一种基于多目标优化的钢铁企业煤气蒸汽系统联合调度方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于多目标优化的钢铁企业煤气蒸汽系统联合调度方法，步骤包括：S1采集包括：煤气、蒸汽及电力运营数据及其对应生产设备参数和实际操作约束；S2根据步骤S1所得各运营数据及生产设备参数和实际操作约束，分别建立蒸汽和煤气子系统模型，以获取包括各设备在单位时刻所能产生的蒸汽，煤气流量、单位时刻各类煤气可分配量、单位时刻各设备的各类煤气消耗量、以及单位时刻系统蒸汽的需求量在内的评估参数；S3建立多目标评估策略，以根据包括步骤S2所得评估参数，来计算出单位时刻的煤气、蒸汽放散量。籍此以实现对目标优化，减少不必要的能源放散。少不必要的能源放散。少不必要的能源放散。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多目标优化的钢铁企业煤气蒸汽系统联合调度方法


[0001]本专利技术涉及能源调度管理
，尤其涉及一种基于多目标优化的钢铁企业煤气蒸汽系统联合调度方法。

技术介绍

[0002]钢铁企业是制造业中的能耗大户，高能耗问题日益成为制约钢铁工业发展的一个重要问题。钢铁企业的节能措施有很多，如改进工艺流程，提高设备能效，优化能源调度方法等，其中优化能源调度方法，提高能源利用率相对其他节能措施更易于实施，且具有较大的节能空间，是钢铁企业节能降耗的重要突破口。
[0003]目前工业现场对于钢铁企业能源的优化调度问题，主要依靠专家经验解决，即在能源出现供需失衡情况时，富有实际经验的工程师首先对管网调整能力做大致估计，然后根据个人日常操作习惯，选择设备进行试探性调整作业。在这样的人工调整过程中，调整设备的选定因人而异，并且现场人员可能会依据实际情况多次改变调整设备及相应调整量，最终将能源供需情况优化调整至新的平衡状态。
[0004]在钢铁企业能源调度建模方面，混合整数线性规划方法是运用得最为广泛的方法。例如有些研究考虑不同煤气混合及能源分配的工艺要求，以煤气放散成本和煤气不足损失成本之和最小化目标，建立煤气混合优化分配的0
‑
1混合整数规划模型(张子阳，孙彦广，马湧.基于改进单纯形法的钢铁企业氧气系统优化调度研究[J].数学的实践与认识，2018，48(23)：6.)。
[0005]还有一些研究综合考虑所有煤气用户的生产特征，结合系统的蒸汽，电力需求，以最小化系统运行成本为目标建立副产煤气的MILP优化调度模型(Kong Haining，Qi Ershi，Li Hui，Li Gang，ZhangXing.An MILP model for optimization of byproduct gases in the integrated iron and steel plant[J].Applied Energy，2010，87(7)：2156
‑
2163.)。在钢铁企业多能协调调度方面，大部分研究基于煤气
‑
蒸汽
‑
电力等多介质建立多周期混合优化调度的数学模型(Zeng Yujiao，Xiao Xin，Li Jie，Sun Li，Floudas Christodoulos A.，Li Hechang.A novel multi
‑
period mixed
‑
integer linear optimization model for optimal distribution of byproduct gases，steam and power in an iron and steel plant[J].Energy，2018，143：881
‑
899.)。
[0006]然而以上方法大部分是针对钢铁企业单能源介质分开规划且相对独立运行的，主要集中在煤气，蒸；电力；氧气等单一介质，其中煤气调度居多，这在一定程度上使得问题边界清晰，提高某种能源的利用效益，但对于整个系统而言，只是实现了局部优化，未达到多目标优化。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的在于提供一种基于多目标优化的钢铁企业煤气蒸汽系统联合调度方法，以通过建立煤气蒸汽优化调度模型来对煤气放散和蒸汽放散这两个方面的调度
进行评估，以实现对目标优化，减少不必要的能源放散。
[0008]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于多目标优化的钢铁企业煤气蒸汽系统联合调度方法，步骤包括：
[0009]S1采集包括：煤气、蒸汽及电力运营数据及其对应生产设备参数和实际操作约束；
[0010]S2根据步骤S1所得各运营数据及生产设备参数和实际操作约束，分别建立蒸汽和煤气子系统模型，以获取包括各设备在单位时刻所能产生的蒸汽，煤气流量、单位时刻各类煤气可分配量、单位时刻各设备的各类煤气消耗量、以及单位时刻系统蒸汽的需求量在内的评估参数；
[0011]S3建立多目标评估策略，以根据包括步骤S2所得评估参数，来计算出单位时刻的煤气、蒸汽放散量。
[0012]优选地，其中步骤S1中，煤气运营数据包括：高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气的发生总量，生产设备消耗量，能源设备消耗量以及消耗总量；
[0013]蒸汽运营数据包括：高、中、低压三种等级蒸汽的发生总量，生产设备消耗量，能源设备消耗量以及消耗总量；
[0014]电力运营数据包括：各个产电用户的发电量，企业电力需求总量，外购电量。
[0015]优选地，其中蒸汽子系统模型包括：蒸汽子系统目标函数：优选地，其中蒸汽子系统模型包括：蒸汽子系统目标函数：其中，C
r
是r蒸汽折标准煤系数，Z
r，k，t
是在时段t内设备k产生r等级蒸汽的流量，D
r，t
为在时段t内，生产单元对r等级蒸汽需求量。
[0016]优选地，，其中蒸汽子系统模型还包括：
[0017]蒸汽保供约束：
[0018]设备产汽能力约束：
[0019]能源转换设备输入输出能量平衡约束：能源转换设备输入输出能量平衡约束：
[0020]变量非负约束：Z
r，k，t
≥0(r＝1，
…
，R；t＝1，
…
，T)；
[0021]其中，为在时段t内设备k产生r等级蒸汽的最大流量；η
k
是设备k的热效率，为在时段t内设备k消耗g煤气最大流量，是g煤气的热值，在时段t内设备k消耗煤最大量，h
coal
是煤的热值，是r等级蒸汽焓值。
[0022]优选地，，其中煤气子系统模型包括：
[0023]煤气子系统目标函数：其中，C
g
是g煤气折标准煤系数，S
g，t
是在时段t内g煤气的可调度量，G
g，k，t
是在时段t内设备k消耗g煤气流量。
[0024]优选地，其中煤气子系统模型还包括：
[0025]电力保供约束：
[0026]设备产电能力约束：
[0027]产电变量非负：E
gen，k，t
≥0(t＝1，
…
，T)；
[0028]煤气供给约束：
[0029]设备消耗煤气能力约束：
[0030]能源转换设备输入输出能量平衡约束：能源转换设备输入输出能量平衡约束：
[0031]设备最低热值约束：
[0032]消耗煤气变量非负约束：G
g，k，t
≥0(g＝1，
…
，G；t＝1，
…
，T)；
[0033]其中，E
gen，k，t
是在时段t内设备k产电量，E
buy，t
在时段t内外购电量，D
ele，t
在时段t内电力需求量，是在时段t本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多目标优化的钢铁企业煤气蒸汽系统联合调度方法，步骤包括：S1采集包括：煤气、蒸汽及电力运营数据及其对应生产设备参数和实际操作约束；S2根据步骤S1所得各运营数据及生产设备参数和实际操作约束，分别建立蒸汽和煤气子系统模型，以获取包括各设备在单位时刻所能产生的蒸汽，煤气流量、单位时刻各类煤气可分配量、单位时刻各设备的各类煤气消耗量、以及单位时刻系统蒸汽的需求量在内的评估参数；S3建立多目标评估策略，以根据包括步骤S2所得评估参数，来计算出单位时刻的煤气、蒸汽放散量。2.根据权利要求1所述的基于多目标优化的钢铁企业煤气蒸汽系统联合调度方法，其中步骤S1中，煤气运营数据包括：高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气的发生总量，生产设备消耗量，能源设备消耗量以及消耗总量；蒸汽运营数据包括：高、中、低压三种等级蒸汽的发生总量，生产设备消耗量，能源设备消耗量以及消耗总量；电力运营数据包括：各个产电用户的发电量，企业电力需求总量，外购电量。3.根据权利要求1所述的基于多目标优化的钢铁企业煤气蒸汽系统联合调度方法，其中蒸汽子系统模型包括：蒸汽子系统目标函数：其中，C
r
是r蒸汽折标准煤系数，Z
r，k，t
是在时段t内设备k产生r等级蒸汽的流量，D
r，t
为在时段t内，生产单元对r等级蒸汽需求量。4.根据权利要求3所述的基于多目标优化的钢铁企业煤气蒸汽系统联合调度方法，其中蒸汽子系统模型还包括：蒸汽保供约束：设备产汽能力约束：能源转换设备输入输出能量平衡约束：能源转换设备输入输出能量平衡约束：变量非负约束：Z
r，k，t
≥0(r＝1，
…
，R；t＝1，
…
，T)；其中，为在时段t内设备k产生r等级蒸汽的最大流量；η
k
是设备k的热效率，为在时段t内设备k消耗g煤气最大流量，是g煤气的热值，在时段t内设备k消耗煤最大量，h
coal
是煤的热值，是r等级蒸汽焓值。5.根据权利要求1所述的基于多目标优化的钢铁企业煤气蒸汽系统联合调度方法，其中煤气子系统模型包括：煤气子系统目标函数：其中，C
g
是g煤
气折标准煤系数，S
g，t
是在时段t内g煤气的可调度量，C
g，k，t
是在时段t内设备k消耗g煤气流量。6.根据权利要求5所述的基于多目标优化的钢铁企业煤气蒸汽系统联合调度方法，其中煤气子系统模型还包括：电力保供约束：设备产电能力约束：产电变量非负：E
gen，k，t
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【专利技术属性】
技术研发人员：茅心怡，万成，张欣雨，
申请(专利权)人：上海宝能信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：