钢铁企业轧制计划与能源调度协同优化

钢铁企业物质流网络与能量流网络的协同优化是实现钢铁行业高层次系统节能的关键。钢铁企业在不同工况下煤气的富余量以及蒸汽和电力需求量不同,轧制工序(含加热炉)作为电力和煤气消耗大户,轧制计划的改变会影响能量流网络中能源介质的分配和调度。提出了钢铁流程物质流与能量流协同优化方法,在分时电价的条件下,利用启发式规则调度方法对一天内的轧制单元进行合理的排程,然后用线性规划方法以系统运行能源成本最小为目标函数,建立钢铁企业煤气 蒸汽 电力系统不同工况下的耦合优化调度模型。通过LINGO求解出模型的最优解,得到了轧制单元的最优排程以及不同工况下煤气、蒸汽、电力的最优实时生产调度方案,用于指导实际生产。利用S钢厂实际数据进行实例分析,得出的调度方案可实现煤气 蒸汽 电力系统的最优化分配,系统运行的能源成本降低8.54%,验证了模型的有效性。     

钢铁企业煤气-蒸汽-电力系统复合调度方法

钢铁企业生产过程中煤气、蒸汽和电力的供需实时变化,尤其在钢铁企业发生异常工况时,能源介质的产耗会发生较大的波动.为了解决调度方案的全局优化性和易操作性之间的矛盾,在综合分析启发式规则调度和线性规划调度两种方法针对异常工况条件对能源介质调度优劣的基础上,提出一种"规则+模型"复合调度方法.结果表明,复合调度方法将两种方法...     

钢铁企业煤气-蒸汽-电力多介质管理模式研究与实践

钢铁企业煤气-蒸汽-电力介质相互关联并转化，其总能量占钢铁企业全部能源消耗的70%以上，如何高效管理钢铁生产过程中煤气-蒸汽-电力之间的耦合关系以及优化生产过程中多种介质平衡，使有限的能源更加高效、合理分配和利用，已成为钢铁企业降本增效的重点研究方向。基于唐钢公司煤气-蒸汽-电力多介质耦合管理实例，结合多项能源介质的平衡分配与调度优化技术应用实践，为钢铁企业降本增效、应对能源紧张和环境治理提供借鉴和参考。     

钢铁企业能源介质平衡分配与优化调度

钢铁企业的能源介质有近20种,能源用户遍布企业的各个方面.为了使有限的能源更加安全、高效、合理地分配,使这些能源的综合使用成本最小,能源介质的平衡分配与优化调度是一个非常重要的途径.本文通过分析钢铁企业煤气、蒸汽、氧气和电力系统能源介质间投入产出关系,在考虑到能源管网安全平稳运行的前提下,结合某大型钢铁生产企业的实际生产数据,将所有能源介质作为一个整体的研究对象建立了线性规划模型,模型准确地反映了企业能源的运行流程,并且将调度周期缩短为1 h,提高了可操作性,最后利用Cplex求出了模型的最优解.     

不同生产负荷下副产煤气调度建模和仿真

钢铁企业不同的生产负荷会影响副产煤气的产生量和消耗量,为了获得更大的经济效益,需要针对钢铁企业不同的生产负荷,对缓冲设备的副产煤气消耗进行优化分配。基于线性规划,以系统运行成本最小为目标函数,建立钢铁企业不同生产负荷下的副产煤气调度模型。利用Visual Studio 2013平台开发了副产煤气调度仿真系统,通过对高炉在不同生产负荷下的生产实例仿真,验证了模型的有效性。     

钢铁企业蒸汽动力系统多目标优化

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。文章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,综合考虑能源设备、分时电价和污染物排放等因素,建立了钢铁企业蒸汽系统的多目标非线性规划(MONLP)模型。该模型采用改进增广ε-约束法(AUGMECON2)对经济成本和环境成本统筹优化,并从得到的Pareto优化解中获得总成本最低的生产方案。通过对比和分析两种污染物收费标准下的优化调度方案,验证了模型的实用性。     

基于数据驱动的高炉煤气复合预测模型

对钢铁企业高炉煤气系统科学准确的预测,可以为煤气的合理调度提供依据,对企业提高能源利用效率、减少煤气放散和环境污染有着非常重要的意义。针对钢铁企业高炉煤气系统设备工况复杂、煤气量波动频繁、难以准确预测的问题,依据小波分析方法、BP神经网络、最小二乘支持向量机的性质建立了基于数据驱动的高炉煤气的复合预测模型。该模型综合考虑高炉煤气系统生产计划和检修计划,对高炉煤气系统的产耗用户在不同工况下分别建立训练数据集,利用多组模型参数预测高炉煤气产生量、消耗量和缓冲量。利用某大型钢铁企业实际数据进行测试,该模型能够结合设备的实际生产工况变化,实现煤气的准确预测。结果表明,该模型平均绝对百分比误差小于4.95%,对变工况煤气系统有较好的预测效果。     

多能源介质耦合优化系统模型的开发及应用

针对降低能耗,提高能源利用率,提高公司的产能以及优化平衡调度生产过程中涉及的多种物质的问题,以公司收益最大化为目标,建立非线性优化模型。充分考虑钢铁生产过程中的水、电、煤气、蒸汽之间的耦合关系,根据峰谷平不同时段电价的变化,计算得到最优调度方案。在满足生产对能源要求的情况下,降低能源成本,提高经济效益。     

基于大系统思想的钢铁企业煤气优化调度问题探讨

能源优化调度问题比较复杂,各方研究者往往是根据具体课题和具体厂家、在各自有限的范围内建模分析.本文以钢铁企业的主要副产能源煤气作为考察对象,归纳总结煤气优化调度规律,并结合钢厂实际和生产工艺建立了数学规划模型.最后以某钢铁企业为背景,用实验证明了该模型能很好地按照目标函数对煤气进行有效调度,实现煤气放散量最少和能源成本最小.     

钢铁企业能源介质预测模型及应用

煤气、蒸汽等能源介质是钢铁企业重要的二次能源,提高这些能源的利用率、减少放散是钢铁企业节能减排的方法之一。钢铁生产过程复杂、影响因素众多,能源介质的供需呈现动态变化,如果能够提前预测煤气、蒸汽等能源介质的供需不平衡状况,预先进行调控,将大幅度降低能源介质的不必要放散。因此,本文提出一种基于设备工况组合的能源预测方法,用于解决多种复杂工况的能源预测问题。应用结果表明,利用该方法能够获得较为准确的预测数据,为生产优化调度提供依据,提高能源利用效率。     

钢铁企业副产煤气预测及优化调度

针对钢铁企业副产煤气系统产消量频繁波动,不平衡现象比较严重,供需之间的平衡程度对钢铁企业的生产成本、能源消耗情况影响较大,并且钢铁企业中工序、设备繁多,每道工序都涉及多种能源介质的问题,利用HP滤波、支持向量机分类（SVC）、最小二乘支持向量机(LSSVM)和Elman神经网络的特性建立了SVC-HP-ENN-LSSVM模型,并根据用能设备的能源利用特点和预测结果对副产煤气进行优化调度。模型应用表明：所建预测模型对煤气系统的预测平均相对误差小于4%,满足工业生产需要。根据预测结果进行的优化调度解决了煤气系统的不平衡问题,应用于钢铁企业典型工况,主工序可降低10%左右能耗,应用其自备电厂（一年按照330天计算）,可多产蒸汽约104148 t,节能约9998208 kg标煤。     

基于HP-Elman-LSSVM模型钢铁企业自备电厂煤气供入量预测及优化调度

 钢铁企业自备电厂是副产煤气的主要缓冲用户,在消纳富余煤气、减少煤气放散、实现煤气平衡方面发挥着极为重要的作用。充分考虑自备电厂煤气供入量特点,建立了HP-Elman-LSSVM预测模型,并根据自备电厂能源利用的特点,建立拟合模型求解自备电厂锅炉的经济运行负荷,在此基础上对供入自备电厂的煤气进行优化调度。将该模型应用于具体企业,实现了钢铁企业自备电厂煤气预测和优化调度。模型应用表明：所建模型对自备电厂煤气供入量30、45、60个点的预测平均相对误差分别为1.9%、1.4%、1.4%,能有效解决实际生产中自备电厂煤气供入量预测不准问题。并通过煤气优化调度,自备电厂可大幅度提升蒸汽产率,应用企业每年可多产蒸汽约8.1322万t,折合节约标煤9443.955t。     

钢铁企业能源优化调度模型及应用

钢铁企业能源调度问题是一个多介质耦合、多工况叠加、多时段统筹的复杂问题。调度工作包含两个层面,一层是当工况发生变化造成管网压力过高或过低时,通过改变可调用户(发生源)的使用(发生)量,使系统重新回到平衡状态,保证系统安全;另一层是利用机组效率差异和峰谷电价差,调整不同时段发电机组的煤气分配使发电效益最大化。本文提出将工况变化引起的各时段能源富余或缺口量预测值作为输入,同时考虑峰谷时段的电价差别,建立多时段混合整数规划数学模型,进行能源优化调度。结果表明:所建立的优化调度模型能够针对各时段能源富余或缺口量给出平衡方案,保证系统安全,同时对峰平谷时段煤气进行移谷填峰发电,使发电效益最大化。     

基于能源网络节点输入输出模型的能量流动态仿真

建立能量流网络节点输入输出动态模型是从系统和全局角度了解节能降耗环节及进行多介质协调优化的关键。从能量流网络结构出发,以冶金流程工程学为理论基础,研究了能量流网络中主工序生产单元节点的消耗回收模型、能源单元节点的生产消耗模型。以某钢铁企业实际数据为基础,进行了能量流网络节点输入输出动态仿真,仿真结果表明所建立的能量流网络节点模型误差较小,可有效模拟实际钢铁企业能源调配。所做研究对企业进行计划排产,不同工况下的调度分配具有指导意义。     

燃气-蒸汽联合循环技术在钢铁企业中的应用

针对目前钢铁企业生产过程剩余大量煤气的实际情况,对燃气-蒸汽联合循环发电(CCPP)机组的技术特点、使用条件以及在钢铁企业中的应用情况进行了论述,通过比较,CCPP方案无论经济效益和环境效益都是钢铁企业剩余煤气利用的最佳途径。     

低碳环境下钢铁企业燃气系统动态平衡调度仿真

在"节能减排、降本增效"的大背景下,从碳素流视角切入,在煤气介质预测基础上,建立了 0-1混合线性规划模型,以能源成本和碳交易成本总和最小化为目标,研究钢铁行业副产煤气生产调度问题.采用基于遗传算法的动态迭代调度算法,通过混合交叉算子和平均变异算子提高遗传算法局部搜索能力,并以国内某大型钢铁企业为仿真对象进行系统仿真,...     

燃气-蒸汽联合循环技术在钢铁企业中的应用

针对目前钢铁企业生产过程剩余大量煤气的实际情况,对燃气-蒸汽联合循环发电（CCPP ）机组的技术特点、使用条件以及在钢铁企业中的应用情况进行了论述,通过比较, CCPP方案无论经济效益和环境效益都是钢铁企业剩余煤气利用的最佳途径。     

钢铁企业副产煤气短周期优化调度模型

 在钢铁生产过程中,消耗的煤炭大约34%会转化为副产煤气。为了提高副产煤气能源利用率,以钢铁企业副产煤气系统为研究对象,利用混合整数线性规划法（mixed integer linear programming,MILP）,以操作成本最小化为目标函数,以物料平衡、能量平衡、设备操作参数限制等为约束条件建立富余煤气优化调度模型。与前人的模型相比,对锅炉模型进行改进,不仅提高锅炉模型的调节精度,而且更接近实际情况。此外,为了研究煤气柜和锅炉稳定性,引入煤气柜总标准偏移量（sum of standard deviation volume,[SSDV）]惩罚因子和锅炉总改变量（sum of switching percentage,[SSP）]惩罚因子,并用帕雷托最优法理论确定出最佳的[SSDV]和[SSP。]结果表明,新的优化模型能很好地降低煤气柜和锅炉的波动,维持煤气系统的平稳运行。     

考虑管网约束的钢铁企业煤气多周期优化调度模型(待续)

在已有钢铁企业煤气优化调度模型的基础上,引入参数矩阵表征设备间的连接关系,以此构建煤气网络拓扑;针对混合煤气用户,建立了比较接近实际的煤气系统优化调度模型。某钢铁企业的简化煤气管网系统计算结果表明,所建模型可以比较全面地反映煤气产生、分配、混合与消耗等环节,能同时对多种煤气在多个调度周期内进行优化调度,保障生产用户能量供应和热值要求,避免混合煤气用户的热值波动,充分利用缓冲用户的缓冲能力,减小煤气放散。     

考虑管网约束的钢铁企业煤气多周期优化调度模型(续完)

在已有钢铁企业煤气优化调度模型的基础上,引入参数矩阵表征设备间的连接关系,以此构建煤气网络拓扑;针对混合煤气用户,建立了比较接近实际的煤气系统优化调度模型。某钢铁企业的简化煤气管网系统计算结果表明,所建模型可以比较全面地反映煤气产生、分配、混合与消耗等环节,能同时对多种煤气在多个调度周期内进行优化调度,保障生产用户能量供应和热值要求,避免混合煤气用户的热值波动,充分利用缓冲用户的缓冲能力,减小煤气放散。