17、机组组合问题的超启发式方法

机组组合问题的超启发式方法

1. 引言

机组组合问题（UCP）是一个有约束的优化问题，其目标是在给定时间段内确定一组发电机的启动和停机时间表，从而在满足每小时预测电量需求的同时，使发电成本最小化。发电机的优化调度能够在成本和能源使用方面实现巨大的经济节约，因此UCP已成为一个重要的研究领域，许多方法被用于解决该问题，包括拉格朗日松弛法、动态规划、模拟退火、禁忌搜索、分支定界、优先列表、贪心算法和进化算法等。

本文提出了一种超启发式方法来解决UCP。超启发式方法在一组启发式算法上进行操作，在搜索的每一步选择其中一个启发式算法。这种选择依赖于与问题无关的度量（如使用所选启发式算法时解的质量变化）或某种概率分布。由于超启发式方法不需要任何领域知识即可操作，因此它们易于在广泛的应用中使用，并且比大多数方法（如进化算法）需要更少的参数调整工作。近期超启发式方法在调度和时间表问题领域的成功应用，为本研究提供了动力。

2. 机组组合问题

UCP的目标是在给定时间段内最小化发电成本。发电成本包括燃料成本和启动成本。在评估解的质量时，还会考虑惩罚因素，包括需求惩罚（当候选解未满足预定义的每小时需求时产生）和上下限惩罚（当至少有一台发电机违反上下限约束时，将其添加到目标函数中）。UCP公式中使用的参数如下表所示：

参数	解释
$P_i(t)$	机组 $i$ 在时间 $t$ 产生的功率
$F_i(