一种石化企业炼油装置能源管理系统优化方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种石化企业炼油装置能源管理系统优化方法；包括如下构建步骤：步骤1构建石化企业炼油装置能源管理系统的优化模型；步骤2构建改进的飞蛾火焰优化算法；步骤3收集石化企业炼油装置能源管理系统的基本数据；步骤4利用构建的改进飞蛾火焰算法对石化企业炼油装置能源管理系统的优化模型进行求解。利用以上构造的石化企业炼油装置能源管理系统优化方法，可以有效提高能源石化能源利用率，降低石化能源系统的运行成本，确保环境的可持续发展。展。

【技术实现步骤摘要】
一种石化企业炼油装置能源管理系统优化方法


[0001]本专利技术涉及一种石化企业炼油装置能源管理系统优化方法，尤其涉及一种基于改进飞蛾火焰算法的石化企业炼油装置能源管理系统优化方法。

技术介绍

[0002]随着全球变暖，节能减排越来越得到关注。中国是主要的能源消费国，在节能减排方面还有很多严峻的挑战。经过努力，中国2021年单位国内生产总值二氧化碳排放量同比下降3.8％，比2005年下降50.3％。石化产业是国民经济的重要支柱产业。它是一个高投入、高产出、高技术、高能耗的产业。石化企业一直致力于提高能源效率，降低能源消耗，灵活应对市场竞争的挑战，建设绿色、环保、低碳的世界级能源化工企业。通过技术创新、产业结构调整、信息化建设和发展循环经济提升石化产业，对推进我国生态文明建设具有重要意义，构建涵盖炼化企业的全口径能源管理体系，是实现能源效率最大化的有效途径。
[0003]能源优化是石化企业能源管理的核心技术。建立了以能耗最小、运输能耗最小、生产能力最优为目标的石油化工能源系统优化模型。目前，石化能源系统优化的研究相对较少。此外，智能算法是优化能源系统的有效工具，主要智能算法有粒子群算法、遗传算法。虽然这些算法在系统优化方面有一定的优势，但很难避免陷入局部优化。此外，临界阈值和系统优化参数的设置给算法的实际应用带来了困难。应选择有效的优化算法来优化能源管理系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述现有技术中存在的问题，提供一种基于改进飞蛾火焰算法的石化企业炼油装置能源管理系统优化方法。可以有效提高能源石化能源利用率，降低石化能源系统的运行成本，确保环境的可持续发展。
[0005]本专利技术的技术方案包括如下步骤：
[0006]步骤1：构建石化企业炼油装置能源管理系统的优化模型
[0007]步骤1
‑
1：确定石化企业炼油装置能源管理系统的优化目标
[0008]目标函数1：石化企业炼油装置能源系统的收益最大化函数，相应的表达式如下所示：
[0009]F1＝max(I1+I2‑
R
E
)
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0010]式中，I1表示石化企业对外销售能源产品获得的收入，I2表示石化企业能源产品国内销售收入，R
E
表示通过节能措施实现的节能减排效益。
[0011][0012]式中，E
p,t
表示时间t交付的石油能源产品的销售量，E
n,t
表示时间t交付的天然气能源产品销量，P
p
表示石油产品销售价格，P
n
表示天然气产品销售价格，E
i,t
表示在时间t排放和使用的第i类能量的能耗，P
i
表示第i类能源的售价。
[0013]经济成本R
E
利用下式计算：
[0014]R
E
＝R
c
+R
om
+R
f
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0015]式中，R
c
表示系统生命周期内的年平均投资成本，主要包括锅炉、汽轮机、管网和炼油装置的建设成本，利用下式计算：
[0016][0017]式中，n表示能量类型的总数，R
cz
表示石化企业炼油装置能源系统第z类能源单位投资成本，p
z
表示石化企业炼油装置能源系统第z类能源单位容量，N
z
表示石化企业炼油装置能源系统第z类能源分配数量。G(r,L
p
)表示资金回收系数，按下式计算：
[0018][0019]式中，L
p
表示石化企业炼油装置能源系统的生命周期，r表示固定年利率。
[0020]R
om
表示运维成本，按下式计算：
[0021][0022]式中，R
oz
表示第z类能源的单位产量的运维成本，E
z,t
表示第z类能源产品的产量。
[0023]R
f
表示燃料成本，按下式计算：
[0024][0025]式中，R
fz
表示时间t的第z类能量的燃料成本。
[0026]目标函数2：石化企业停机损失最小成本函数，如下所示：
[0027]F2＝min(R
E
+R
c
)
ꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0028]式中，R
E
表示石化企业停机造成的经济损失，R
c
表示石化企业停产造成客户经济损失。
[0029]R
E
＝R
main
+R
Loss
ꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0030]式中，R
main
表示石化设备的维护费用，R
Loss
表示石化装置停工损益。
[0031]目标函数3：环境效益最大化函数，如下所示i：
[0032][0033]式中，Q表示国内能源产出，p
s
表示标准煤耗系数，β
j
表示燃烧单位标准煤排放的第j类污染物数量。
[0034]步骤1
‑
2：确定优化模型的边界条件
[0035]锅炉约束条件：
[0036][0037]式中，表示锅炉在时间t的产热功率，表示锅炉产热功率下限，表示锅炉产热功率上限。
[0038]燃气轮机约束条件：
[0039][0040]式中，表示燃气轮机在时间t的运行状态，表示燃气轮机在时间t的产热功率，表示燃气轮机产热功率的下限，表示燃气轮机产热功率的上限。
[0041]管网约束条件
[0042][0043][0044][0045][0046][0047]式中，表示蒸汽管网时间t的交换功率，表示蒸汽管网交换功率下限，表示蒸汽管网交换功率上限；表示水网时间t的交换功率，表示水网交换功率下限，表示水网交换功率上限；表示氮气管网时间t的交换功率，示氮气管网交换功率下限，表示氮气管网交换功率上限；氧气管网时间t的交换功率，示氧气管网交换功率下限，表示氧气管网交换功率上限；表示氢气管网时间t的交换功率，示氢气管网交换功率下限，表示氢气管网交换功率上限。
[0048]炼油装置的约束条件：
[0049][0050][0051][0052][0053][0054]式中，表示常减压蒸馏装置时间t的功率，表示常减压蒸馏装置功率下限，表示常减压蒸馏装置功率上限；表示催化装置时间t的功率，表示催化装置功率下限，表示催化装置功率上限；表示加氢装置时间t的功率，表示加氢装置功率下限，表示加氢装置功率上限；表示焦化装置时间t的功率，表示焦化装置功率下限，表示焦化装置功率上限；表示乙烯装置时间t的功率，表示乙烯装置功率下限，表示乙烯装置功率上限。
[0055]污染排放约束条件：
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石化企业炼油装置能源管理系统优化方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：构建石化企业炼油装置能源管理系统的优化模型步骤2：构建改进的飞蛾火焰优化算法步骤3：收集石化企业炼油装置能源管理系统的基本数据，包括：装置的炼油能力、石化装置的数量、能源载荷、热载荷以及气体载荷的动态数据，以及石化企业历年效益数据。步骤4：利用构建的改进飞蛾火焰算法对石化企业炼油装置能源管理系统的优化模型进行求解，获得最优能源管理措施。2.根据权利要求1所述的一种石化企业炼油装置能源管理系统优化方法，其特征在于石化企业炼油装置能源管理系统的优化模型构造步骤如下：步骤1
‑
1：确定石化企业炼油装置能源管理系统的优化目标目标函数1：石化企业炼油装置能源系统的收益最大化函数，相应的表达式如下所示：F1＝max(I1+I2‑
R
E
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中，I1表示石化企业对外销售能源产品获得的收入，I2表示石化企业能源产品国内销售收入，R
E
表示通过节能措施实现的节能减排效益。式中，E
p,t
表示时间t交付的石油能源产品的销售量，E
n,t
表示时间t交付的天然气能源产品销量，P
p
表示石油产品销售价格，P
n
表示天然气产品销售价格，E
i,t
表示在时间t排放和使用的第i类能量的能耗，P
i
表示第i类能源的售价。经济成本R
E
利用下式计算：R
E
＝R
c
+R
om
+R
f
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中，R
c
表示系统生命周期内的年平均投资成本，主要包括锅炉、汽轮机、管网和炼油装置的建设成本，利用下式计算：式中，n表示能量类型的总数，R
cz
表示石化企业炼油装置能源系统第z类能源单位投资成本，p
z
表示石化企业炼油装置能源系统第z类能源单位容量，N
z
表示石化企业炼油装置能源系统第z类能源分配数量。G(r,L
p
)表示资金回收系数，按下式计算：式中，L
p
表示石化企业炼油装置能源系统的生命周期，r表示固定年利率。R
om
表示运维成本，按下式计算：式中，R
oz
表示第z类能源的单位产量的运维成本，E
z,t
表示第z类能源产品的产量。R
f
表示燃料成本，按下式计算：式中，R
fz
表示时间t的第z类能量的燃料成本。
目标函数2：石化企业停机损失最小成本函数，如下所示：F2＝min(R
E
+R
c
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)式中，R
E
表示石化企业停机造成的经济损失，R
c
表示石化企业停产造成客户经济损失。R
E
＝R
main
+R
Loss
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)式中，R
main
表示石化设备的维护费用，R
Loss
表示石化装置停工损益。目标函数3：环境效益最大化函数，如下所示i：式中，Q表示国内能源产出，p
s
表示标准煤耗系数，β
j
表示燃烧单位标准煤排放的第j类污染物数量。步骤1
‑
2：确定优化模型的边界条件锅炉约束条件：式中，表示锅炉在时间t的产热功率，表示锅炉产热功率下限，表示锅炉产热功率上限。燃气轮机约束条件：式中，表示燃气轮机在时间t的运行状态，表示燃气轮机在时间t的产热功率，表示燃气轮机产热功率的下限，表示燃气轮机产热功率的上限。管网约束条件管网约束条件管网约束条件管网约束条件管网约束条件式中，表示蒸汽管网时间t的交换功率，表示蒸汽管网交换功率下限，表示蒸汽管网交换功率上限；表示水网时间t的交换功率，表示水网交换功率下限，表示水网交换功率上限；表示氮气管网时间t的交换功率，示氮气管网交换功率下限，表示氮气管网交换功率上限；氧气管网时间t的交换功率，示氧气管网交换功率下限，表示氧气...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔婷婷，赵斌，周昱伟，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：