一种用于炼厂全流程调度的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用于炼厂全流程调度的优化方法及装置，属于炼油化工生产调度优化与排产技术领域，包括以下步骤：步骤1、从供应链角度出发，建立全流程调度的协同策略；步骤2、基于原油调度模型和油品调和II模型的现有技术，构建油品调和I、装置调度2个子模型的数学模型；步骤3、基于步骤2建立的2个子模型的数学模型，支持支持灵活定义模型输入参数；步骤4、按照步骤3的参数设置，对步骤2中2个子模型的数学模型应用不同求解策略进行求解；步骤5、形成全流程调度模型事件周期内的完整解并进行报表化输出。本发明专利技术的技术方案提升了运算时间，求解时间短，满足实际生产执行需要，适合推广应用。广应用。广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于炼厂全流程调度的优化方法及装置


[0001]本专利技术属于炼油化工生产调度优化与排产
，涉及一种用于炼厂全流程调度的优化方法及装置，具体地说，涉及一种基于混合整数规划和协同策略的用于炼厂全流程调度的优化方法及装置。

技术介绍

[0002]生产调度在流程工业企业中起着承上启下的关键作用，是生产经营的核心，它决定了生产过程是否能够顺利进行，影响到企业的生产成本和资源的合理利用。炼厂生产调度优化方案能减少原油采购、运输、加工和存储成本，充分利用生产加工能力，提高资源利用效率，增加生产收率，满足需求和最大化利润，因而生产调度问题成为研究的热点问题。在现有技术中，由于炼厂生产调度问题具有复杂性、不确定性、非线性、多目标和多约束等特点，现有技术中存在炼厂调度求解规模大、求解时间长的问题。
[0003]以往的研究一般以炼厂中某一生产环节如原油和成品油调和调度等作为调度对象，运用运筹优化或者其他启发式算法进行优化求解，虽然可以找到本生产环节的最优解或者较优解，但没有从全流程的角度整体考虑调度目标，无法实现全厂资源的合理配置。
[0004]现有技术中，亟需一种基于混合整数规划和协同策略的用于炼厂全流程调度的优化方法及装置。

技术实现思路

[0005]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用于炼厂全流程调度的优化方法及装置，该技术方案基于现有技术研究从供应链角度将炼厂全流程问题进行划分，并利用中间文件将各个子模型整合起来，从而实现整个炼厂全流程资源的合理配置。
[0006]为达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：
[0007]一方面，本专利技术实施例提供了一种用于炼厂全流程调度的优化方法，
[0008]所述方法包括以下步骤：
[0009]步骤1、从供应链角度出发，建立全流程调度的协同策略；
[0010]步骤2、基于原油调度模型和油品调和II模型的现有技术，构建油品调和I模块、装置调度模型2个子模型的数学模型；
[0011]步骤3、基于步骤2建立的2个子模型的数学模型，支持支持灵活定义模型输入参数；
[0012]步骤4、按照步骤3的参数设置，对步骤2中2个子模型的数学模型应用不同求解策略进行求解；
[0013]步骤5、形成全流程调度模型事件周期内的完整解并进行报表化输出。
[0014]具体地，步骤1中，所述的全流程调度的协同策略包括以下步骤：
[0015]1)、基于现有技术使用离散时间建模并求解的原油调度模型，可以输出原油生产
方案，包含各时刻各原油的产量，将此结果作为装置调度的输入文件；
[0016]2)、基于非线性规划的油品调和I模型，主要用途是将成品油需求拆解到组分油，并可根据物性优化成品油调和配方，输出文件组分油需求和优化配方，组分油需求包含全周期各组分油的需求量，将此结果作为装置调度的输入文件，优化配方则可以代替或补充油品调和II模型输入参数中的配方信息；
[0017]3)、基于混合整数规划的装置调度模型，输入原油调度模型生成的中间衔接文件原油生产方案和油品调和I模型生成的组分油需求，输出中间衔接文件组分油生产方案，组分油生产方案包括各时刻各组分油的生产量，代替油品调和II模型输入参数中的组分油供应速率；
[0018]4)、基于现有技术使用离散时间建模并求解的油品调和II模型，其组分油供应速率的输入替换成装置调度模型生成的中间衔接文件组分油生产方案，其调和配方信息新增油品调和I生成的中间衔接文件优化配方；
[0019]5)、以上步骤1)至步骤4)通过中间衔接文件连接整合，全面的考虑了炼厂全流程资源配置，形成了全流程调度的协同策略。
[0020]具体地，步骤2中：
[0021]所述的原油调度模型包括：
[0022]优化范围：从油轮靠港开始到常减压装置加工为止；
[0023]输入参数：
[0024]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；
[0025]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；
[0026]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；
[0027]装置输入参数：常减压装置期初方案，可选方案原油配比；
[0028]需求输入参数：各油种周期需求量；
[0029]输出：
[0030]储罐罐存趋势：各储罐各时刻罐存原油和罐存量；
[0031]常减压装置加工方案：各常减压装置各时刻采用的加工方案，加工的原油种类和原油量；
[0032]调度事件：按照管线拓扑结构进行原油传输事件的开始时间、结束时间、传输原油、传输量；
[0033]原油生产方案：各时刻各原油的产量，将作为装置调度模型的输入；
[0034]现有技术：采用离散建模方式对原油调度模型进行建模，模型一般为混合整数规划模型，求解算法常使用分支定界法，现有的商业求解器Gurobi和Cplex均可求解此类问题。
[0035]所述的油品调和II模型包括：
[0036]研究范围：从组分油开始到成品油发运为止；
[0037]输入参数：
[0038]物料输入参数：组分油和成品油的编码，期初物性，价格；
[0039]调和头输入参数：调和头编码，调和成品油牌号，加工能力上下限；
[0040]方案输入参数：成品油调和原料配比，油品调和I模型生成的优化配方可以新增到方案输入参数中；
[0041]需求输入参数：成品油节点发运计划；
[0042]组分罐和成品油罐输入参数：组分油罐和成品油罐的期初罐存，油罐上下限；
[0043]组分油供给速率输入参数：各组分油的供给速率；可以被装置调度模型输出的组分油生产方案代替；
[0044]输出：
[0045]调和头方案切换：各调和头调和的成品油的牌号、量、开始时间、结束时间、方案、使用的组分油的比例；
[0046]油品罐存表：组分油罐和成品油罐各时刻罐存量。
[0047]现有技术：采用离散建模方式对原油调度模型进行建模，一般为混合整数规划模型，求解算法常使用分支定界法，现有的商业求解器Gurobi和Cplex均可求解此类问题。
[0048]所述的2个子模型中，
[0049]所述油品调和I模型包含大量物性计算公式，属于非线性规划，优化范围是按照全周期成品油发运计划、成品油罐存、组分油罐存以及物性等信息，提供全周期的组分油需求量给装置调度模型，提供优化配方给油品调和II模型。油品调和I模型包括：
[0050]调和头各成品油产量等于调和头调和各成品油使用的组分油量的和；
[0051]调和头全周期各组分油消耗量等于调和头各时刻消耗组分油量的和；
[0052]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于炼厂全流程调度的优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、从供应链角度出发，建立全流程调度的协同策略；步骤2、基于原油调度模型和油品调和II模型，构建油品调和I、装置调度2个子模型的数学模型；步骤3、基于步骤2建立的2个子模型的数学模型，支持灵活定义模型输入参数；步骤4、按照步骤3的参数设置，对步骤2中2个子模型的数学模型应用不同求解策略进行求解：对油品调和I模型采用非线性求解策略；对装置调度模型采用混合整数规划求解策略；步骤5、形成全流程调度模型事件周期内的完整解并进行报表化输出。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述的全流程调度的协同策略包括以下步骤：1)、使用离散时间建模并求解的原油调度模型，输出原油生产方案，包含各时刻各原油的产量，将此结果作为装置调度的输入文件；2)、基于非线性规划的油品调和I模型，主要用途是将成品油需求拆解到组分油，并根据物性优化成品油调和配方，输出文件组分油需求和优化配方，组分油需求包含全周期各组分油的需求量，将此结果作为装置调度的输入文件，优化配方则代替或补充油品调和II模型输入参数中的配方信息；3)、基于混合整数规划的装置调度模型，输入原油调度模型生成的中间衔接文件原油生产方案和油品调和I模型生成的组分油需求，输出中间衔接文件组分油生产方案，组分油生产方案包括各时刻各组分油的生产量，代替油品调和II模型输入参数中的组分油供应速率；4)、使用离散时间建模并求解的油品调和II模型，其组分油供应速率的输入替换成装置调度模型生成的中间衔接文件组分油生产方案，其调和配方信息新增油品调和I生成的中间衔接文件优化配方；5)、以上步骤1)至步骤4)通过中间衔接文件连接整合，全面的考虑了炼厂全流程资源配置，形成了全流程调度的协同策略。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的原油调度模型包括：优化范围：从油轮靠港开始到常减压装置加工为止；输入参数：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；输出：储罐罐存趋势：各储罐各时刻罐存原油和罐存量；
常减压装置加工方案：各常减压装置各时刻采用的加工方案，加工的原油种类和原油量；调度事件：按照管线拓扑结构进行原油传输事件的开始时间、结束时间、传输原油、传输量；原油生产方案：各时刻各原油的产量，将作为装置调度模型的输入。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的油品调和II模型包括：优化范围：从组分油开始到成品油发运为止；输入参数：物料输入参数：组分油和成品油的编码，期初物性，价格；调和头输入参数：调和头编码，调和成品油牌号，加工能力上下限；方案输入参数：成品油调和原料配比，油品调和I模型生成的优化配方新增到方案输入参数中；需求输入参数：成品油节点发运计划；组分罐和成品油罐输入参数：组分油罐和成品油罐的期初罐存，油罐上下限；组分油供给速率输入参数：各组分油的供给速率；被装置调度模型输出的组分油生产方案代替；输出：调和头方案切换：各调和头调和的成品油的牌号、量、开始时间、结束时间、方案、使用的组分油的比例；油品罐存表：组分油罐和成品油罐各时刻罐存量。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述的2个子模型分别为：所述油品调和I模型包含大量物性计算公式，属于非线性规划，优化范围是按照全周期成品油发运计划、成品油罐存、组分油罐存以及物性信息，提供全周期的组分油需求量给装置调度模型，提供优化配方给油品调和II模型；油品调和I模型包括：调和头各成品油产量等于调和头调和各成品油使用的组分油量的和；调和头全周期各组分油消耗量等于调和头各时刻消耗组分油量的和；调和头全周期生产量等于调和头全周期生产各成品油量之和；组分油罐罐存满足上下限限制，组分油需要供给的量等于期末罐存加上组分油消耗量减去期初罐存；调和头全周期加工量满足上下限能力限制；组分油消耗量满足组分油罐上下限供给速率限制；成品油罐存满足上下限限制，成品油期末罐存等于期初罐存加上成品油生产量加上缺货量减去成品油发运量，成品油生产量满足最低产量要求；组分油调和生成成品油要满足成品油和组分油物性上下限限制，组分油使用的比例优化生成新的配方；油品调和I模型优化的目标是总价值最大，成品油总价值减去总成本得到目标函数总价值；总成本＝组分油成本+调和头生产成本+成品油缺货惩罚成本；总价值＝成品油总价值
‑
总成本；
所述装置调度模型基于离散时间策略，优化范围从常减压装置加工开始到二次装置加工、汇流生成组分油为止，装置调度模型包括：二次装置方案选择模型：二次装置各时刻必须选择一个加工方案，进料和出料比满足加工方案，二次装置加工量满足上下限限制；物料汇流模型：所有汇流物料均要满足物料平衡关系，有多重去向的物料，且去向互斥的，需要满足唯一性约束；中间料罐物料约束模型：中间料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，上述本时刻入罐量包括汇流物料入罐量，上述出罐量包括二次装置加工出罐量和汇流物料出罐量；装置调度模型需要根据原油生产方案中指定的原油生产量以及外部参数提供的收率，获得常减压侧线产品各时刻的生产量，此为装置调度的部分原料来源，原料消耗和原料来源需要满足物料平衡关系；装置调度模型需要满足组分油需求中...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华林，杨磊，董丰莲，乔曼，徐英俊，汪洪涛，李勍，孙华宁，杨超，任昶，
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：