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中期火电开机优化的多核并行算法及其应用

作　者: 申俊华
导　师: 程春田
学　校: 大连理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 中期火电开机优化 逐步优化算法 Fork/Join框架 多核并行技术
分类号: TM611
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 30次
引　用: 1次
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内容摘要


火电开机优化是电网中期计划制作的一项重要工作,主要是指在规定的计算周期内,综合考虑电力系统负荷需求、火电站自身运行参数等约束,以合理安排电网中各个电站在计算周期内的开机方式。中期火电开机优化主要涉及机组组合问题,该问题具有高维、离散、非线性等特点,很难找到既能全面考虑各种约束,又能获得理想计算速度和最优解精度的实用算法。目前,并行处理硬件和软件的出现及其发展,为解决机组组合问题提供了极具吸引力的机会。本文针对中期火电开机优化问题多状态多阶段决策优化的特点,结合基于分治策略的Fork/Join并行框架,提出了多核并行的中期火电开机优化解决方案。主要内容概括如下：(1)以指定时间段内参与计算电站的装机利用小时数相等为目标建立数学模型,并给出详细求解流程。首先获得满足开机台数,负荷率要求等约束的初始解空间；然后在该空间上通过多次调用启发式搜索,获得满足高峰低谷持续小时数约束的多个初始可行解；接下来分别运用逐步优化算法(POA)进行寻优；最后从多个最终解中获得全局最优解。(2)对问题进行可并行性分析,提出多核并行实现策略。根据Fork/Join并行框架的特点,该问题从两处实现并行,即按时段并行获取初始解空间和按负荷率并行进行多次求解,其中一次求解是指先通过启发式搜索生成初始可行解,再采用POA进行寻优。求解过程通过Fork/Join框架被分配到多核上并行运算,最终获得满足工程实际需求的最优解。(3)多核并行算法在云南电网中期火电开机优化系统中的应用。以云南电网27台机组184个时段为基础数据,首先对算法的收敛性加以验证,然后在单核、双核、八核、十六核上对算法的加速比和效率进行测试。优化结果表明,基于多核并行的中期火电开机优化算法能够充分利用多核资源,明显提高计算效率和最优解的质量。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 研究背景和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
    1.2.1 国内外中期火电开机优化的发展现状  10-11
    1.2.2 国内外多核处理器的发展现状  11-12
  1.3 本论文的研究内容  12
  1.4 论文的组织结构  12-14
2 多核并行编程的关键技术  14-23
  2.1 多核处理器概述  14-15
  2.2 多核并行编程模式  15-18
  2.3 多核并行程序的性能分析  18-20
  2.4 多核并行技术特性  20-22
    2.4.1 多核处理器与单核处理器的区别  20-21
    2.4.2 多核并行技术与超线程技术的区别  21-22
  2.5 本章小结  22-23
3 中期火电开机优化算法模型  23-34
  3.1 中期火电开机优化  23-24
  3.2 中期火电开机优化数学模型  24-26
    3.2.1 目标函数  24
    3.2.2 替代函数  24-25
    3.2.3 约束条件  25-26
  3.3 中期火电开机优化算法执行流程  26-33
    3.3.1 整体算法结构  26-27
    3.3.2 启发式搜索获取初始可行解  27-30
    3.3.3 逐步优化算法POA的寻优过程  30-32
    3.3.4 基于禁忌列表的多次求解优化策略  32-33
  3.4 本章小结  33-34
4 中期火电开机优化多核并行算法的实现  34-49
  4.1 基于分治策略的Fork/Join并行框架  34-38
    4.1.1 Fork/Join框架概述  34-35
    4.1.2 并行执行原理  35-36
    4.1.3 工作窃取技术  36-37
    4.1.4 Fork/Join框架的使用  37-38
  4.2 中期火电开机优化算法可并行性分析  38-39
  4.3 初始解空间求解算法的并行实现  39-44
    4.3.1 初始解空间求解流程  39-40
    4.3.2 基于时段的并行执行框架  40-41
    4.3.3 任务划分策略  41-42
    4.3.4 核心伪代码  42-44
  4.4 基于负荷率的多次POA求解算法的并行实现  44-47
    4.4.1 多次POA求解算法的执行流程  44
    4.4.2 基于负荷率的并行执行架构  44-45
    4.4.3 核心伪代码  45-47
  4.5 本章小结  47-49
5 多核并行算法在云南电网中期火电开机优化中的应用  49-58
  5.1 工程背景  49
  5.2 运行结果  49-56
    5.2.1 自适应排序方案选择  49-51
    5.2.2 算法收敛性验证分析  51
    5.2.3 多核并行计算结果  51-56
  5.3 结果分析  56-57
  5.4 本章小结  57-58
结论  58-60
参考文献  60-63
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  63-64
致谢  64-66

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 发电、发电厂 > 各种发电 > 火力发电、热力发电
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