一种应用于炼油厂的原油调度优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种应用于炼油厂的原油调度优化方法及装置，属于流程工业生产调度优化技术领域，包括以下步骤：步骤1、建立基于离散时间策略的原油调度优化模型；步骤2、基于建立的数学模型，支持灵活定义模型输入参数与人工介入事件；步骤3、按照分治求解策略，优化求解原油调度模型，得到原油调度方案和事件周期内各个时刻原油物性值；步骤4、对步骤3中原油物性值进行校验：对各时刻罐存原油物性和常减压加工原油物性进行校验，判断是否通过校验，如果通过执行步骤5，否则返回步骤2核查调整输入参数和人工介入事件；步骤5、形成调度事件周期内的完整解，输出报表。本发明专利技术全面考虑了原油调度问题的各个决策点，求解时间短，适合推广应用。应用。应用。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于炼油厂的原油调度优化方法及装置


[0001]本专利技术属于流程工业生产调度优化
，涉及一种应用于炼油厂的原油调度优化方法及装置，具体地说，涉及一种基于混合整数规划与分治求解策略的原油调度优化方法及装置。

技术介绍

[0002]原油调度是炼油厂炼油装置的前端，在整个炼厂调度中占据重要位置，然而关于原油调度的研究却刚刚起步，存在很大的空白。当前主要研究的原油调度问题包括原油到港(库)、卸油操作、管道输送、厂区罐收油、进常减压装置等。优化目标是使操作成本达到最小。在模型求解方面，由于现有求解软件对混合整数非线性规划的求解难度很大，因此求解时通常采用简化处理的办法把非线性问题线性化，变成混合整数规划问题(MILP)来求解。
[0003]现有技术中，公开号为CN101286065的中国专利公开了一种原油掺炼多周期优化的原油调合调度方法，该方法归纳出问题的数学模型；针对由问题归结出的非线性混合整数规划模型，利用高效混合求解策略得到问题的满意解。该方案以提高调和原油性质的稳定性为主要目标，同时兼顾提高期望产品产量的目标，不但能够降低因调和原油性质波动过大而对蒸馏装置及其后续装置平稳性造成的影响，而且能在一定程度上增加期望得到的产品的产量。采用分层求解离散决策变量和连续决策变量的算法结构，改善了因同时优化两组变量导致的算法效率低和搜索性能差等问题。
[0004]公开号为CN103984990A的中国专利公开了基于炼油厂全厂调度离散时间建模方法，该方法把整个炼油厂系统划分为原油供应、炼油生产、成品油调和交付三个部分，基于离散时间，从生产装置的运行模式、生产装置运行模式的过渡过程的角度进行建模，基于炼油企业的多品种成品油生产调度中模式切换与过渡过程的离散时间最优化操作控制，给出了炼油厂全厂调度控制，构建可实现生产过程的生产成本和物料存储的成本费用以及违反订单惩罚最小化的一种调度模型。
[0005]上述现有方法虽然解决了一定的技术问题，但因算法效率问题使模型规模受到一定限制，并且由于线性化不可避免地引入了误差，使得求解的准确度也受到了一定程度的影响。除此之外，当前原油调度整段式的建模和求解往往会简单化某些重要的业务场景甚至不予考虑(例如长输管线油头的传输，滚动调度实现等)。现有技术中，存在炼油厂原油调度求解规模大，求解时间长的技术问题，亟需一种既高效又贴近业务场景，又可以实现滚动调度的应用于炼油厂的原油调度优化方法及装置。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决上述技术问题，提供了一种求解时间短，满足工业实际应用需求的应用于炼油厂的原油调度优化方法，该方法为满足原油进厂、原油加工的计划目标，以最小化成本为目标建立的离散时间调度优化优化模型及其求优化求解方法，提供了一种基于混合整数规划的离散时间模型，并给出了模型求解的分治求解策略来缩短求解时
间，从而提升了求解效率。
[0007]为达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：
[0008]一方面，本专利技术实施例提供了一种应用于炼油厂的原油调度优化方法，
[0009]所述方法包括以下步骤：
[0010]步骤(1)、建立基于离散时间策略的原油调度优化模型；
[0011]步骤(2)、基于步骤(1)建立的数学模型，支持灵活定义模型输入参数与人工介入事件；
[0012]步骤(3)、按照分治求解策略，优化求解原油调度模型，得到原油调度方案和事件周期内各个时刻原油物性值；
[0013]步骤(4)、对步骤(3)中原油物性值进行校验：对各时刻罐存原油物性和常减压加工原油物性进行校验，判断是否通过校验，如果通过执行步骤(5)，否则返回步骤(2)核查调整输入参数和人工介入事件；
[0014]步骤(5)、形成调度事件周期内的完整解，输出报表，其中调度事件总表可作为下个周期调度的输入实现滚动调度。
[0015]具体地，步骤(1)中，所述的离散时间策略的原油调度优化模型包括：
[0016]原油运输油轮的物料平衡模型：周期内原油油轮的卸油量等于周期初油轮运载量；
[0017]罐区储罐物料约束模型：储罐周期内每个时刻末的罐存油种量等于上时刻末罐存量加上本时刻入罐量减去本时刻出罐量，所述本时刻入罐量包括油轮卸油入罐量和其他储罐管线传输入罐量，所述本时刻出罐量包括管线传输至其他储罐或常减压装置的出罐量；
[0018]常减压装置方案选择模型：常减压装置各时刻必须选择一个加工方案，并且按照加工方案加工原油，周期油种总加工量大于等于油种需求量。
[0019]进一步地，储罐罐存量保持在安全罐存上下限范围内；
[0020]管线传输遵循拓扑结构，传输量在管线传输上下限范围之内，传输油种匹配起始罐和目的罐的油种；
[0021]长输管线传输考虑油头，并且当前时刻长输管线入口油种和油量等于当前时刻加上长输管线传输时间之后对应时刻的长输管线出口处的油种和油量。
[0022]原油调度优化模型的优化目标是使整个原油调度过程中总成本最小(最小生产波动)。
[0023]油轮逾期成本、罐区存储成本、常减压混油方案切换成本、罐区罐油种切换成本和管线波动成本加和后得到总成本的表达式如下：
[0024]总成本＝油轮逾期成本+罐区存储成本+常减压混油方案切换成本+罐区罐油种切换成本+管线波动成本。
[0025]引入人工介入事件和灵活参数来提高步骤(1)模型的实用性。
[0026]具体地，步骤(2)中，所述的参数和人工介入事件，具体为：
[0027]所述参数包括：
[0028]油轮输入参数：到达时间，预计离港时间，运输的原油种类，数量，到达的码头，单位逾期成本；
[0029]储罐输入参数：储罐所在罐区，物理罐容上下限，安全罐容上下限，当前库存油种
和库存量，期初状态(收油，付油，静置)，期初已静置时间，库存成本，物性，是否允许切换油种；
[0030]管线输入参数：管线起点，管线终点，管线传输能力上下限，管线传输成本，长输管线油头信息(管段，油种，油量)；
[0031]装置输入参数：常减压装置期初方案，可选方案原油配比；
[0032]需求输入参数：各油种周期需求量；
[0033]所述人工介入事件包括：原油进罐(油轮卸油至储罐)，原油转罐(储罐到储罐不经长输管线)，原油管输(码头罐区至长输管线)，罐油种切换(储罐存储油种发生切换)；所述人工介入事件也可来源于上个周期调度的调度事件输出。
[0034]步骤(1)中的原油调度模型采用传统的求解方法求解时间长，难以实际应用，引入分治求解策略进行优化求解可以大幅度缩短求解时间。
[0035]具体地，步骤(3)中，所述的分治求解策略包括以下子步骤：
[0036]步骤31)、模块分割：以长输管线为节点，将模型划分为三大模块：长输管线前(油轮
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码头罐区
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长输管线入口)，长输管线(长输管线入口
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于炼油厂的原油调度优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤(1)、建立基于离散时间策略的原油调度优化模型；步骤(2)、基于步骤(1)建立的数学模型，支持灵活定义模型输入参数与人工介入事件；步骤(3)、按照分治求解策略，优化求解原油调度模型，得到原油调度方案和事件周期内各个时刻原油物性值；步骤(4)、对步骤(3)中原油物性值进行校验：对各时刻罐存原油物性和常减压加工原油物性进行校验，判断是否通过校验，如果通过执行步骤(5)，否则返回步骤(2)核查调整输入参数和人工介入事件；步骤(5)、形成调度事件周期内的完整解，输出报表，其中调度事件总表作为下个周期调度的输入实现滚动调度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的离散时间策略的原油调度优化模型包括：原油运输油轮的物料平衡模型：周期内原油油轮的卸油量等于周期初油轮运载量；罐区储罐物料约束模型：储罐周期内每个时刻末的罐存油种量等于上时刻末罐存量加上本时刻入罐量减去本时刻出罐量，所述本时刻入罐量包括油轮卸油入罐量和其他储罐管线传输入罐量，所述本时刻出罐量包括管线传输至其他储罐或常减压装置的出罐量；常减压装置方案选择模型：常减压装置各时刻必须选择一个加工方案，并且按照加工方案加工原油，周期油种总加工量大于等于油种需求量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，储罐罐存量保持在安全罐存上下限范围内；管线传输遵循拓扑结构，传输量在管线传输上下限范围之内，传输油种匹配起始罐和目的罐的油种；长输管线传输考虑油头，并且当前时刻长输管线入口油种和油量等于当前时刻加上长输管线传输时间之后对应时刻的长输管线出口处的油种和油量；油轮逾期成本、罐区存储成本、常减压混油方案切换成本、罐区罐油种切换成本和管线波动成本加和后得到总成本的表达式如下：总成本＝油轮逾期成本+罐区存储成本+常减压混油方案切换成本+罐区罐油种切换成本+管线波动成本。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的参数和人工介入事件，具体为：所述参数包括：油轮输入参数：到达时间，预计离港时间，运输的原油种类，数量，到达的码头，单位逾期成本；储罐输入参数：储罐所在罐区，物理罐容上下限，安全罐容上下限，当前库存油种和库存量，期初状态，期初已静置时间，库存成本，物性，是否允许切换油种；管线输入参数：管线起点，管线终点，管线传输能力上下限，管线传输成本，长输管线油头信息；装置输入参数：常减压装置期初方案，可选方案原油配比；需求输入参数：各油种周期需求量；
所述人工介入事件包括：原油进罐，原油转罐，原油管输，罐油种切换；所述人工介入事件来源于上个周期调度的调度事件输出。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的分治求解策略包括以下子步骤：步骤31)、模块分割：以长输管线为节点，将模型划分为三大模块：长输管线前、长输管线、长输管线后，所述长输管线前包括油轮、码头罐区和长输管线入口，所述长输管线包括长输管线入口和长输管线出口，所述长输管线后包括长输管线出口和常减压装置；步骤32)、长输管线前求解：采用整体建模，侧重求解的策略，忽略长输管线油头传输，假定长输管线传输时间为固定时间，建立整...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华林，杨磊，董丰莲，徐英俊，乔曼，汪洪涛，马楠，玉德俊，殷基明，徐泽进，
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：