一种分时电价下热轧生产经济负荷调度方法
【专利摘要】本发明公开了一种分时电价下热轧生产经济负荷调度方法，包括以下步骤：1)加载分时电价费率数据和待排产的板坯数据；2)确定热轧生产经济负荷调度的目标函数和约束条件；3)批量计划编制与轧制生产空闲等待时间信息的混合染色体编码；4)混合染色体编码的选择、交叉、变异算子及其操作；5)执行非支配排序多目标遗传算法优化热轧生产经济负荷调度目标函数；6)解集的多目标决策及推荐方案输出。本发明方法适用于分时电价环境下的热轧生产调度，在批量计划编制时同步构造与电价时段相适应的生产负荷单元，合理安排轧制生产等待时间进行负荷转移，以错峰和避峰生产方式组织生产，可节约生产用电成本并促进电网负荷削峰。
【专利说明】一种分时电价下热轧生产经济负荷调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工业电力需求侧管理领域和钢铁冶金热轧生产优化调度【技术领域】，特 别涉及一种分时电价下热轧生产经济负荷调度方法。
【背景技术】
[0002] 钢铁行业作为我国十大重点能耗行业之首，电力成本居高不下，节能降耗需求迫 切。作为钢铁生产关键工序，热轧过程能耗较大且可调度性强，是节能降耗重点关注环节。 热轧生产主要通过热轧批量计划进行组织，批量计划编制结果直接影响产品质量、生产效 率、生产成本等。
[0003] 智能电网需求响应为电力用户节约用电成本及参与电力系统运行调峰提供了新 的契机。作为需求响应的一种实现形式，分时电价可实现性强且应用较广，基于分时电价实 施高耗能企业经济负荷调度，可改善企业经济运行水平。分时电价环境下，以热轧生产过程 为对象实施经济负荷调度，在批量计划编制构造轧制单元时，同步构造与电价时段相适应 的生产负荷单元，在轧制生产能力裕量下通过合理安排轧制生产等待时间进行自身生产负 荷的时间转移，以错峰和避峰生产方式组织生产，可节约生产用电成本并促进电网负荷削 峰。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种能根据电价时段以错峰和避峰生产方式组 织生产，以节约生产用电成本并促进电网负荷削峰的分时电价下热轧生产经济负荷调度方 法。
[0005] 为达到上述目的，本发明的一种分时电价下热轧生产经济负荷调度方法，其特征 在于，包括如下步骤：
[0006] 步骤1 :加载分时电价费率数据和待排产的板坯数据；
[0007] 步骤2 :确定热轧生产经济负荷调度多目标优化模型的约束条件和目标函数；
[0008] 所述多目标优化模型的约束条件为：
【权利要求】
1. 一种分时电价下热轧生产经济负荷调度方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1 :加载分时电价费率数据和待排产的板坯数据； 步骤2 :确定热轧生产经济负荷调度多目标优化模型的约束条件和目标函数； 所述多目标优化模型的约束条件为：
所述多目标优化模型的目标函数为： ① 最小化相邻板坯间宽度、厚度、硬度跳变惩罚值的目标函数为：
② 最小化生产用电成本的目标函数为：
所述约束条件和目标函数中，N为板坯库中的板坯序号集合，N= {1，2,L，η}，η为板坯 数;M为乳制单元序号集合，M= {1，2,L,m}，m为乳制单元数；Cij为相邻板述因宽度、厚度、 硬度跳变引起的惩罚值，+if+#,其中，#和#分别为相邻板坯i和j的 宽度、厚度、硬度跳变惩罚值；Ii为第i个板坯的轧制长度，ieN;L为轧制单元内板坯连续 轧制长度下限值；U为轧制单元内板坯连续轧制长度上限值；R为轧制单元内相同宽度板坯 连续轧制长度上限值；TS为可安排生产时间；&为轧制单元i生产所需时间；T为电价时段 集合，T= {1，2,L，t}，t为一个电价费率周期划分的电价时段个数；Jik为电价时段k的电 价，keT%为板坯i轧制生产所需电能，ieN;pi为板坯i轧制生产所需时间，ieN; 多目标优化的决策变量为：
步骤3 :批量计划编制与轧制生产空闲等待时间信息的混合染色体编码； 所述混合染色体编码表示为G由自然数序列C和浮点数序列V构成：G= (C，V)=(cD c2>L,cmXn,V1,v2,L,vm)； 其中，C中元素Ci(i= 1,2,…，mXn)为[l，mXn]范围内不重复的自然数，通过编码 映射由序列C确定批量计划编制方案；V中元素Vi(I<i<m)表示第i个轧制单元生产前 的空闲等待时间；m为轧制单元数，η为板坯数； 所述编码映射的具体步骤为： 1) 令板述i的利用标志变量fi= 〇(i= 1，2,…，η);乳制单元让中,板S^numk= 0(k=1，2,…，m)，板述乳制总长度dk= 0(k= 1，2,…，m)，相同宽度板述乳制总长度qk= 0(k =1，2,…，m);设置循环变量j=I; 2) 确定自然数Cj对应的板述s与乳制单元k，计算方法为：
3) 判断fs=O? i. 若fs=O成立，表明板述s为自由板JS，判断ww'k成立则设置qk= 0,其中w'k 表示轧制单元k中最近加入板坯的宽度；进一步判断dk+ls<L且qk+ls<R成立，则将板 述s加入乳制计划k，令numk=numk+l，dk=dk+ls，qk=qk+ls，fs= 1，乳制单元k中板述 序列Rk=RkU{s}; ii. 如果fs=〇不成立，直接转步骤4); 4) 令j=j+Ι，转步骤2)重复执行上述步骤,直到j=mXn+1 ; 5) 检查是否所有A= 0(i= 1，2,…，η)成立； i. 若成立，表明在满足约束条件前提下所有板坯均分配到轧制单元中，集合R= (R1,R2,L，RJ即为批量计划编制的一个可行解； ii. 若不成立，表明该染色体编码表示的批量计划不满足约束，为不可行解，对该编码 赋予一个较大适应度函数值，使其不被选入新种群； 步骤4 :混合染色体编码的选择、交叉、变异算子及其操作； 所述选择算子的操作为：采用基于非支配排序和拥挤距离计算的锦标赛排序方法选择 种群内个体； 所述交叉算子的操作为：采用部分交叉匹配策略对父代染色体编码的序列C进行交叉 重组，交叉重组后在序列C的基础上规划序列V; 所述变异算子的操作为：采用子串重组变异策略对父代染色体编码的序列C进行变异 操作，变异操作后在序列C的基础上规划序列V; 所述在序列C的基础上规划序列V的具体步骤为： 1) 计算每个轧制单元Ui开始生产时间的电价 < 和结束生产时间的电价<%ieM; 2) 随机初始化分配m个轧制单元的待产时间序列V= (Vl，v2,L，vm)，序列V中元素满 足条件-Σ& ; 3) 将t个电价时段按电价降序排列，得到排序后电价时段集合Τ' = t'k对应电价为π'k，令j=I; 4) 调整轧制单元待产时间，对从t'.开始生产的轧制单元uρ若满足< <<且Vi+1>〇， 则令Vi+1= 〇,Vi=Vi+vi+1;对在t'j结束生产的乳制单元Ui，若满足;rf 且ViX),则令 Vi= 0,Vi+1=Vi+1+Vj； 5) 令j=j+1，转4)对次高电价时段重复上述操作，直到j=t表示所有电价时段待 产时间调整完毕； 步骤5 :执行非支配排序多目标遗传算法优化热轧生产经济负荷调度目标函数； 步骤6 :解集的多目标决策及推荐方案输出：对包含有限个可行解的优化解集进行多 目标决策，选取多目标决策后的最优可行解作为热轧生产经济负荷调度的推荐方案输出。
2. 如权利要求1所述的一种分时电价下热轧生产经济负荷调度方法，其特征在于，所 述解集的多目标决策为采用TOPSIS双基点法对优化解集内的有限个可行解进行排序以选 取最优解。
3. 如权利要求2所述的一种分时电价下热轧生产经济负荷调度方法，其特征在于，所 述对优化解集内的有限个可行解进行排序的具体步骤如下： 步骤1 :用向量规范法求得规范决策矩阵Z，Z中元素z(/= ，其中Xij为初 始决策矩阵X中元素，表示第i个可行解第j个目标的值，I<i<m，I<j<n，m和η分 别为可行解个数和优化目标个数； 步骤2 :构成加权规范阵V，V中元素Vu= Zm其中％为第j个目标的权重； 步骤3 :确定理想解和负理想解；
步骤4 :计算各个可行解到正理想解与负理想解的距离； 第i个可行解到正理想解的距离?
第i个可行解到负理想解的距离
步骤5 :计算各个可行解与理想解的接近程度 步骤6 :按< 由大到小排列确定各个可行解的优劣次序。
【文档编号】G06Q50/06GK104463414SQ201410603677
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】谭貌, 段斌, 苏永新, 姚子力, 易灵芝 申请人:湘潭大学