New partial cooperation model for bilevel programming problems

Partial cooperation models are studied for many years to solve the bilevel programming problems where the follower’s optimal reaction is not unique. However, in these existed models, the follower’s cooperation level does not depend on the leader’s decision. A new model is proposed to solve this deficiency. It is proved the feasibility of the new model when the reaction set of the lower level is lower semicontinuous. And the numerical results show that the new model has optimal solutions when the reaction set of the lower level is discrete, lower semi-continuous and non-lower semi-continuous.

基于数据挖掘的快递末端配送点选址优化方法

基于末端配送点位以及配送路径优化问题,提出了电商企业联合配送站点三级选址-路径优化的两层规划模型,并通过基于数据挖掘的聚类和改进遗传混合启发式算法对模型求解,以提升精准度。结果表明,研究算法寻优性能优异,且计算误差值为0.087,平均运行时间为30.911 s;同时,通过MATLAB仿真实验,成功生成了基于末端配送的最优路径规划,验证了模型的可行性。有效解决了快递末端配送网络的选址-路径规划问题,在物流配送服务上效率更高,成本更低。

考虑风光出力不确定性的电动汽车充电站多目标双层规划

【目的】为适应“双碳”目标下电动汽车充电站拓展规划需求,研究充电站选址定容对分布式电源消纳作用的影响。【方法】建立了综合考虑风光出力不确定性和相关性的多目标双层配置优化模型,并分析了分时电价激励下电动汽车用户充电行为变化对充电桩选址定容方案的影响。上层综合考虑经营者投资建设、运行维护、网损成本和用户充电、排队等效成本最小两个目标函数,采用改进多目标粒子群算法生成帕累托最优规划方案。下层模型以弃风弃光率最小为目标,对上层模型生成的帕累托解集进行校验。【结果】通过IEEE33节点路网图对所提模型进行验证,得到在风光不确定场景下的充电桩最优选址方案。

考虑韧性和调度费用的城市路网修复策略

城市道路交通网络作为城市运行的重要基础设施,在交通系统中发挥着不可替代的作用。然而,随着全球极端天气频繁发生,城市道路交通网络往往最先受到影响,如暴雨引发的严重内涝、洪水、地震等自然灾害能够广泛地对城市内部道路交通系统施加严重的破坏,从而严重地影响城市内部正常运转,造成大量经济损失、负面社会影响等。本文以非常规事件下的城市道路交通网络为对象,针对事件后恢复阶段的路网构建韧性评估框架,综合考虑维修调度成本、路段重要度,以及路网修复过程中用户的出行行为,建立了非常规事件下路网最优修复策略双层规划模型,并设计了基于修复重要度的大邻域搜索启发式算法求解模型。最后运用SiouxFalls道路网络验证本文所提方法的可行性与有效性,通过分析各维修方案在不同资源环境下的路网性能和路段流量变化,得出在确定资源环境下的最优维修方案。结果表明,在一定数量的维修队约束下,该模型得到的路网修复策略能最大限度地提升路网韧性,在修复过程中路网性能呈阶梯式上升。调度费用权重系数影响修复策略的制定,维修队数量为3,调度费用权重系数取值为0.50时,路网的恢复效果最好,韧性最高。本文所提出的方法不仅为实际修复方案制定提供理论支撑,还为管理者在非常规事件下的决策提供建议。

基于双层规划模型的铁路货运服务定价研究

灵活的、具有竞争性的运价,对提高铁路运输市场占有率具有重要作用。通过梳理铁路运输企业运费计收和运输收入清算办法,分析货主选择运输方式时考虑的广义费用。在此基础上,研究运价制定时货主与运输企业之间的主从博弈关系,决策层优化企业运杂费费率定价,以达到最大收益;从属层以货主最小支出为目标并进行公铁竞争下的货主货流分配,并构建了铁路运输企业定价优化的双层规划模型。设计了阶段模拟退火算法对模型进行求解,并运用实际数据和算例对模型和算法进行验证,求解得出的费率与当前铁路运输企业实际执行定价较为接近。研究提出的方法贴近实际,且较全面地考虑了运价制定的相关因素,可以为铁路运输企业运价制定提供参考。

协同考虑空气质量与热舒适度的暖通空调系统双层优化控制策略

暖通空调(HVAC)系统作为智能楼宇的耗能主体,实现其能耗成本与用户舒适度的灵活权衡具有重要意义。然而,并行考虑以上两种因素时,系统优化模型的耦合项增加,求解难度增大。基于学习的控制策略在模型构建上具有便捷性,但节能效果一般。面对以上挑战,提出协同考虑空气质量与热舒适度的HVAC系统双层优化控制策略。首先,基于RC等效电路的热动态模型和楼宇内部物理结构,精确刻画各区域温度和空气质量的耦合关系;然后,以能耗成本最低及用户舒适度最优为目标,对HVAC系统的运行策略进行优化,为解决模型的耦合问题,对HVAC系统进行双层优化控制,上层优化送风质量流量,下层优化通风率,并采用滚动优化方法修正误差;最后,在夏季制冷场景下,对不同舒适度系数下的双层优化控制结果进行分析,并与其他控制策略进行比较。结果表明,所提方法能兼顾经济性和用户舒适度。

考虑光伏预测误差兼顾平抑波动的双层储能运行策略

为满足新能源发电并网要求、保证电力系统稳定运行,针对间歇性新能源发电的不确定性及波动性给电网设备稳定运行带来的安全问题,文中提出一种以补偿预测误差和平抑并网功率波动为目标的双层规划模型。首先,构建容量与误差满足率特性曲线得出最优储能容量,提高储能系统的经济性。其次,上层规划模型以预测误差最小为目标,建立储能系统充放电功率分配策略,并考虑储能电池循环寿命,设置非必要补偿值以避免其过充过放;下层规划模型以并网波动率最小为目标函数,采用模型预测控制算法对补偿后的光伏出力进行超前滚动优化控制,实现对光伏出力波动的平滑。最后,以上述模型为基础建立模型评估指标函数,以新疆某21 MW光伏电站为例进行算例分析,验证了策略的可行性。

考虑慢行交通影响下的交通微循环路网优化设计

为减少实行交通微循环过程中日益增加的对区域内居民生活和出行交通的不良影响,以最小化道路连通性、最小化慢行交通的出行时间、最小化环境污染和最小化道路饱和度为优化目标,考虑干道路网饱和度约束、慢行交通平均限速值约束、慢行路网密度约束,建立了多目标区域交通路径优化的双层规划模型。利用遗传算法进行求解,采用轮盘赌选择算子和非均匀变异算子进行操作,得到了最优的微循环路网优化组织方式。通过算例分析,与实行微循环前的路网相比,实行微循环后的路网饱和度明显下降,减小了对街区内的居民影响和生态环境破坏,得到了一个合理的街区交通微循环网络。

“双碳”背景下基于双层规划模型的物流系统LRP研究

在全球气候变暖的趋势下,节能减排、降低二氧化碳排放的目标已经成为人们的共识。考虑“双碳”目标的物流系统整体优化,即物流配送中心选址与配送路径优化的组合优化问题(LRP)慢慢成为现阶段社会研究的热点。在过往的研究中,物流配送中心选址与配送路径优化大多被当作两个独立问题进行处理,互相联系较少,缺乏双向约束,相比系统整体优化有一定的局限性。针对上述问题,综合前人研究,建立双层规划模型。针对传统ACO算法在解决LRP时过早成熟收敛陷入局部最优的缺点,运用免疫优化算法与混合粒子群算法进行求解。最终通过实验验证双层规划模型的有效性与合理性,优化了LRP的求解结果。

基于多维数据挖掘的电力廊道空间格局规划方法研究

为提升电力廊道规划的合理性,强化城市配电网建设,本文提出了基于多维数据挖掘的电力廊道空间格局规划方法。首先,采用灰色关联分析进行电力廊道多维数据挖掘,得到关联度较高的数据,为后续电力廊道规划提供基础;其次,设计外层和内层规划目标函数,搭建配电网电力廊道双层规划模型,并进行优化求解,使电力廊道空间格局规划费用最小,完成规划研究。实验结果表明,利用所提方法能得到最优规划方案,且电力廊道多维数据挖掘精度和召回率均较高,在90%以上,验证了所提方法的有效性,为电力廊道规划和配电网建设提供了参考依据。

基于双层规划模型的共享单车差异化定价问题研究

共享单车已成为城市慢行的重要模式,为了缓解高峰时期的供应短缺,加快平峰时期的周转率,本文提出了共享单车的差异化定价策略。通过建立共享单车票价的双层规划模型,使用基于粒子群优化的全局定价模型求解算法,实现了出行者的广义出行成本最小化和共享单车企业经济效益最大化的目的。

基于政府补贴的制造企业生产战略决策研究

政府环境规制是推进再制造产业发展的重要政策。针对制造企业再制造生产战略实施动力不足的现实国情,设计政府直接补贴制造企业与直接补贴消费者两种不同的激励契约。考虑消费者对再制造产品的偏好程度,基于两种不同补贴方式分别建立政府与制造企业博弈的双层规划模型。比较分析两种补贴方式下政府补贴力度分别对制造企业实施再制造生产战略的影响,讨论各参数变化对制造企业决策和收益的影响。研究表明:政府加大对制造企业的补贴力度,将降低再制造产品市场价格,加大对消费者补贴力度,将提高再制造产品市场价格;政府两种不同的补贴激励机制均增加再制造产品市场占有率,提高制造企业收益。研究结论对再制造产业发展初期政府环境规制的制定和制造企业的运营决策具有现实指导意义。

相关机会二层规划法在输电网扩展规划中的应用

建立输电网扩展规划的相关机会二层规划模型。该模型有2层规划问题,上层规划问题以输电投资回报率大于某一实现水平的概率最大化为目标;下层规划包含系统正常运行下的社会利益最大化与系统N-1运行时的系统切负荷量小于给定值的概率最大化2个子规划问题。利用Monte-Carlo法模拟不确定性参数,采用遗传算法进行全局寻优,下层规划利用内点法进行计算。修改的18节点系统验证了所提模型和方法的有效性。

考虑数据中心需求响应的城市电网阻塞管理

随着"大云物移智"技术的快速推进,大型数据中心迅速发展,地理位置上分散的互联网数据中心(internetdata centers,IDCs)是大数据平台的物理基础。在数据流爆炸的背景下,用电容量巨大的IDCs可作为需求响应的一种,成为智能电网的重要互动资源。利用IDCs网络与城市电网动态关联特性,使数据负荷在IDCs网络中的迁移代替电能在电网中的转移。构建负荷转供方法与IDCs需求响应方法协同管控城市电网的双层优化模型,将城市电网静态容量转变为动态容量,解决城市电网阻塞问题与需求响应中2个独立主体运行效益问题。首先,构建电网公司与IDCs运营商双层协同优化模型,上层模型目标函数为电网公司阻塞管理成本最小、下层模型目标函数为IDCs运营商参与需求响应的收益最大,通过基于优惠券激励的需求响应决策模型,协调二者运行效益。其次,基于Benders分解思想构建算法的整体框架与流程,对模型进行求解。最后,通过算例验证:当IDCs达到一定规模时,协同优化模型阻塞管理效果优于传统负荷转供模型,在解决阻塞问题的同时,既能降低电网公司阻塞管理成本也能保障IDCs运营商参与需求响应收益。

基于政府环境规制的再制造供应链决策机制

在政府环境规制的干预下,针对由再制造商和回收处理商构成的再制造供应链系统,建立了政府与供应链系统博弈的双层规划模型。结合现实国情,设计了基于产品绿色设计参与程度的再制造商对回收处理商的激励契约,给出了再制造商参与产品绿色设计的前提条件,分析了政府财政干涉力度对系统成员决策行为和期望收益的影响,讨论了各相关因素对政府财政政策制定的影响。结果表明,政府环境规制的实施能有效激励再制造商投入到产品绿色设计活动中,提高回收处理商回收努力水平,增进社会福利。研究结果对再制造行业发展初期政府相关环境政策的制定以及供应链成员的运营实践具有一定的现实指导意义。

基于双层Kriging元模型算法的多产消代理商主从博弈能量管理模型

分布式能源的蓬勃发展为建设低碳高效的能源系统提供了新的途径,但同时也带来用户侧行为随机、能量管理困难等难题。为实现用户侧低碳能源系统的柔性调控与高效管理,提出产消代理商的概念,并对其具体含义作了详细说明。在此基础上,为进一步实现用户侧清洁能源的就地消纳并促进多产消代理商间的能量共享,构建了市场运营商(MO)和多产消代理商间主从博弈模型。该模型中,MO作为博弈的领导者,通过电价优化引导产消代理商的购电/售电行为;而产消代理商作为博弈的跟随者,在收到MO制定的电价后,以最小化用电成本为目标对内部各聚合单元进行优化。同时,为克服下层模型中由布尔变量带来的求解困难问题,采用双层Kriging元模型算法实现博弈模型的求解,减少了下层模型的调用次数,显著提高了计算效率。算例验证了所构建模型的有效性。

基于路段能力可靠性的城市交通网络设计

在介绍城市交通网络设计和概率用户平衡配流模型基本思想和内容的基础上,建立了考虑可靠性条件的城市交通网络设计双层规划模型,上层模型在投资约束条件下寻求系统总阻抗最小,下层模型兼顾路段能力可靠性与用户平衡配流条件,从而使城市交通网络备用能力最大,并针对该问题设计了可求得局部或全局最优解的混沌优化启发式算法,最后选用一个小型网络作为算例进行验证。结果说明该模型有一定的实际应用价值且设计的混沌优化算法也较为有效。

基于双层规划的拥挤定价模型及算法

城市道路拥挤定价具有双层特性,上层为城市交通管理部门,下层为道路使用者．本文假设用户出行成本仅与出行时间相关,应用双层规划模型建立拥挤定价模型,并讨论双层规划模型的遗传算法．研究表明,双层规划模型能有效解决复杂的拥挤定价问题,遗传算法收敛较快,容易实现计算精度要求．

CVaR准则下的双层报童问题模型研究

本文以供应商为领导层,零售商为从属层。基于CVaR(Conditional Value-at- Risk)准则,建立了两个双层报童问题模型.对于零售商,在兼顾其利润收益的同时,使用了CVaR风险计量方法对其风险进行了有效监控.然后根据模型中下层规划的特点及已有结论将双层规划模型转换成单层规划进行求解,数值计算结果表明模型是有意义的.

基于空间价格均衡的物流中心选址双层规划模型研究

空间价格均衡原理是商品出行普遍遵循的运输价格规律,在进行物流中心规划时,可以基于上述原理考虑商品需求量在各区域的分配情况。因此,本文建立了双层规划选址模型,上层规划从系统规划者的角度出发使选址总费用最小,下层规划为在考虑各物流中心相互影响的情况下的空间价格均衡的变分不等式模式。同时设计了启发式方法对上述模型进行求解。