基于等效电法的钢铁企业蒸汽系统多目标运行优化策略

针对钢铁企业蒸汽系统汽源设备多、能源品种多的特点,以某大型钢铁企业实际运行的蒸汽系统为背景,运用等效电方法对蒸汽系统的能量转换作出科学分析,采用数学规划方法,建立多目标的混合整数非线性规划模型(MINLP)。采用分步优化方法,先以蒸汽系统小时能源总成本最低为目标,将得到的结果乘以松弛系数建立成本约束并以憥效率最高为目标,利用LINGO软件求得多目标-约束优化模型的全局最优解,再通过改变松弛系数得到一组Pareto前沿。最后与单目标优化和多目标遗传算法结果相比较,证明分步优化方法所得的结果是可行的综合最优结果,能够实现低成本和高憥效率的双目标,并为生产调度提供依据。     

基于等效电法的钢铁企业蒸汽系统多目标运行优化策略

针对钢铁企业蒸汽系统汽源设备多、能源品种多的特点,以某大型钢铁企业实际运行的蒸汽系统为背景,运用等效电方法对蒸汽系统的能量转换作出科学分析,采用数学规划方法,建立多目标的混合整数非线性规划模型（MINLP）。采用分步优化方法,先以蒸汽系统小时能源总成本最低为目标,将得到的结果乘以松弛系数建立成本约束并以(火用)效率最高为目标,利用LINGO软件求得多目标-约束优化模型的全局最优解,再通过改变松弛系数得到一组Pareto前沿。最后与单目标优化和多目标遗传算法结果相比较,证明分步优化方法所得的结果是可行的综合最优结果,能够实现低成本和高(火用)效率的双目标,并为生产调度提供依据。     

钢铁企业富余煤气-蒸汽-电力耦合模型及其应用

针对钢铁企业富余煤气产生、储存、缓冲和使用的周期性变化,以及各周期内蒸汽、电力的供应与需求特点,采用数学规划方法,建立以能源消耗最少、效益最优为目标函数的富余煤气、蒸汽和电力多周期耦合数学模型。模型综合考虑了煤气、蒸汽和电力等能源介质的供需变化以及生产成本、安全等约束,通过ILOG Cplex求解出模型的最优解,获得煤气、蒸汽和电力的最优分配方案,用以指导实际生产。应用表明：模型能使钢铁企业富余煤气、蒸汽和电力等能源介质得到合理、安全和高效的分配,提高了能源使用效率,降低了生产费用。     

钢铁企业煤气-蒸汽-电力系统耦合优化及应用

煤气、蒸汽和电力是钢铁联合企业能源系统的重要组成部分,其消耗占钢铁企业总能耗的60%左右。合理地制定能源系统的生产以及燃料消耗、电力采购计划,对企业降低成本、减少环境污染有着非常重要的意义。针对煤气-蒸汽-电力系统的燃料结构、设备类型、工况变化等特点,以经济运行成本和环境成本最小为目标函数,建立了针对该系统的耦合优化模型。该模型综合考虑了富余煤气的波动、蒸汽和电力的动态需求、多燃料结构、分时电价等影响因素,并使用GAMS进行优化求解。将模型应用到某大型钢铁联合企业,结果表明该模型能够为钢铁企业煤气-蒸汽-电力系统提供合理的生产计划方案,实现了富余煤气的合理分配以及能源的高效利用,降低了能源系统运行成本,提高了企业的经济效益和环境效益。     

钢铁企业煤气-蒸汽-电力系统耦合优化及应用

煤气、蒸汽和电力是钢铁联合企业能源系统的重要组成部分,其消耗占钢铁企业总能耗的60%左右。合理地制定能源系统的生产以及燃料消耗、电力采购计划,对企业降低成本、减少环境污染有着非常重要的意义。针对煤气-蒸汽-电力系统的燃料结构、设备类型、工况变化等特点,以经济运行成本和环境成本最小为目标函数,建立了针对该系统的耦合优化模型。该模型综合考虑了富余煤气的波动、蒸汽和电力的动态需求、多燃料结构、分时电价等影响因素,并使用GAMS进行优化求解。将模型应用到某大型钢铁联合企业,结果表明该模型能够为钢铁企业煤气-蒸汽-电力系统提供合理的生产计划方案,实现了富余煤气的合理分配以及能源的高效利用,降低了能源系统运行成本,提高了企业的经济效益和环境效益。     

钢铁企业蒸汽动力系统优化

随着能源短缺与环境污染问题日益紧迫,钢铁企业所面临的节能减排压力也越来越大,合理的生产方案对降低企业运行成本、减少污染物排放起着重要的作用。本文针对钢铁企业蒸汽动力系统,采用锅炉效率非线性拟合公式和汽轮机分解模型,考虑能源设备、生产操作以及分时电价等因素,建立了混合整数非线性规划(MINLP)模型,其中,非线性锅炉效率拟合公式的引入使得模型更加符合实际生产状况。模型以蒸汽动力系统运行成本为目标函数,通过优化求解得到各时段燃料和设备负荷的分配方案,与优化前相比,系统总的运行费用减少了4.26%。同时,本文还分析了煤价变化对优化方案的影响以及燃料结构对污染物排放的影响,为企业提高生产效率、降低运行成本及节能减排提供理论依据。     

大型蒸汽管网系统的运行优化调度

介绍了国内大型钢铁企业低压蒸汽系统存在的主要问题,在分析低压蒸汽系统结构的基础上,针对大型蒸汽管网不同产汽源系统建立相应的数学模型,利用改进单纯型法求已建立的线性规划模型的最优解,并以某大型钢铁企业为例,证明了应用优化模型的有效性,通过蒸汽系统优化调度,钢铁企业具有巨大的节能潜力。     

考虑不确定汽电需求的蒸汽动力系统优化设计

蒸汽动力系统优化设计不仅要保证系统全周期总费用最小,还要保证系统具有一定可操作性应对各种不确定变工况影响。本文提出了同时考虑汽电需求确定性多周期变化以及燃料、电力价格,汽电需求不确定性变化的蒸汽动力系统优化设计策略,专门提出不确定变化参数对优化目标及约束的影响以及数学表达,建立混合整数线性规划(MILP)优化模型进行求解,并应用于某石化企业蒸汽动力系统优化设计。实例设计结果表明,与按照传统策略设计结果相比,应用本文提出的考虑不确定参数的设计策略获得的优化方案,具体设计了针对不确定因素实现而对应的运行调度安排,降低年总费用,保证系统安全稳定运行,实现经济性和可操作性综合最优。     

锅炉蒸汽系统多操作周期的优化调度

针对锅炉蒸汽系统必须满足外界蒸汽的需求发生周期性变化的情况,提出了每个周期的操作费用和周期之间锅炉启动和停运的转运费用的优化调度问题.针对此混合整数非线性规划问题,提出了用列队竞争算法和动态规划法分步求解的计算方法,所需的计算时间仅与周期数成正比,而且能得到全局最优解.两个实例说明了该方法的有效性.     

石化企业蒸汽动力系统柔性设计

蒸汽动力系统的设计工作是一项复杂的、系统的工程,除了力求实现全周期内总费用最小的经济性目标外,还要保证实际运行过程中的各种工况下的操作柔性。针对石化企业蒸汽动力系统变工况的特点,提出了蒸汽动力系统柔性优化设计策略;将确定性变化需求转化成多周期问题,将不确定性变化需求转化成虚拟的多工况问题,并对连续不确定性和离散不确定性变化分别处理;以经济性和可操作性的最优综合为目标,建立蒸汽动力系统柔性优化设计的大型混合整数线性（MILP）模型,并采用广义Benders分解算法进行求解。采用本文提出的柔性优化设计模型和求解方法,对某炼油厂蒸汽动力系统进行了柔性优化设计,并与传统设计方案和经济性最优的设计方案进行对比。与经济性最优的方案对比结果表明,该优化设计方案总费用增加不多,但实现了在各种变化工况下的安全、稳定、柔性操作;而与传统设计方案对比结果表明,不但提高了各种工况下的操作柔性,而且节省了大量的投资和运行费用,即柔性设计方案具备可操作性和经济性的综合最优性。从而证明了本文提出的柔性设计建模和求解方法的合理性和实用性。     

煤制气蒸汽动力系统多周期模拟与优化

蒸汽动力系统是煤化工的重要组成部分,为工艺提供蒸汽和动力.针对煤制气动力系统存在的能源浪费和经济亏损的问题,建立了锅炉、汽轮机、减温减压器和除氧器等关键设备的数学模型,以此集成得到蒸汽动力系统的数学模型.以系统运行成本为目标函数,采用某煤制气企业多周期的实际数据建立了混合整数非线性规划(MINLP)优化模型.优化后的系...     

蒸汽动力系统设计与多周期运行同步优化

蒸汽动力系统(Steam power system,SPS)是炼油企业的重要组成部分,针对炼油企业蒸汽动力系统设计与运行方案上存在的不合理方面,通过对蒸汽动力系统建立混合整数线性优化模型(MILP),改善部分系统结构、调整系统多周期运行方案,从而降低蒸汽动力系统的运行费用实现系统的优化。以某炼油企业蒸汽动力系统实为背景,对企业蒸汽动力系统的设计与多周期生产调度方案进行优化,并验证优化策略的有效性。     

炼化企业燃料动力系统优化模型的建模与应用

在炼油化工企业中,燃料动力系统是重要的组成部分,负责为生产装置提供符合要求的蒸汽、电等能源介质,燃料动力系统的优化运行对降低动力成本和装置能耗有显著影响。石家庄炼化分公司燃料动力系统设备配置复杂、蒸汽系统压力等级及用户较多,采用燃料动力优化系统软件,建立了符合企业实际的优化模型,并对燃料动力系统实施优化,动力运行成本降低2 086万元。同时介绍了燃料动力优化系统的软件架构及特点、技术路线及关键技术和系统的主要功能模块,以及系统的预算对接功能在企业制定科学合理的动力费用计划中的作用。     

乙烯装置蒸汽管网用能配置与实时优化

乙烯装置蒸汽管网系统结构复杂,用汽设备多,模型参数复杂多变,其能量配置多依赖经验给出。针对运行过程中管网模型参数的变化,利用支持向量机建立了关键设备的透平蒸汽流量软测量模型,从而为蒸汽管网优化问题提供准确的非线性模型基础。根据物料平衡、能量守恒和产品质量要求建立了能耗视角下的蒸汽管网系统模型,该模型本质上属于混合整数非线性规划问题(MINLP)。采用自适应混合编码差分进化算法(AMCDE)对模型进行求解。最后以某石化厂蒸汽管网系统为研究实例进行仿真,得到了令人满意的优化结果。     

基于带补偿随机规划的蒸汽动力系统优化设计

在蒸汽动力系统优化设计中,考虑不确定因素的优化策略能避免基于确定性设计策略的保守设计,并能针对不确定因素的实现提出相应的调度调节策略.本研究分析了蒸汽动力系统设计包含的不确定因素的特性及其对蒸汽动力系统优化目标和约束条件的影响.不确定因素的表达分成两类:基于时间变化表达和基于发生概率表达.对基于时间变化表达的因素,转化为多周期问题进行处理;对外部工艺过程变化引起的汽电需求不确定波动等基于发生概率表达的因素,应用随机规划策略,补偿不确定参数的实现可能引起的约束背离.基于本研究建立的多周期带补偿的二阶段随机规划MILP模型,求解蒸汽动力系统结构,同时优化调度调节策略,用调节决策和惩罚不足应对汽电需求等不确定因素的实现,实现系统安全稳定运行和经济效益最优.     

基于分布式能源的工业园区能源规划

分布式热电联产的能源系统在经济效益、能效和碳减排方面都有较大的优势,因此,针对目前工业园中普遍存在的能量利用效率低、温室气体排放严重等问题,本文建立了基于分布式能源的工业园区综合能源规划模型。根据园区的热、电、蒸汽、冷等各个时段的负荷需求、当地的可利用资源以及备选的能源转换技术,以最小化规划期内整个园区系统的总费用最少为目标,确定出园区内能源转换装置的类型和尺寸、各种能源的供应量及CO2排放量。同时将本文所建立的模型用于求解某工业园区的能源规划问题,验证了其有效性。     

工业园区分布式综合能源系统的规划与调度

为降低碳排放水平、提高经济效益,基于园区资源禀赋与负荷需求特性,提出了一种天然气内燃机耦合屋顶光伏与地源热泵的并网型分布式综合能源系统,实现区域级冷、热、电、蒸汽协同供应。以二氧化碳排放量、费用年值、年均购电波动最小化为目标建立优化模型,对系统进行供能设备容量配置规划与日前运行调度。以西安市某工业园区为案例,基于全时负荷数据获得各单一目标及多目标优化下的最佳容量。根据综合目标规划结果得到全年性能,并选取供热季与供冷季的典型日进行调度研究。针对光伏装机、电价、气价的波动作敏感性分析,确定对应储能规模及性能变化。结果表明：在满足需求的前提下,分布式综合能源系统的环保性、稳定性均明显提升,费用年值对电价和气价的变化最为敏感。     

考虑再生循环的多杂质用水网络全局优化

引入再生循环单元可以有效地减少多杂质用水系统整体的新鲜水消耗量和废水排放量。其现有的数学规划模型是一个非凸性严重的混合整数非线性规划问题,直接求解不仅计算难度大而且求解速度慢,这样只能得到局部最优解。本文利用分段线性松弛的方法对该模型进行处理,将双线性等式约束转换成线性约束,从而使复杂的水网络模型转换为对应的混合整数线性规划问题,因现有的商业优化软件对混合整数线性规划问题的求解算法已经非常成熟,这样降低了计算难度并取得全局最优解。算例结果表明分段线性松弛的方法可以使求解简单,能够获得全局最优解。管线费用的减少使年度化费用降低,全局优化能得到一个经济性更好的多杂质水网络,这种方法对于节省设备投资和操作费用,具有重要意义。     

蒸汽在线监测系统在石化企业的应用

当今社会,节能降耗成为全社会关注的焦点和热点。蒸汽作为企业一项重要能源,对其进行准确的计量和运行监控就显得尤为重要。针对这种情况,我们应用仪表通讯、计算机、网络、数据库、编程技术建立了蒸汽在线监测系统,本文全面描述了蒸汽在线监测系统的组成,以及在中石化股份有限公司天津分公司(以下简称"天津石化公司")范围内应用,通过对蒸汽计量仪表及管网进行全天候实时在线监测,提高了蒸汽计量管网运行管理水平,从而达到了企业节能降耗的目的。     

浅述钢铁企业铁路铁水运输方案的确定

目前,铁路运输仍是钢铁企业的主要运输方式。在大、中型钢铁企业乃至小型钢铁企业中铁路运输起着重要作用。在钢铁企业内,如何确定厂区铁路通行能力,如何确定厂区线路股数及设备数量,若过多的数量造成浪费占用不必要的用地和资金,反之不能正常合理运行直接影响企业的经济效益。因此合理的设计运输组织方案,将产生良好的生产秩序和经济效果。以某钢铁公司规划年产500万t特种钢为例依据工艺流程分析该钢铁企业的铁水运输组织、运输周期合理性及总平面布置设计,以供参考。