考虑需求不确定性的化工生产计划与调度集成

生产计划与调度是化工供应链优化中两个重要的决策问题。为了提高生产决策的效率,不仅要对计划与调度进行集成,而且要考虑不确定性的影响。对于多周期生产计划与调度问题,首先在每个生产周期内,分别建立计划与调度的确定性模型,通过产量关联对二者进行集成。然后考虑需求不确定性,使用有限数量的场景表达决策变量,建立二阶段随机规划模型。最后运用滚动时域求解策略,使计划与调度结果在迭代过程中达到一致。实例结果表明,在考虑需求不确定性时,与传统方法相比,随机规划方法可以降低总费用,结合计划与调度的分层集成策略,实现了生产操作性和经济性的综合优化。     

间歇过程不确定性短期调度综述

根据处理不确定性调度问题的方法,将各种不确定条件下的优化调度方法分成两大类：随机调度和反应调度。随机调度又可细分为基于求助的随机规划、概率规划、模糊规划和随机动态规划。通过讨论和对比它们的优、缺点和局限性,提出通用、有效的反应调度工具,启发式学习方法和模糊集合理论的新型随机调度方法,不确定性调度与计划集成、设计与调度集成及调度与控制集成将是进一步研究的方向。     

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.     

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。     

基于随机规划的炼厂氢网络改造设计

氢气是炼油企业重要的战略资源。越来越多的炼油企业开始改造其氢网络以应对日趋严格的环保标准和产品质量。炼厂的氢气产耗量受原油供应和产品需求的变化而随机波动,这使得传统的确定性模型无法有效描述氢网络设计问题。本文针对氢网络的改造设计问题,建立了同时考虑设计和调度问题的集成优化模型。采用基于场景的二阶段随机规划方法表达氢网络运行中的不确定因素,通过将决策变量分为一阶和二阶决策变量,优化计算使第一阶段决策成本与第二阶段决策的期望成本之和最小。算例表明了本文所提方法的有效性和与传统的确定性方法相比的优越性。     

电石法聚氯乙烯生产计划的优化路径探析

目的：为切实提升聚氯乙烯生产质量与效率,保证生产安全,降低生产能耗,满足我国化工市场聚氯乙烯产品的供给需求,最大限度提升化工企业经济效益,加强化工产业链的组织协作,促进我国化工领域的健康可持续发展。方法：本文采用文献综述法及案例分析法,对电石法聚氯乙烯生产计划的优化路径进行探析,对聚氯乙烯的生产制作工业流程进行阐述,并以电石法为主要视角对聚氯乙烯生产计划调度集成优化路径进行探析。结果：通过对调度集成优化路径及实际案例进行分析,得出对聚氯乙烯生产计划调度集成优化可有效降低企业能耗,提升企业经济效益。结论：有关管理人员需充分做好组织协作,对生产计划调度集成路径进行全面优化,最大限度促进化工企业发展,推动化工领域全面进步。     

焦炉生产的智能控制与管理系统研究

为了提高焦炉的控制与管理水平,对焦炉生产的控管一体化进行了研究.首先建立了焦炉生产的控管一体化系统模型,然后研究了焦炉生产的加热控制和生产计划与调度.采用"间歇加热控制"与加热煤气流量调节相结合的控制方法,利用模糊复合控制建立焦炉加热智能控制策略和模型.根据智能控制策略,设计了焦炉加热模糊智能控制的结构和模型.应用动态规划和遗传算法对焦炉生产计划与调度进行了优化研究.最后将此系统应用于生产实际,实践运行表明:该系统能够实现焦炉生产的智能控制与管理,有效地提高了焦炭质量和降低了能耗.稳定了焦炉生产,具有很大的实用价值.     

空分短期停车时间阈值对氧气生产调度的影响

针对钢铁企业高炉休风场景下的氧气生产调度问题,提出以空分短期计划性停车为主要手段的调度策略,并基于MILP方法建立了氧气系统的优化调度模型。调度模型的优化目标为整个规划周期内氧气高压管网的综合压力最小化。模型包含了空分和部分氧气压缩机短期停车再启动操作的约束条件,并结合实际情况考虑了前述设备的停车时间阈值和运行时间阈值。以国内某大型钢铁企业为实际案例,验证了调度模型的合理性与可行性,然后基于模型计算分析了空分停车时间阈值对调度目标的影响规律。分析结果表明,减小空分停车时间阈值有利于获得更优的调度目标,但空分停车时间阈值对优化目标的影响规律具有阶跃特性,而非简单的比例关系。     

油轮到达时间不确定条件下的原油调度优化

原油调度是炼油企业生产的第一个环节,它直接影响后续生产过程的稳定性和经济性.文中采用连续时间建模方法.建立了油轮到达时间不确定条件下的原油从到港、卸载、储存、调合到进料全过程的随机规划机会约束调度优化模型,模型的优化目标是最小化给定调度时界内的总操作费用.采用直方图法对油轮迟到时间进行回归,得到油轮迟到时间的概率密度函数和分布函数,并引入置信水平,将模型中的不确定性约束转化为确定性约束,使得油轮到达时间不确定条件下的随机规划机会约束模型转变为可以求解的确定性混合整数非线性规划模型.针对原油调度模型的特点,采用广义Benders分解算法将原模型分解为两个混合整数线性规划问题和一个非线性规划问题进行迭代求解.避免了直接求解混合整数非线性规划问题的复杂性.最后,将建立的模型和算法应用于背景企业的原油调度过程,结果表明模型和算法都有良好的实用性.     

空分短期停车时间阈值对氧气生产调度的影响

针对钢铁企业高炉休风场景下的氧气生产调度问题,提出以空分短期计划性停车为主要手段的调度策略,并基于MILP方法建立了氧气系统的优化调度模型。调度模型的优化目标为整个规划周期内氧气高压管网的综合压力最小化。模型包含了空分和部分氧气压缩机短期停车再启动操作的约束条件,并结合实际情况考虑了前述设备的停车时间阈值和运行时间阈值。以国内某大型钢铁企业为实际案例,验证了调度模型的合理性与可行性,然后基于模型计算分析了空分停车时间阈值对调度目标的影响规律。分析结果表明,减小空分停车时间阈值有利于获得更优的调度目标,但空分停车时间阈值对优化目标的影响规律具有阶跃特性,而非简单的比例关系。     

多因素不确定条件下的间歇生产调度优化

不确定条件下的间歇生产调度优化是生产调度问题研究中具有挑战性的课题。提出了一种基于混合整数线性规划(MILP)的鲁棒优化模型,来优化不确定条件下的生产调度决策。考虑到生产过程中的操作成本和原料成本,建立了以净利润最大为调度目标的确定性数学模型。然后考虑需求、处理时间、市场价格三种不确定因素,建立可调整保守程度的鲁棒优化模型并转换成鲁棒对应模型。实例结果表明,鲁棒优化的间歇生产调度模型较确定性模型利润减少,但生产任务数量增加,设备空闲时间缩短,从而增强了调度方案的可靠性,实现了不确定条件下生产操作性和经济性的综合优化。     

调度事件驱动的石化物流仿真模型的建模方法

针对石化生产调度的需求,提出了调度事件驱动的物流仿真模型的建模方法,即根据调度事件把物流连续生产过程分解为不同的稳态过程,在此基础上建立物料、设备及它们的物流关系,从而把生产过程与调度事件关联起来,实现事件对模型的驱动.基于该方法建立的仿真系统由事件推进系统仿真,可以模拟生产方案切换和物料移动调度事件,以及设备故障等随机事件作用下的石化生产过程的进程,帮助调度人员预先评价调度方案,支持调度优化决策.     

基于不确定蒸汽需求和设备故障的锅炉系统随机规划设计

公用工程系统中锅炉系统设计不仅要考虑锅炉应对发生的故障的可靠性,还要保证系统具有一定应对蒸汽需求的波动的可操作性。本研究针对满足不确定蒸汽需求和考虑设备故障的锅炉系统设计,提出基于数学规划法的设计模型:对生产过程波动引起的不确定蒸汽需求以概率表达,采用Markov模型分析锅炉故障,表达为以一定概率发生的不确定参数。优化模型采用二阶段随机规划策略对蒸汽需求不确定波动和锅炉故障实现引起的约束违背进行补偿,以降低不确定变量对目标函数和约束条件的影响。以年总费用最小为目标,建立混合整数线性模型(MILP),实现锅炉系统配置,设备模式确定以及应对蒸汽需求波动和设备故障发生的补偿操作的优化设计。     

基于不确定蒸汽需求和设备故障的锅炉系统随机规划设计

公用工程系统中锅炉系统设计不仅要考虑锅炉应对发生的故障的可靠性,还要保证系统具有一定应对蒸汽需求的波动的可操作性。本研究针对满足不确定蒸汽需求和考虑设备故障的锅炉系统设计,提出基于数学规划法的设计模型：对生产过程波动引起的不确定蒸汽需求以概率表达,采用Markov模型分析锅炉故障,表达为以一定概率发生的不确定参数。优化模型采用二阶段随机规划策略对蒸汽需求不确定波动和锅炉故障实现引起的约束违背进行补偿,以降低不确定变量对目标函数和约束条件的影响。以年总费用最小为目标,建立混合整数线性模型（MILP）,实现锅炉系统配置,设备模式确定以及应对蒸汽需求波动和设备故障发生的补偿操作的优化设计。     

不确定条件下石化企业供应链计划优化

针对石化企业供应链计划层的不确定性,提出了一种多周期、多产品的计划优化模型。基于离散时间建模方法,利用模糊可能性方法将不确定性问题转化为确定性问题,建立了混合整数线性规划模型。同时采用模型预测控制思想,利用模型的动态属性为决策者提供了不同满意度下的决策序列。以某炼油企业供应链为实例,证明了本方法的有效性。     

柴油调合工艺与短期调度集成优化方法研究

针对柴油调合短期调度过程中存在的柴油油品属性波动较大,难以预测和一次调合成功率要求高等实际应用难题,设计了1种适合实际工程应用的柴油调合工艺与短期调度计划集成优化方法,结合国内某炼油厂的柴油调合短期调度现状,建立柴油调合配方优化模型和柴油短期调度优化模型,选择线性规划算法并构建数据库及创建关联数据表,并将模型集成至基于...     

基于流程模拟的常减压装置过程操作与生产计划集成优化

传统的炼油企业生产计划优化与过程操作优化往往是分离的, 从而造成生产计划优化系统制定出的生产方案可能在实际的生产装置操作上无法实现的情况。为了确保石化企业生产计划制定的方案可行的同时实现过程装置操作优化, 基于流程模拟软件建立了常减压蒸馏装置生产计划与过程操作的集成优化策略, 并提出了该优化策略的有效寻优方法。该方法通过流程模拟软件验证生产计划的可达性, 不断修正生产计划关键变量的优化区间, 在求得生产计划最优解的同时确定装置的工艺操作条件。以某炼油厂常减压蒸馏装置炼油为例验证提出的集成优化方法, 案例证明该集成策略不仅确保生产计划在实际生产的可操作性, 还得到了生产计划与过程装置操作的同步优化。     

基于条件场景的不确定性石化供应链优化方法

针对产品需求及其价格存在不确定性的石化供应链计划层最优化问题,本文建立了一种基于条件场景的石化供应链最优化方法。用多个离散场景近似随机变量概率的连续分布,根据随机变量的概率分布特征,对场景发生的概率进行参数估计,进而建立了基于场景的两阶段混合整数线性规划(MILP)模型。利用基于场景的优化结果随离散网格数增加而逐渐趋近连续的随机优化结果这一规律,给出了获得最佳离散网格数的方法,实现了计算时间成本与计算精度之间的平衡。在此基础上引入条件概率方法,利用两个随机变量间的相关性,建立了以产品价格及其需求量为不确定性的石化供应链优化方法。结果表明,与传统未考虑随机变量间相关性的一般场景划分方法相比,本文基于条件场景的随机优化方法可以更快地获得最佳场景数目,进而有效降低了计算量。     

考虑调度操作安全平稳性的炼油化工生产过程调度优化

平稳运行是炼油化工企业本质安全运行、生产经济效益和挖潜增效的重要保证，然而由于原油供应以及产品需求多变，炼油化工生产装置的多操作模式运行已成为普遍现象，调度调整也日渐频繁。现有的研究方法未考虑到装置多模式切换等调度调整对平稳操作带来的影响，甚至会导致调度操作方案实际不可行。为此，提出一种考虑调度操作平稳性的炼油化工生产调度优化模型，以解决常规调度优化模型优化产生的调度调整易使生产波动从而导致调度方案不可行的难题。考虑调度操作平稳性的调度优化模型采用离散时间表示，通过操作模式的切换与装置加工速率的波动综合表征系统平稳性，建立以生产成本最低为目标的调度优化模型。为了验证所提出模型在解决实际工业问题时的有效性，采用Julia的JuMP包调用Gurobi求解器对典型案例进行仿真求解。案例仿真结果验证了所提出模型的正确性及可实施性。与常规调度优化相比，以过程动态为表征的调度操作的平稳性提高了10%以上。     

间歇化工过程热集成研究进展

间歇化工过程热集成问题的研究能够促进过程系统的可持续发展并且提高产业经济性和技术竞争力,顺应了化工发展大环境。本文介绍了以系统综合优化为目标的间歇化工过程热集成研究的发展现状,整理了早期研究的三大通用图解模型,并讨论和比较了在建模求解过程中常见算法。总结了当前研究的重点在换热网络设计优化、热储罐系统和考虑调度的热集成三个方面,并评述了与之相关的进展、瓶颈和研究意义。指出了热集成问题已成为当前间歇化工过程的研究热点,其中热集成和生产调度的协同优化十分必要,能够从系统全局的角度上给出优化方案。但由于间歇化工过程中存在较多的不确定性和约束条件,增加了热集成的研究难度,因此对间歇化工过程优化设计提出了更高的要求。