火力电厂经营问题的优化方案

火力电厂经营问题的优

化方案

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火力电厂经营问题的优化方案

摘要

针对火力电厂的经营优化问题，本文建立了采购资源安排的优化模型，在火力电厂获取长远经济效益的前提下，分析解决了所给的三个问题。

对于问题一，利用matlab软件拟合出耗油量和柴油价格规律曲线，预测了今年每月的耗油量及每星期的油价。建立非线性规划模型，利用预测结果计算得到具体的购油方案，以及所用费用，最后算出考虑支付利息是的总费用。

针对问题二，采用远期和约来购买柴油时，利用图论的知识，把从一月到第十二个月签订和约的多种组合方式设定为求两点之间最小距离的问题，建立图论——最短路径模型。用matlab编程计算得到十二个月的远期购油计划：先签订一个月的购油和约，到期后再签订两个月的购油和约，如此方式再签订六个月

针对问题三，分析15天最少柴油储备合理性，从火电厂的经济效益出发考虑，分别利用问题1、2所建立的模型，计算比较在不同的柴油储备情况下，购买柴油总费用的变化，费用越小，合理性就越高。最后得出政府规定的15天的最少柴油储备不合理，最佳天数为13天。

关键词：拟合非线性规划模型图论

1.问题的提出

基本情况

某火力发电厂负责一小城市生产和生活用电的供应。该电厂发电机以柴油为燃料。发电厂有多台发电机，可以根据用电需求决定启用多少台发电机适应点亮的季节性和随机性的波动。正常情况下柴油可以在市场上随时买到并立即运到电厂，但柴油价格随市场是经常波动的。政府规定：发电厂必须至少有15天的满足正常用电需求的燃油储备以应付用电需求的随机波动和不能按时购进燃油的偶然事件。

（1）截止到去年底该厂前48个月的每月耗油量（吨）：

1120,1180,1320,1290,1210,1350,1480,1480,1360,1190,1040,1180,1150,1260,1410 ,1350,1250,1490,1700,1700,1580,1330,1140,1400,1450,1500,1780,1630,1720,178 0,1990,1990,1840,1620,1460,1660,1710,1800,1930,1810,1830,2180,2300,2420,20 90,1910,1720,1940

（2）截止到去年底前50个星期的市场柴油价格（吨运输费，元）：

2494,2490，

2499,2505,2515,2490,2476,2488,2504,2507,2530,2537,2550,2562,2560,2574,2640 ,2600,2613,2604,2616,2608,2589,2590,2589,2574,2577,2579,2574,2573,2576,258 9,2578,2577,2572,2575,2568,2575,2570,2576,2573,2575,2596,2611,2629,2633,26 28,2618,2622,2627

（3）每购买一次柴油所需固定费用（手续费等）为5万元。一吨柴油储存一天所花费用为元，该厂从银行贷款所用年利率（连续复利）为5%。

需要解决的问题

问题1：请在每年年初为该厂制定一个经济上尽量合理的柴油购买与库存方案（即一年购油多少吨），并根据此估算出发电厂在该年购买柴油的费用。请按所有资金不支付利息和支付利息两种情况讨论。

问题2：若采用所谓远期和约来购买柴油，即发电厂与售油公司事先计算出一个双方认为的油价并签订一个合和约，将来购油时就采用这个油价，这样的远期和约有期限为一个月、两个月、三个月、四个月、六个月、一年等共六种。请你为发电厂选择一种最有利的远期和约，使得费用最省。

问题三：你认为政府规定的15天的最少柴油储备合理吗？给出改进意见。

2.问题的分析

对于火力电厂的经营优化问题，这是一个带有复杂约束条件的优化与规划问

题。在当今时代，企业采购资源规划是企业生产经营规划的重要组成部分。在采购资源的安排中，不仅要注重数量，更重要的是采购质量的提高以及如何利用好现有的资源获得最大的效益，这对企业的发展至关重要。解决这个问题就是要进行企业预测（特别是需求预测），例如制定销售计划、生产计划、库存计划以及组织计划都可以用到这些预测结果。

I．问题1的分析

要求每年年初为该厂制定一个经济上尽量合理的柴油购买与库存方案，这个问题就转化为“今年购油多少次，每次够有多少吨”的问题，题目给出了前四年火电厂对柴油的需求，以及截止到去年年底前50个星期的市场柴油价格，很明显，需要我们根据给出的以往的统计数据，对今年的情况作出预测。

我们对已知数据进行拟合，运用matlab软件，画出前四年的月耗油量曲线，据此拟合出今年的月耗油量曲线，进而算出今年每月的耗油量。同理，很据往年的市场柴油价格，预计出今年的柴油价格在各星期的波动情况。之后，又对采购的次数、采购量进行了优化，预测了发电厂在今年购买柴油的费用；发电厂购买柴油的费用可以表示为：

购买柴油的总费用=（每次购买的数量）*（该次柴油的价格）+（每次购买的手续费）+（柴油的储存费用）；

约束条件为：（每月购买的柴油量）+（上月余下的库存量）—（当月的消费量）≥（下个月预测消费量的一半）。

II.问题2的分析

在本问题中，因为远期合约期限有一个月、两个月、三个月、四个月、六个月、一年共六种情况，而一年当中各种合约的组合方式有多种，如何使一年购买柴油的费用最省，其实也就是如何安排一年当中各种合约的组织方式，使得各种合约条件下费用的总和最小。最小费用就是和约油价与需求量的乘积之和最小。

采用远期和约来购买柴油，考虑到与供应商建立和约后，火电厂与供应商之间在签约允许的时间内，供应商能够随时提供火电厂的柴油需求，这样就不必考虑每次购买柴油后的储存问题了。要求我们选择一个合理的购油价格和购油合同期限。在决定购油价格时，要使双方都满意，我们取各个时间段内的平均值，这样，最合理的购油和约就转化为求在一年之内所有和约价格与需求量成绩最小的那一组和约。