[发明专利]一种支持移峰型电力需求响应的生产调度方法

权利要求书

1.一种支持移峰型电力需求响应的生产调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立支持移峰型电力需求响应的生产调度数学模型：

minC_max＝min{C₁,C₂,...,C_n} (1)

e_ij＝s_ij+t_ij,i＝1,2,...,n,j＝1,2,...,S (5)

e_ij+t_b≤s_i(j+1),i＝1,2,...,n,j＝1,2,...,S-1 (6)

其中，n表示工件个数；J_i为工件编号，i＝1,2,…,n；C_i表示J_i的加工完成时间；C_max为最大完成时间；S为工件的工序数；为J_i第j道工序在t时刻的加工负荷；s_ij为J_i第j道工序的开始加工时间；e_ij为工件J_i第j道工序的加工完成时间；T_s为需求响应开始时间；T_e为需求响应结束时间；F为需求响应时段的最大允许负荷；t_ij为J_i第j道工序的加工时间；t_b为工件搬运时间；t_r为机器准备时间，公式(1)为支持移峰型电力需求响应的生产调度模型的优化指标；公式(2)为峰荷约束指标，确保需求响应时段的最大负荷不超过约定负荷F；公式(3)表示一个优先级位置只能对应一个工件；公式(4)保证每个工件优先级位置唯一；公式(5)表示每个工件在每台机器上的完成时间和开始时间的关系；公式(6)表示工件搬运时间对同一工件不同工序间的先后约束关系；公式(7)表示工件优先级越高，其开始加工时间越早；公式(8)表示机器准备时间对下一个工件的开始时间的约束关系，

S2、初始化，

S2-1、参数设置：设置工件个数n；机器个数a；工序数S；需求响应开始时间T_s；需求响应结束时间T_e；需求响应时段的最大允许负荷F；工件搬运时间t_b；机器准备时间t_r；烟花种群数目为N；最大迭代次数为D_max；迭代计数器D_t，D_t的初始值为0；烟花爆炸半径A；爆炸火花数M；高斯变异火花数L；烟花元素上限U_b和下限L_b；极小值常数ε；复形法参数α；预设常数θ，

S2-2、初始化种群：随机生成N个初始烟花，X_i＝{x₁,x₂,...,x_n,x_n+1,...,x_n+a}，X_i前n个元素为工件排序方案的编码，后a个元素为机器调度方案的编码，i＝1,2,…,N，x_j∈[L_b,U_b]，j＝1,2,…,n+a，

S3、计算每个烟花X_i的适应度值f_i，

S3-1、工件排序方案的解码采用最大位置法，对x₁,x₂,...,x_n进行降序排序，x_i对应的序号就是加工顺序，

S3-2、设定机器调度方案的每个元素解码后的值为0或者1，当元素值小于0时，解码为0，当元素值大于等于0时，解码为1，

S3-3、将解码后的X_i带入步骤S1所提模型计算适应度值f_i，

S4、D_t＝D_t+1，

S5、计算每个烟花X_i的爆炸火花，

S5-1、计算每个烟花X_i的爆炸半径R_i和爆炸火花数目S_i：设第i个烟花的位置为X_i，其适应度值为f_i；当前最优烟花的位置为X_b，其适应度值为f_b；当前最差烟花的位置X_w，其适应度值为f_w，通过公式(10)、(11)更新烟花X_i的爆炸半径和爆炸火花数，其中round()是四舍五入取整函数，

S5-2、每个烟花X_i生成S_i个爆炸火花：首先，随机选择X_i中的z个维度，z＝round[(n+a)×U(0,1)]，U(0,1)表示在区间[0,1]之间均匀分布的随机数；然后，对随机选取出的维度k∈{1,2,...,z}按公式(12)进行位置偏移生成爆炸火花，

其中，U(-1,1)表示在区间[-1,1]之间均匀分布的随机数；当火花在维度k上超出边界，将通过公式(13)的映射规则进行越界检测，映射到一个新的位置，

S6、从N个烟花中选择L个烟花生成高斯变异火花，对其每一个烟花随机选择z个维度，z＝round[(n+a)×U(0,1)]；然后，对随机选出的维度k按公式(14)进行高斯变异操作，从而生成高斯变异火花,k∈{1,2,…,z}；最后，通过公式(13)对高斯变异火花进行越界检查，

其中，N(1,1)表示均值为1、方差为1的高斯分布，

S7、计算在步骤S5与S6中新产生的爆炸火花和高斯变异火花的适应度值，提出一种局部搜索策略分别对每个烟花的最差爆炸火花和高斯变异花火进行替换操作，

S8、更新全局最优烟花位置X_b和最优适应度值f_b，

S9、若D_t≥t_max，则转步骤S11，

S10、在包含当代烟花种群、爆炸火花和高斯变异火花的候选火花中选择最优的个体直接进入下一次迭代，其余N-1个下一代烟花按照赌轮盘规则在剩下的候选烟花中选出，转步骤S4，

S11、对最优烟花位置X_b进行解码得到最优生产调度方案；

步骤S7所述的局部搜索策略进一步包括：

假设每个烟花产生了k个高斯变异火花X₁,X₂,…,X_k，按升序方式对X₁,X₂,…,X_k的适应度值进行排列，假设最终排列为f(X₁),f(X₂),…,f(X_k)，那么适应度值最大的火花为X_k，称为最差点，所提局部搜索策略的主要思想是确定一个适应度值比X_k好的新火花，并取代X_k，具体执行步骤如下：

S7-1、求除X_k外其余火花的中心：

S7-2、采用公式(17)产生新火花X_α：

X_α＝X₀+α×(X₀-X_k) (17)

S7-3、检查X_α是否属于解空间，若否，令α＝α/2，再按公式(17)重新计算X_α，直到X_α属于解空间为止，

S7-4、如果f(X_α)f(X_k)，则用X_α替换X_k；否则，令α＝α/2，转步骤S7-2，如果当αθ时，X_α仍然不能替换X_k，则去掉X_k；其中θ为预设常数。