足潮汐交通需求.

内点法无功优化病态约束辨识及优化可行性恢复方法

内点法应用于大规模电力系统无功优化问题求解时,往往由于部分约束条件不合理而导致优化计算无法获得可行解。为解决上述问题,提出一种实用化的扩展松弛内点法无功优化计算方法,在迭代过程中自动辨识可能导致优化不可行的病态约束,并在计算量增加规模不大的前提下对病态约束进行最小松弛,恢复无功优化问题的可行性。IEEE39节点测试算例以及实际电网的计算结果表明,该方法对不可行约束具有良好的辨识能力,能够有效恢复最优潮流的可行性。

IRS辅助认知无线携能通信网络的发射功率最小化算法

智能反射平面(IRS)和认知无线携能通信技术被视为是提高能量效率和频谱利用率的潜在关键技术。文中研究了基于非线性能量采集模型的IRS辅助认知无线携能通信网络,其中次用户发射机同时给多个次用户接收机发送信息和能量,每个次用户接收机采用功率分割方式实现信息解码与能量采集,目的是通过联合优化次用户发射机的波束成形矢量、次用户接收机的功率分割系数以及IRS相移使次用户发射机的发射功率最小化。为了保证次用户发射机的信息与能量传输效率并限制次用户发射机对主用户接收机的同频干扰,考虑次用户接收机具有最小信干噪比约束、最小能量采集约束与功率分割系数约束,次用户发射机对主用户接收机有最大干扰功率值约束,以及IRS具有反射相移约束。所构建的问题属于非凸的二次约束二次规划问题,并且优化变量之间高度耦合,难以求解。文中提出一种基于半正定松弛法和连续秩一约束松弛法的交替优化算法进行高效求解。为了降低复杂度,进一步提出一种基于IRS分组的低复杂度优化算法。仿真结果表明,与几种基准算法相比,所提算法能够有效降低次用户发射机的发射功率。

基于两阶段优化的多能源系统双层调度策略研究

【目的】为实现“双碳”战略目标,综合利用各种能源已成为必然的选择。近年来,研究方向已从单一的多能源系统(multi-energy system, MES)转向多个MES互联协同优化。由于互联系统的复杂性和不确定性,传统的优化方法已经不能满足隐私保护、灵活性和开放性的要求。为解决该问题,提出了一种基于双层两阶段优化的多能源系统调度策略。【方法】在下层,MES通过求解成本最小化问题,自主进行决策和管理。同时,采用滚动优化方法来处理负荷和可再生能源的随机性问题。此外,还提出了一种松弛存储互斥约束的方式,使目标函数成为凸函数,便于求解计算。在上层,建立了一个协调器,以最小化总成本的方式对互连的多能源系统进行协同优化,同时避免变压器过载。并且设置了3个案例对所提方法进行验证。【结果】结果显示:在案例1中,所提方法与次梯度的滚动交互控制方法的总成本相近,但前者迭代次数远少于后者;在案例2中,通过设定三种模式,验证了所提方法最高能100%消纳新能源,避免产生拥塞,而且还能综合利用多种能源之间的互补性以降低总运行成本;案例3表明松弛存储互斥约束后并不会出现违反约束的情况。【结论】结果表明:该策略能保证MES的信息隐私、处理负荷与新能源出力的波动性,而且还具有良好的准确性和弹性。该方法能将自主优化与协同优化相结合,提高了整个系统的运行效率,为实现多能源系统的优化调度提供了新的方法和理论支持。

水‐岩物理化学作用下刚度软化的约束‐松弛算法与应用

水库蓄水后,水-岩物理化学作用对库盆岩体的宏观力学参数产生劣化效应,进而以滑坡及谷幅收缩等形式影响大坝的安全。首先总结了宏观力学参数劣化下谷幅收缩的研究成果,继而提出了考虑刚度软化的约束-松弛算法,并将其应用于溪洛渡工程谷幅收缩的研究中,计算结果与监测值吻合良好。研究成果表明:谷幅收缩内因是岩体的强度软化与刚度软化特性,外因主要是地应力与地下水作用,所提出的约束-松弛算法能很好地考虑刚度软化作用。

计及机组组合状态调整的发电计划安全校正策略

发电计划安全校正是调度计划和调度运行的一项重要内容。提出了一种基于调整量最小的安全约束经济调度模型的发电计划安全校正新策略,并通过松弛机组出力限值约束,可以在调整机组出力无法满足电网安全的情况下,进一步调整机组的组合状态来消除潮流越限,从而提高安全校正算法的鲁棒性和实用性。实际系统算例分析证明了算法的有效性,在此基础上开发的基于线性规划的调度计划系统已成功应用于某省级电网。

"警惕“监管幻觉”对银行业差异化监管制度改革的阻碍——一个数理模型与分析

针对利用差异化监管解决商业银行同质化经营问题的论点,本文通过构建了数理模型,发现短期中即使不实行差异化监管,银行业也能实现差异化经营;但在长期中,只有实行差异化监管,银行业才有可能实现差异化经营。以模型结论为基础推论出了"监管幻觉"的现象,监管者若只关注短期状况,忽视长期趋势,很可能错误的认为即使不采取差异化监管,银行业的竞争也能促使商业银行实现差异化经营。"监管幻觉"会影响到监管者进行差异化监管改革的积极性,因此,监管者必须克服"监管幻觉",坚定不移的推行差异化监管,才能克服商业银行同质化经营的问题。同时,提出了利用第二类差异化监管来引导和倒逼商业银行进行差异化竞争的建议。

电力系统优化运行的电压安全成本研究

利用模糊建模方法处理可松弛约束的能力,提出一种估计电力系统电压安全成本的新方法。该方法可在一定程度上解决确定最小电压安全裕度指标的困难,通过最小电压安全裕度模糊参数,实现对该指标的松弛处理。在此基础上,建立了计及最小电压安全裕度指标的最优潮流模糊模型。采用预测-校正原对偶内点法求解该优化模型。通过对IEEE标准测试系统的仿真结果分析表明,该方法不仅可以实现系统总发电成本的最小化,同时还可以维持尽可能高的电压安全裕度,而且在系统运行低于规定的最小电压安全裕度时,通过电压安全成本的大小反应了维持系统电压安全所必须付出的经济代价。

约束松弛技术与多目标优化分析

阐述在实现多个目标时,这些目标通常是相互冲突的,而且受到诸多条件的限制。通过一种基于双种群双阶段的算法,结合两种不同约束松弛技术,解决具有复杂约束的多目标优化问题。