本發(fā)明屬于配電網(wǎng)規(guī)劃領(lǐng)域，尤其涉及一種高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目模糊組合優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

在實(shí)際進(jìn)行項(xiàng)目組合優(yōu)化時(shí)，項(xiàng)目的不確定性將影響項(xiàng)目的總投資以及其他項(xiàng)目的計(jì)劃安排情況，同時(shí)也將影響項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)度和實(shí)際的運(yùn)營(yíng)效果。

項(xiàng)目的不確定性主要源于初始投資的不確定性及項(xiàng)目投運(yùn)效果的不確定性。按照相關(guān)工程標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)規(guī)范僅僅能夠估算項(xiàng)目的投資成本，由于項(xiàng)目投資的不精確性將導(dǎo)致后續(xù)的資金安排存在較大的困擾，也將影響項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)度和投運(yùn)效果，因此有必要在多項(xiàng)目組合優(yōu)化中考慮項(xiàng)目投資的不精確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目模糊組合優(yōu)化方法。該方法在滿足總資金約束的條件下，考慮了單個(gè)項(xiàng)目的效益和投資，并計(jì)及各規(guī)劃項(xiàng)目間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以規(guī)劃項(xiàng)目組合的整體效益最優(yōu)和單位容量投資最少為目標(biāo)，通過模糊組合優(yōu)化方法實(shí)現(xiàn)了多目標(biāo)優(yōu)化的規(guī)劃決策，既提高了規(guī)劃項(xiàng)目組合對(duì)整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)功能的提升作用，又節(jié)約了投資，避免了由于資金安排不當(dāng)造成的浪費(fèi)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目模糊組合優(yōu)化方法，包括：

步驟(1)：將高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目評(píng)分和項(xiàng)目資金投入分別作為單個(gè)項(xiàng)目的模糊目標(biāo)和模糊約束，計(jì)及規(guī)劃項(xiàng)目間關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目模糊組合優(yōu)化模型，以得到滿足資金、項(xiàng)目關(guān)聯(lián)關(guān)系及經(jīng)濟(jì)約束條件下的最優(yōu)項(xiàng)目組合；

步驟(2)：以高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目總評(píng)分和項(xiàng)目單位容量投資總評(píng)分作為項(xiàng)目組合的總模糊目標(biāo)，以規(guī)劃項(xiàng)目總投資和規(guī)劃項(xiàng)目間關(guān)聯(lián)關(guān)系作為模糊約束，對(duì)模糊目標(biāo)和模糊約束分別建立模糊隸屬度函數(shù)；

步驟(3)：將模糊目標(biāo)和模糊約束通過模糊隸屬度函數(shù)轉(zhuǎn)換為多目標(biāo)規(guī)劃問題，根據(jù)極大化原理，將多目標(biāo)規(guī)劃決策問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)求解最大值的問題，并求解得出高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目總評(píng)分以及項(xiàng)目單位容量投資總評(píng)分最大值。

所述步驟(1)中的規(guī)劃項(xiàng)目間關(guān)聯(lián)關(guān)系包括獨(dú)立關(guān)系、依賴關(guān)系和互斥關(guān)系。

所述步驟(2)中的高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目總評(píng)分等于每個(gè)模糊決策變量與相應(yīng)高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目的評(píng)分的乘積之和。

所述模糊決策變量是一個(gè)模糊區(qū)間，模糊決策變量在模糊區(qū)間中任一取值的組合均滿足規(guī)劃項(xiàng)目間關(guān)聯(lián)關(guān)系。

所述模糊決策變量的模糊區(qū)間為[0，1]。

所述步驟(3)中，通過多目標(biāo)規(guī)劃的線性加權(quán)和法，將多目標(biāo)最優(yōu)問題轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)最優(yōu)問題。

線性加權(quán)和法的權(quán)重變量采用熵權(quán)法確定。

所述步驟(3)中，采用遺傳算法進(jìn)行求解單目標(biāo)求解最大值的問題，得出高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目總評(píng)分以及項(xiàng)目單位容量投資總評(píng)分最大值。

所述步驟(2)中，利用秩和比法來確定模糊隸屬度函數(shù)的參數(shù)。

采用遺傳算法進(jìn)行求解單目標(biāo)求解最大值的問題，得出高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目總評(píng)分以及項(xiàng)目單位容量投資總評(píng)分最大值的過程為：

首先對(duì)染色體進(jìn)行編碼；

將染色體進(jìn)行編碼之后，模糊決策變量轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)，不斷進(jìn)行交叉、選擇和變異遺傳操作，經(jīng)過迭代之后最終得到優(yōu)選的結(jié)果，即得出高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目總評(píng)分以及項(xiàng)目單位容量投資總評(píng)分最大值。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明在滿足總資金約束的條件下，考慮了單個(gè)項(xiàng)目的效益和投資，并計(jì)及各規(guī)劃項(xiàng)目間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以規(guī)劃項(xiàng)目組合的整體效益最優(yōu)和單位容量投資最少為目標(biāo)，通過模糊組合優(yōu)化方法實(shí)現(xiàn)了多目標(biāo)優(yōu)化的規(guī)劃決策，既提高了規(guī)劃項(xiàng)目組合對(duì)整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)功能的提升作用，又節(jié)約了投資，避免了由于資金安排不當(dāng)造成的浪費(fèi)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目模糊組合優(yōu)化方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

模糊組合優(yōu)化決策是將模糊數(shù)學(xué)基本理論與方法與決策理論結(jié)合，通過將模糊目標(biāo)和模糊約束綜合，建立模糊組合決策模型。

模糊組合優(yōu)化理論中的基本概念有：

(1)模糊目標(biāo)

模糊目標(biāo)G為X上的一個(gè)模糊目標(biāo)集合，其中X為全部策略集合。同理，多模糊目標(biāo)為G₁∩G₂∩G₃∩…G_n，其中G_i為X上的多模糊目標(biāo)集合。

(2)模糊約束

模糊約束C為X上的一個(gè)模糊約束集合，其中X為全部策略集合。同理，多模糊約束為C₁∩C₂∩C₃∩…C_m，其中C_i為X上的多模糊約束集合。

(3)模糊集對(duì)

模糊集對(duì)D為模糊目標(biāo)G和模糊約束C的交集，即D＝G∩C。模糊集對(duì)D為多模糊目標(biāo)G₁∩G₂∩G₃∩…G_n和多模糊約束C₁∩C₂∩C₃∩…C_m的交集，即D＝(G₁∩G₂∩G₃∩…G_n)∩(C₁∩C₂∩C₃∩…C_m)。

(4)模糊隸屬度函數(shù)

模糊目標(biāo)的隸屬度函數(shù)U_G(x)為策略x相對(duì)于目標(biāo)G所能達(dá)到的滿意程度，其中x∈X。模糊約束隸屬度函數(shù)U_C(x)為策略x相對(duì)于目標(biāo)C所能達(dá)到的滿意程度，其中x∈X。模糊集對(duì)模糊隸屬度函數(shù)U_D(x)為策略x相對(duì)于C和G所能達(dá)到的滿意程度，即

多模糊目標(biāo)多模糊約束模糊集對(duì)模糊隸屬度函數(shù)U_D(x)為策略x相對(duì)于多目標(biāo)G₁∩G₂∩G₃∩…G_n和C₁∩C₂∩C₃∩…C_m所能達(dá)到的滿意程度，即

(5)模糊極大化原則

極大化決策是使得U_D(x)在可能的全部策略集合X中有唯一最大值時(shí)的唯一決策(即極大化決策)為x^*。極大化決策隸屬度函數(shù)U_D(x^*)是策略x^*相對(duì)于目標(biāo)C和G所能達(dá)到的滿意程度，即U_D(x^*)＝max_x∈Xmin{U_G1(x)…U_Gn(x)，U_C1(x)…U_Cm(x)}。

如圖1所示，本發(fā)明的高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目模糊組合優(yōu)化方法，包括：

步驟(1)：將高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目評(píng)分和項(xiàng)目資金投入分別作為單個(gè)項(xiàng)目的模糊目標(biāo)和模糊約束，計(jì)及規(guī)劃項(xiàng)目間關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目模糊組合優(yōu)化模型，以得到滿足資金、項(xiàng)目關(guān)聯(lián)關(guān)系及經(jīng)濟(jì)約束條件下的最優(yōu)項(xiàng)目組合；

步驟(2)：以高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目總評(píng)分和項(xiàng)目單位容量投資總評(píng)分作為項(xiàng)目組合的總模糊目標(biāo)，以規(guī)劃項(xiàng)目總投資和規(guī)劃項(xiàng)目間關(guān)聯(lián)關(guān)系作為模糊約束，對(duì)模糊目標(biāo)和模糊約束分別建立模糊隸屬度函數(shù)；

步驟(3)：將模糊目標(biāo)和模糊約束通過模糊隸屬度函數(shù)轉(zhuǎn)換為多目標(biāo)規(guī)劃問題，根據(jù)極大化原理，將多目標(biāo)規(guī)劃決策問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)求解最大值的問題，并求解得出高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目總評(píng)分以及項(xiàng)目單位容量投資總評(píng)分最大值。

以x₁，x₂，…，x_i(取值范圍是[0，1])為模糊決策變量，多項(xiàng)目模糊組合優(yōu)化決策模型的目標(biāo)函數(shù)F為：

式中ω為電力公司在多項(xiàng)目組合優(yōu)化中對(duì)評(píng)分和資金約束的偏好權(quán)重，根據(jù)電力公司對(duì)于高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目評(píng)分和規(guī)劃項(xiàng)目的資金投入的承受能力選取不同的值；和為高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目總評(píng)分和單位容量投資總評(píng)分的隸屬度函數(shù)；和為高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目總投資和規(guī)劃項(xiàng)目單位容量投資函數(shù)的隸屬度函數(shù)。

而實(shí)際上，配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目間存在著各種關(guān)系，根據(jù)高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目的特點(diǎn)，將規(guī)劃項(xiàng)目間關(guān)系定義為三類：獨(dú)立、依賴和互斥。

獨(dú)立：若不同的項(xiàng)目之間不存在任何相互間的聯(lián)系，則稱這種關(guān)系為獨(dú)立關(guān)系。

依賴：若不同的項(xiàng)目之間有所依存，如項(xiàng)目B的投運(yùn)一定要以項(xiàng)目A的投運(yùn)為前提，則可以認(rèn)為項(xiàng)目B依賴于項(xiàng)目A，于是稱這種關(guān)系為依賴關(guān)系。

互斥：若不同的項(xiàng)目之間互不相容，如項(xiàng)目A和項(xiàng)目B不能同時(shí)投運(yùn)，則可以認(rèn)為項(xiàng)目A與項(xiàng)目B相排斥，于是稱這種關(guān)系為互斥關(guān)系。

高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目總評(píng)分和單位容量投資總評(píng)分作為模糊組合優(yōu)化的模糊目標(biāo)，計(jì)算公式如下：

(1)高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目總評(píng)分

式中系數(shù)為模糊決策變量，其中為高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目的評(píng)分，考慮進(jìn)行模糊組合決策高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目的投資為一個(gè)模糊區(qū)間，項(xiàng)目的評(píng)分中經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)與項(xiàng)目的投資相關(guān)聯(lián)，綜合評(píng)分與子指標(biāo)呈線性關(guān)系，故綜合評(píng)分與項(xiàng)目投資呈線性關(guān)系，即P_imin和P_imax可以通過線性關(guān)系來計(jì)算，項(xiàng)目的評(píng)分按照評(píng)價(jià)指標(biāo)體系計(jì)算得到。

(2)高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目單位容量投資總評(píng)分

式中系數(shù)為模糊決策變量，其中為高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目單位容量投資成本的評(píng)分，S₁，S₂，…，S_i為規(guī)劃項(xiàng)目的建設(shè)容量(變壓器容量、線路容量)，為規(guī)劃項(xiàng)目的總投資成本，在模糊組合優(yōu)化決策中項(xiàng)目的投資是一個(gè)模糊區(qū)間，即

根據(jù)模糊決策理論，高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目總評(píng)分函數(shù)的隸屬度函數(shù)如下：

規(guī)劃項(xiàng)目單位容量投資總評(píng)分函數(shù)的隸屬度函數(shù)與此類似：

隸屬度函數(shù)為和參數(shù)a表示P_Z0和P_DW0，參數(shù)b表示P_Z1和P_DW1，指標(biāo)值代表P_Z和P_DW。

模糊約束包括規(guī)劃項(xiàng)目總投資和單位容量投資。計(jì)算公式如下：

(1)高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目總投資

式中系數(shù)為模糊決策變量，其中為規(guī)劃項(xiàng)目的總投資成本，在模糊組合優(yōu)化決策中項(xiàng)目的投資是一個(gè)模糊區(qū)間，即

(2)高壓配電網(wǎng)總規(guī)劃項(xiàng)目單位容量投資

式中系數(shù)為模糊決策變量，其中為規(guī)劃項(xiàng)目單位容量投資，S₁，S₂，…，S_i為規(guī)劃項(xiàng)目的建設(shè)容量(變壓器容量、線路容量)。類似地，也為模糊區(qū)間，即

根據(jù)模糊決策理論，高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目總投資函數(shù)的隸屬度函數(shù)如下：

項(xiàng)目單位容量投資函數(shù)的隸屬度函數(shù)如下：

隸屬度函數(shù)為和參數(shù)a表示A_DW0和A_Z0，參數(shù)b表示A_Z1和A_DW1，參數(shù)c表示A_Z2和A_DW2，參數(shù)d表示A_Z3和A_DW3，指標(biāo)值代表A_Z和A_DW。涉及到的具體參數(shù)如表1所示。

表6模糊組合優(yōu)化模型參數(shù)

將模糊組合優(yōu)化理論應(yīng)用于高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目組合優(yōu)化中，綜合考慮了規(guī)劃項(xiàng)目的綜合評(píng)分、資金約束及項(xiàng)目關(guān)聯(lián)關(guān)系，模糊組合優(yōu)化的目的是使得項(xiàng)目組合的總評(píng)分最大，同時(shí)使得項(xiàng)目的投資約束在一定的范圍內(nèi)，具體的表述如下：

max(P)&min(A)

其中

利用模糊隸屬度，將模糊組合優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換為如下多目標(biāo)規(guī)劃問題：

max U

其中

通過多目標(biāo)規(guī)劃的線性加權(quán)和法，將式(11)所示的多目標(biāo)最優(yōu)問題轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)最優(yōu)，即將和線性加權(quán)得到目標(biāo)函數(shù)，權(quán)重變量采用熵權(quán)法確定，考慮采用遺傳算法進(jìn)行多變量非線性問題求解。

模型的建立及求解過程大致如下：

1)根據(jù)規(guī)劃項(xiàng)目的實(shí)際數(shù)據(jù)，得到模糊目標(biāo)和模糊約束表達(dá)；

2)利用秩和比法確定評(píng)分和投資的模糊隸屬度函數(shù)參數(shù)；

3)使用熵權(quán)法確定對(duì)評(píng)分的偏好權(quán)重，形成僅含有模糊決策變量的目標(biāo)函數(shù)；

4)考慮模糊決策變量以及項(xiàng)目之間關(guān)聯(lián)的約束條件，采用遺傳算法求解。

采用遺傳算法求解多項(xiàng)目模糊組合優(yōu)化決策問題，首先要對(duì)染色體進(jìn)行編碼，編碼方式如下所示：

NN＝{x₁，x₂，…，x_i，…x_n}

其中編號(hào)1，2…，n表示項(xiàng)目的編號(hào)，與項(xiàng)目庫(kù)中項(xiàng)目的編號(hào)對(duì)應(yīng)；x_i表示第i個(gè)項(xiàng)目的模糊決策變量，即項(xiàng)目入選的隸屬度，其取值范圍是[0，1]。

將染色體進(jìn)行編碼之后，模糊決策變量轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)，不斷進(jìn)行交叉、選擇和變異等遺傳操作，經(jīng)過迭代之后最終得到優(yōu)選的結(jié)果。

以高壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目總評(píng)分和規(guī)劃項(xiàng)目單位容量投資總評(píng)分作為模糊目標(biāo)，以規(guī)劃項(xiàng)目總投資和單位容量投資、項(xiàng)目關(guān)聯(lián)關(guān)系作為模糊約束，對(duì)模糊目標(biāo)和模糊約束分別建立模糊隸屬度函數(shù)。

在模糊組合優(yōu)化決策中，決策變量為一個(gè)模糊區(qū)間，對(duì)于項(xiàng)目之間的線性約束，決策變量在模糊區(qū)間中的任何一取值的組合均滿足該線性約束。

將模糊目標(biāo)和模糊約束通過模糊隸屬度轉(zhuǎn)換為多目標(biāo)規(guī)劃問題，提出了該優(yōu)化問題的遺傳算法求解方案。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。