【技术实现步骤摘要】
一种应用于炼化企业的非线性生产计划优化方法及装置
[0001]本专利技术属于流程工业计划调度优化智能控制
，具体地说，本专利技术是一种应用于炼化企业的非线性生产计划优化方法及装置，以最大化效益为目标建立的多周期非线性生产计划优化方法和装置。
技术介绍
[0002]炼油与化工工业是典型的流程工业。各种品质的原油经过炼制加工，产出汽油、煤油、柴油等液体燃料，数以千百种的润滑油、石蜡、沥青等炼油产品，牌号数以万计的合成树脂、合成橡胶、合成纤维等化工产品。石油化工生产流程中涉及到许多生产装置以及原料、中间产品以及成品，是一个复杂的过程。原油品质多样，产品种类繁多,装置类型多样，物料走向复杂，不同装置之间有复杂的物料互供。生产面向市场，业务流程和产品结构需要随着市场的变化而进行调整。同时，为了满足不同设备对所加工的原料不同的要求，还需要将原料、中间组分进行调和,因此，存在着复杂的生产选择。
[0003]生产计划，是炼油企业组织生产活动的预先安排，它确定了企业要实现怎样的生产经营目标，以及如何实现这样的目标。生产计划既是石化企业经营和发展战略在生产端的反映和细化，连结上游的采购计划与下游的配送计划、需求计划，又是原油调度、装置与管道调度、油品调和的归纳抽象。生产计划的优化是炼化企业解决生产效益问题的核心。
[0004]炼化生产过程利用数学建模已经逐渐显示出越来越重要的作用，人们可以理解工艺的内部工作原理，但在确定最佳参数时却需要大量的测算工作，过去常常依靠大量试验或者经验来解决这类问题，然而如需建立和测试大
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种应用于炼化企业的非线性生产计划优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S100：建立炼厂生产的逻辑网络模型；S200：在逻辑网络模型中输入数据；S300：建立非线性过程模拟模型；S400：建立计划约束方程和装置能力约束方程；S500：对建立的计划约束方程和装置能力约束方程进行数据校验和可行性校验；S600：若通过S500的校验，则转入步骤S700，否则转入步骤S100；S700：寻找计划约束方程和装置能力约束方程的初始解；S800：通过内点法计算出最优解；S900：输出最优解。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S100包括以下子步骤：S110：建立炼厂生产的常减压装置单元；S120：建立炼厂生产的二次加工装置单元；S130：建立炼厂生产的产品调和单元；S140：建立炼厂生产的采购销售单元。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤S140之后包括以下子步骤：S150：建立炼厂生产的库存单元。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S140包括以下孙步骤：S141：建立炼厂生产的物料采购子单元；S142：建立炼厂生产的产品销售子单元；S143：建立炼厂生产的公用工程采购子单元；S144：建立炼厂生产的公用工程销售子单元。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S300包括以下子步骤：S310：建立常减压装置单元的非线性过程模拟模型；S320：建立二次加工装置单元的非线性过程模拟模型；S330：建立产品调和单元的非线性过程模拟模型。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S310中的常减压装置单元的非线性过程模拟模型包括常压组分量、减压组分量以及常减压组分的物性计算，其中常压组分量与减压组分量的关系式如下：量与减压组分量的关系式如下：其中，为周期t炼厂r装置e生产组分m的量，为加工原油mc的量，β
t，r，e，mrc
为常渣mrc分布在装置e的比例，均为决策变量；为加工原油mc切割组分m的测线收率；M
yy
为原油集合，E
cy
为常压装置集合，I
M
、O
M
分别为装置e进出料集合，M
rc
为常渣集合，集合R1为{mc|mc∈M
yy
，(r，e，mc)∈I
M
}，集合R2为{(c，mc，mrc)|c∈E
cy
，mc∈M
yy
，(r，c，mc)∈I
M
，
mrc∈M
rc
，(r，e，mrc)∈I
M
，(c，mrc)∈O
M
}，常减压组分的物性计算则包括以下四种方式：常压组分重量线性调和与减压组分重量线性调和：常压组分重量线性调和与减压组分重量线性调和：常压组分重量非线性调和与减压组分重量非线性调和：常压组分重量非线性调和与减压组分重量非线性调和：常压组分体积线性调和与减压组分体积线性调和：常压组分体积线性调和与减压组分体积线性调和：常压组分体积非线性调和与减压组分体积非线性调和：常压组分体积非线性调和与减压组分体积非线性调和：其中，为物性q的值，为其指数值，为装置e生产的组分量，为其体积值，为装置e加工的原油量，β
t，r，e，mrc
为常渣mrc分布在装置e的比例，均为决策变量；为原油切割测线收率，为原油mc切割组分m物性q的值；Γ为物性的非线性转换公式，为方程类型，SPG为密度；E为所有装置集合，E
cy
为常压装置集合，E
jy
为减压装置集合，M
rc
为常渣集合，M
yy
为原油集合，I
M
，O
M
分别为物料进出装置e的集合；集合R1为{e|e∈E
cy
，(r，e，m)∈O
M
}，集合R2为{(e，mc，m)|e∈E
cy
，mc∈M
yy
，(r，e，mc)∈I
M
，(r，e，m)∈O
M
}，集合R3为{e|e∈E
jy
，(r，e，m)∈O
M
}集合R4为{(e，mrc，c，mc)|e∈E，mrc∈M
rc
，(r，e，mrc)∈I
M
，(r，c，mc)∈I
M
，(r，c，mrc)∈O
M
}。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S320中的二次加工装置单元的非线性过程模拟模型由以下公式描述：
其中：为二次加工装置的收率，为二次装置在某一基准下的基本收率，为偏离基准一个性质单位时目标产物的收率变化量，为进料性质，为基准物性值，为偏离基准一个操作条件时目标产物的收率变化量，τ
t，r，e，p，m，tm
为操作条件值，为操作条件基准值，为装置出料量，为装置加工量，为装置进料量，为出料物性mm的q值，P
e
为方案集合，U
UDB
为Delta
‑
base结构集合。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述二次加工装置的出料物性值还可以用以下方式描述：其中，为二阶项。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述出料物性mm的q值还与进料物性值存在以下关系：其中，为一阶系数，为常数项。10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S310中的产品调和单元的非线性过程模拟模型包括进料量出料量以及调和出物性计算，具体关系如下：以及调和出物性计算，具体关系如下：其中为调和产品mb需要组分m的量，M
th
为调和产品集合，I
M
为装置进料集合，O
M
为装置出料集合调和出物性计算则包括以下四类：重量线性调和：
重量非线性调和：体积线性调和：体积非线性调和：其中，为调和物料的物性q的值，为其指数值，为调和物料mb的量，为的体积形式。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S400中的计划约束方程和装置能力约束方程包括以下方程：全厂物料平衡约束：其中，为周期t炼厂r装置e生产组分m的量，为期初库存，为期末库存；全厂公用工程平衡约束：其中，为公用工程ul在装置e的进出量，O
UL
为公用工程产出集合，I
UL
为公用工程消耗集合；原料采购约束：其中，为物料m的购买量，分别为物料m采购的上下限；公用工程采购约束：其中，为公用工程ul的购买量，分别为共用工程ul采购的上下限；产品销售约束：
其中，为物料m的销售量，分别为物料m销售的上下限；公用工程销售约束：其中，为公用工程ul的销售量，分别为共用工程ul销售的上下限；多周期连接约束：其中，为物料m周期t的期末库存，为物料m周期t+1的期初库存；库容约束：其中，为物料m周期t的库存，分别为物料m的管容上下限；装置加工能力约束：其中，为装置h的加工能力，分别为加工能力的上下限。12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S500还包括以下子步骤：S510：对数据类型、数据完整性以及数据上下限矛盾进行校验；S520：对物料的走向信息进行完整性校验；S530：通过以下目标函数进行可行性校验：其中，表示采购上下限松弛变量，表示销售上下限松弛变量，表示物料库存上下限松弛变量，表示公用工程采购上下限松弛变量，表示公用工程销售上下限松弛变量，表示装置能力上下限松弛
变量，Δ表示目标函数惩罚系数，T表示周期集合，M
gm
表示购买集合，M
xs
表示销售集合，M
kc
表示库存集合，UL
gm
表示公用工程购买集合，ULxs表示公用工程销售集合，H表示装置能力集合。13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S700还包括以下子步骤：S710：将非线性模型中的非线性约束剔除，并将二次加工装置单元的非线性过程模拟模型也简化成线性模拟模型，具体可以用以下方程描述：模型也简化成线性模拟模型，具体可以用以下方程描述：模型也简化成线性模拟模型，具体可以用以下方程描述：模型也简化成线性模拟模型，具体可以用以下方程描述：模型也简化成线性模拟模型，具体可以用以下方程描述：其中e为二次加工装置单元，(r，e，m)∈(I
M
，O
M
)，r为炼厂，t为周期；S720：以最大化炼厂的全周期总利润为目标进行运算求解，目标函数如下：其中，t为时间，M
xs
表示销售集合，M
gm
表示采购集合，G
xs
、G
gm
分别表示公用工程销售、采购集合，M
kc
表示库存，表示原料销售价格，表示原料采购成本，表示公用工程销售价格，表示公用工程采购成本，表示库存价值，分别表示物料m销售、采购量，分别表示物料m销售、采购量，分别表示公用工程销售、采购量，表示期末库存，表示期初库存；S730：以步骤S720所获得的物料量值作为条件，以最小化各物料物性值之和为目标，并以各物性调和为约束，得到线性模型的解为物性初始值，具体描述函数如下：
其中，表示组分m的物性q的值，表示组分m的物性q的指数值，R1表示线性调和的物性集合，R2表示非线性调和的物性集合。14.一种应用于炼化企业的非线性生产计划优化装置，其特征在于，所述装置包括炼厂生产逻辑网络模型建立模块，数据输入模块，非线性过程模型建立模块，计划约束方程和装置能力约束方程输出模块，数据校验和可行性校验模块，初始解搜寻模块，内点法计算模块及最优解输出模块，其中数据输入模块与炼厂生产逻辑网络模型建立模块相连接，非线性过程模型建立模块与炼厂生产逻辑网络模型建立模块和计划约束方程和装置能力约束方程输出模块相连接，计划约束方程和装置能力约束方程输出模块与数据校验和可行性校验模块相连接，同时数据校验和可行性校验模块与数据输入模块和初始解搜寻模块相连接，初始解搜寻模块与内点法计算模块相连接，内点法计算模块与最优解输出模块相连接。15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述炼厂生产逻辑网络模型建立模块包...
【专利技术属性】
技术研发人员：董丰莲，杨磊，殷基明，徐英俊，刘鹏飞，汪洪涛，刘华林，徐泽进，曹妍明，赵贺松，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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