[发明专利]一种分时电价下热轧生产经济负荷调度方法

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。

主权项

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：Σi∈NXijk=yik,j∈N,k∈M;]]>Σj∈NXijk=yik,i∈N,k∈M;]]>Σk∈Myik=1,i∈N;]]>Σj∈NSijk·yjk·lj≤R,i∈N,k∈M;]]>L≤Σi∈Nyik·li≤U,k∈M;]]>Σi∈Mvi≤Ts-Σi∈Mtui;]]>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：minΣk∈MΣi∈NΣj∈NCij·Xijk;]]>②最小化生产用电成本的目标函数为：minΣb∈T(πb·Σi∈NΣh∈TWi·dih);]]>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,…,n}，n为板坯数；M为轧制单元序号集合，M＝{1,2,…,m},m为轧制单元数；Cij为相邻板坯因宽度、厚度、硬度跳变引起的惩罚值，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；li为第i个板坯的轧制长度，i∈N；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,…,t}，t为一个电价费率周期划分的电价时段个数；πb为电价时段b的电价，b∈T；Wi为板坯i轧制生产所需电能，i∈N；pi为板坯i轧制生产所需时间，i∈N；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)＝(c1,c2,…,cm×n,v1,v2,…,vm)；其中，C中元素ci(i＝1,2,…,m×n)为[1,m×n]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(1≤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，n为板坯数；所述编码映射的具体步骤为：1)令板坯i的利用标志变量fi＝0(i＝1,2,…,n)；轧制单元k中，板坯数numk＝0(k＝1,2,…,m)，板坯轧制总长度dk＝0(k＝1,2,…,m)，相同宽度板坯轧制总长度qk＝0(k＝1,2,…,m)；设置循环变量j＝1；2)确定自然数cj对应的板坯s与轧制单元k，计算方法为：s=cj-[cj-1m]×m,k=cj-[cj-1n]+1]]>3)判断fs＝0？i.若fs＝0成立，表明板坯s为自由板坯，判断ws≠w'k成立则设置qk＝0，其中ws表示板坯s的宽度，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，则将板坯s加入轧制计划k，令numk＝numk+1，dk＝dk+ls，qk＝qk+ls，fs＝1，轧制单元k中板坯序列Rk＝Rk∪{s}；ii.如果fs＝0不成立，直接转步骤4)；4)令j＝j+1，转步骤2)重复执行上述步骤，直到j＝m×n+1；5)检查是否所有fi＝0(i＝1,2,…,n)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,…,Rm}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i∈M；2)随机初始化分配m个轧制单元的待产时间序列V＝(v1,v2,…,vm)，序列V中元素满足条件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T'＝(t′1,t'2,…,t′t)，t'b对应电价为π'b，令j＝1；4)调整轧制单元待产时间，对从t'j开始生产的轧制单元ui，若满足且vi+1>0，则令vi+1＝0，vi＝vi+vi+1；对在t'j结束生产的轧制单元ui，若满足且vi>0，则令vi＝0，vi+1＝vi+1+vi；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。