分时电价下关注能耗成本的生产问题建模及算法

随着环境保护及能源危机问题的日益突出,如何均衡用电负荷、适应能源供给侧结构特点,从而减小企业运营成本以提高自身盈利能力,已经成为能源敏感型企业在当前时代亟待解决的实际问题。本文以单机生产系统为研究对象,建立了分时电价模式下能耗成本最小化问题的连续时间混合整数规划模型。首先,针对工件顺序固定时的子问题,考虑到非线性因素的影响,证明了最优缓冲时间长度与电价调整时刻的一致性关系,据此设计了分枝定界算法中的分枝规则,并通过开发快速的低界求解方法及有效的剪枝策略,保证了算法可在短时间内求得精确解。继而,通过随机排序、ERD排序、邻域搜索排序、遗传算法排序等不同方法的比较,分析了工件顺序对问题最终总成本的影响程度。同时,在不同参数组合的数据实验中,将本方案与传统生产调度方案进行对比,表明了本文模型在节约能耗成本方面的巨大优势。最后,本文所设计算法解决了周期差异引起的非线性的难题,可以此为子模块求解更加复杂的扩展问题,比如考虑可再生能源生产周期的企业内多种能源实时分配问题。     

多源供电模式下企业生产运作与能源管理集成优化研究

由于绝大部分的工业能耗归结于生产制造环节,将可再生能源作为生产车间的供电方式,可以促进可再生能源大力推广以缓解当前由于化石能源的大量使用而造成的环境污染问题。本研究以具有可再生能源供电系统的生产车间为研究对象,秉承“分布式发电、自产自销”的理念,关注包含生产车间、可再生能源发电、储电构成的微电网系统及其与外部电网之间的关联。首先,以最小化实时电价下的电费总成本为优化目标,建立了集成生产调度、设备维护、电量分配的企业运作管理问题的混合整数规划数学模型。其次,对决策变量进行分类,设计了基于遗传算法、启发式规则、子问题精确算法相结合的元启发式搜索算法;在外层对生产调度、设备维护相关变量进行迭代搜索,在内层利用最小费用流求解最优的电量分配方案。通过与CPLEX求解结果及有效低界的对比,验证了所设计算法在运行时间及求解精度上的有效性。与两种车间中独立决策策略相比较,在各种不同场景的平均表现上,集成模型可以节省大约40%的购电费用。最优运作方案显示,生产等高能耗活动应尽可能安排在低电价时段进行,但考虑到工件加工的不可中断性以及交货期的约束,设备也不可避免地需要在某些高电价时段运转。此时可以前摄性地...