钢铁企业能源系统网络模型仿真及组态的研究与实现

以钢铁企业为研究对象,以各工序及设备间的物质流、能量流及其产消转换关系为基础,把整个钢铁企业划分为五个子系统：生产系统、能源转换系统、回收系统、库存系统、连接系统,分别建立了能源产消单元模型,接着建立了整个企业的能源系统网络模型,并定义了其形式化模型,然后设计开发了用于钢铁企业能源仿真的工厂组态软件。针对某钢铁企业能源系统的现状,利用所开发的组态软件,设计出能源系统的组态模型,通过仿真计算,对仿真模型和组态软件进行了验证,仿真数据与实际数据误差较小,能够反映企业能源产消现状。     

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。     

基于MIND方法的钢铁企业能源系统集成优化

钢铁企业生产系统结构复杂,含铁物质流和含碳能量流相互交错,形成庞大的物质流、能量流网络,能源系统涉及参数多,错综复杂,节能减排工作面临较大难度。MIND方法是一种面向企业级能源系统建模和优化的方法,是从系统的角度考虑节能方法。以钢铁企业物质流、能量流数据为基础,通过MIND建模方法,构建了某钢铁企业能源系统集成优化模型,通过CPLEX进行求解,并对结果进行了分析。研究结果表明：所建立的能源系统优化模型符合企业实际,误差小于1.5%;通过提高能源转换水平、主生产能力和外加含铁物流用量等参数,得到了生产优化方案,降低了能源消耗。     

钢铁企业能量流网络研究现状与发展趋势

钢铁企业能量流网络具有复杂性、层次性、系统性和动态性。能量流网络研究主要面向能源设备、能源介质和能源系统三个对象,针对提高单元设备能效、能量流网络优化构建、能量流网络动态调控三大难题,研发高能效能源网络系统优化设计和能源网络系统高能效优化运行两类关键技术,实现优化能源系统设计和提高系统运行能效两大目标。能量流网络的研究方法主要包括理论分析、数学建模、仿真模拟等。目前,能效诊断评估优化、能量流网络集成优化和能量流网络多介质协同优化已成为能量流网络研究的新热点。钢铁企业能量流网络的发展趋势包括能源利用更加合理、网络构建集成优化、动态调控实时精准、工程应用全面推广。     

钢铁企业电力系统能源仿真模型研究

为了缓解钢铁工业能耗占全国能源消耗比例逐渐增高的趋势,以首钢京唐钢铁联合有限责任公司生产历史数据为依据,通过研究生产过程中的物料平衡和能量平衡方程,以及逻辑关系算法,建立钢铁企业电力系统能源仿真模型,包括消耗、回收和转换模型。对比分析不同工况下电力仿真模型的输出反应,获得了理想的结果,可以达到钢铁企业节能降耗的目的。     

钢铁智能制造背景下物质流和能量流协同方法

钢铁企业面临库存增加、产能过剩、盈利艰难等问题,迫切需要通过绿色化和智能化的发展来应对当前的严峻形势.基于钢铁企业制造流程特点,通过分析企业以铁素流为核心的物质流和相应能量流网络特征,针对企业现有信息化系统在物质流和能量流协同方面存在的问题,提出钢铁制造过程的物质流和能量流的协同方法,明确物质流和能量流的耦合应从钢铁制造的单元工位设备与整体流程网络两个层面进行规划、设计和实施,并且指出可从完善信息监控、进行计划协同和调度协同三个方面来实现协同优化.构想基于现有信息系统架构,通过增加相应企业资源计划系统、制造执行系统、能源管理系统等信息系统的功能,以及建立物质流和能量流协同优化信息子系统的方式,以钢铁制造过程的物质流和能量流相关信息的数字化及模型化为支撑,实现制造流程的物质流和能量流协同优化,达成生产优化、资源优化和能源优化的效果.     

钢铁企业能量流模型化研究

钢铁企业各种能源的生产、转换和使用直至废气排放的过程构成了钢铁企业的能量流动过程。针对能量流动过程，构造了从一次能源到二次能源产品的生产、转换和使用过程直至废气排放的能量流图；基于能量流图，建立了钢铁企业能量流模型，分析了钢铁生产过程中各种能量流的变化对企业能耗的影响。     

钢铁企业电力节点网络的研究和应用

本文对甘特（GANTT）图和网络图做了比较和分析,并提出了能量流网络的概念,建立了钢铁企业电力为节点的能量流网络物理模型。根据钢铁企业能源利用现状,分析了钢铁联合企业余热余能回收利用情况,提出了几种较为成熟的余热发电技术方案并阐述其发电原理和特点,从经济性上数据讨论其节能的效果。     

钢铁企业物质流、能量流和污染物流研究

建立了钢铁企业物质流、能量流和污染物流的分析方法.提出了钢铁企业生产过程和能源转换过程的数学模型;给出了工序能耗、产品能值和吨钢能耗表达式;同时考虑钢铁生产过程中资源消耗、产品生产和污染物排放等问题,提出了工序、产品和吨钢环境负荷分析方法和计算公式;分析了钢铁生产过程中影响上述指标的各种因素,以及能量流、物质流和污染物流三者间的相互关系;应用建立的分析模型,研究和分析了我国钢铁工业吨钢能耗和环境负荷的变化与进步.     

基于EM-plant的铁水运输调度系统建模与仿真

基于EM-plant物流仿真平台,根据钢铁企业初步设计相关数据,并结合各工位的工作制度,建立了从高炉炼铁车间到转炉炼钢车间的铁水物流仿真模型。通过该模型可对某一段周期内的铁水运输单元、生产单元和移动单元进行动态模拟,得以实现对铁水运输线各相关参数的仿真计算,为铁水物流线整体布局的设计提供理论依据,达到能源和资源的最优配置。     

基于混合Petri网的钢铁企业能量流网络模型研究

针对当前钢铁联合企业节能任务艰巨及降耗途径亟需突破的情况,为实现钢铁企业能量流网络系统的高效运行,在分析钢铁企业运行中各种能量流网络系统特性的基础上,结合各系统连续和离散运行要求,利用混合Petri网建模元素和建模方法,构建了钢铁企业能量流网络系统混合Petri网模型,通过该模型可以实现对钢铁企业能量流网络系统的动态变化规律和行为机理的分析研究。基于某钢铁企业能量流网络系统历史数据,证明了该建模方法及所建模型的正确有效性,为企业能源系统的优化及进一步深入研究生产过程中物质流和能量流的耦合机制提供指导。     

钢铁企业技术气体系统解析及氧气调配仿真

介绍了钢铁企业技术气体系统及其特点,并对空分系统主要生产流程进行了节能分析,指出了钢铁企业技术气体系统节能控制的方向,阐述了钢铁企业主要耗气单元技术气体消耗特性,对输送和缓冲设备的重要性也做了相关说明.文中以某大型钢铁企业为背景,把氧气作为技术气体的首要调控目标,基于对技术气体用户和空分设备特性的分析,结合设备操作规范,建立了氧气调配模型,并给出部分仿真结果.仿真结果与实际生产值非常接近,为生产调度和节能控制提供了强有力的参考数据.     

钢铁企业能源仿真场景编制系统的研究与实现

针对目前钢铁企业能源仿真系统研究现状,结合钢铁企业生产特点,分析了影响能源产消的因素,建立了系统模型,并通过逆向物料计算、正向排程的方法对模型进行求解,最终开发了能源仿真场景编制系统。通过系统模型参数化,解决了不同钢铁企业的设备和工艺差异问题;通过生产场景编制,可以模拟故障和检修场景,同时为能源仿真系统提供作业计划输入。以两个不同钢铁企业为实例进行验证,仿真结果表明系统可以模拟不同企业,仿真不同场景,有很好的通用性和可扩展性。     

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,...     

钢铁企业煤气产出和消耗动态模型

分析了钢铁企业副产煤气发生和使用的特点,针对每种副产煤气的发生设备和使用用户,分别建立了煤气产出和消耗动态模型,并对一个钢铁企业煤气的产出和消耗进行了实例计算,实例仿真结果表明:利用煤气产出和消耗动态模型计算的结果基本与实际数据吻合.提出增设高炉煤气柜或将高炉煤气引入转炉煤气柜以解决高炉煤气大量放散问题的措施;指出该厂由于副产转炉煤气中氧气体积分数较高,造成回收率较低;同时说明作业计划的准确以及计量仪表的精确是煤气动态仿真的重要因素.     

转炉炼钢仿真系统的研究

以转炉炼钢生产中的物料平衡和热平衡为基础,结合数学统计方法,建立了转炉炼钢物流模型,然后在此基础上分析其能源介质的运行规律,建立其能流模型,包括输入输出模型和生产动态模型.最后,对转炉炼钢生产仿真系统提出总体架构设计和详细设计.     

钢铁企业能源中心的现状与发展趋势

钢铁企业能源中心在概念上包含管理思想、信息系统、管理系统三个层次,现已进入到全面建设阶段,并形成了新厂能源中心、老厂能源中心、生产与能源综合管控三种模式。当前能源中心建设的关键技术是安全保障、无人值守、能量流网络、数据融合、预测调度等技术,而未来能源中心建设应重点研究基于工作流驱动的标准化管理,物质流、能量流、排放流信息的融合,多介质协调调度模型,以及基于地理信息系统（GIS）的信息综合集成技术,充分挖掘能源中心的系统节能潜力。     

钢铁企业能源系统流程网络建模方法研究

根据钢铁企业能源系统调控和优化调度的需求,结合能源管控系统优化调度的特点,以冶金流程工程学为理论依据,提出了一种基于流程网络的通用建模方法,满足各种能源介质在平衡、预测、优化分析方面的要求。在该方法中,流程网络模型由发生结点、终止结点、汇集结点、中间结点和连结器构成,通过拓扑分析自动确定流程网络模型中能量流的流动方向;通过引入模型映射技术建立能源设备与结点模型的对应关系,实现图模库一体化建模,解决了复杂优化模型的人机交互问题,有助于多种能源系统综合优化技术的实际应用,促进能源互联下的多能系统管控技术的发展。     

面向能量流网络的钢铁企业能量利用评价

钢铁企业构建优化的"能量流网络",充分发挥能源转换功能,进而实现高层次系统节能,成为目前研究的热点。针对能量流网络构建,当前缺少具有理论依据和高度可比性的钢铁企业用能评价指标体系。文中首先根据单工序的热平衡和平衡分析,比较了热分析和分析指标的各自优缺点,并结合能级分析和热经济学分析,最终提出了一套综合热效率、效率、能级匹配和经济成本的钢铁企业能量利用综合评价指标体系。结果表明评价指标可对钢铁企业的能量流网络构建提供指导。     

钢铁制造流程能源转换机制与能源利用效率分析

 从钢铁制造流程的属性和动态运行过程的物理本质出发,阐述了钢铁制造流程中铁素物质流和碳素能量流的行为规律和钢铁制造流程的能源转换机制,得出能源转换过程必然伴随能量的耗散,因此应尽量减少能源转换次数,并指出在钢铁制造流程中,铁素物质流与碳素能量流相伴而行,而碳素能量流与铁素物质流则时合时分。还构建了一个年产290万t的棒线材流程企业,计算了该流程的余热余能资源量及回收利用情况,并剖析了该流程的能源利用效率。最后指出高效回收利用余热余能和构建合理的物质流网络和能量流网络及两者协同优化的能源管控中心是提高钢铁企业能源利用效率的重要手段。