基于連續(xù)時間的煉油廠全廠調度優(yōu)化的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于連續(xù)時間的煉油廠全廠調度優(yōu)化的方法，所述方法包括：根據(jù)煉油廠生產(chǎn)裝置在事件點上實施生產(chǎn)過程的穩(wěn)定運行模式和切換運行模式時產(chǎn)生的過渡過程，獲得采用連續(xù)時間表示的煉油廠全廠調度模型；根據(jù)所述煉油廠全廠調度模型，建立混合整數(shù)非線性規(guī)劃數(shù)學模型，并對所述數(shù)學模型進行線性化處理；根據(jù)線性化后的數(shù)學模型，對煉油廠煉油生產(chǎn)過程和存儲交貨進行調度。本發(fā)明提供了一種基于連續(xù)時間的煉油廠全廠調度優(yōu)化的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：建模模塊、線性化模塊及調度模塊。本發(fā)明提供的方法及系統(tǒng)能夠降低生產(chǎn)過程的生產(chǎn)成本和物料存儲的成本和違反訂單的懲罰。
【專利說明】基于連續(xù)時間的煉油廠全廠調度優(yōu)化的方法及系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及流程工業(yè)智能調度優(yōu)化【技術領域】，具體涉及基于連續(xù)時間的煉油廠全廠調度優(yōu)化的方法及系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]生產(chǎn)調度是一個提高企業(yè)管理水平，獲取更大的經(jīng)濟效益的重要工具。由于煉油廠短期調度在其生成工藝上的復雜性，一直是一個具有很大挑戰(zhàn)性的問題。在煉油廠生產(chǎn)中，考慮生成裝置的模式切換對調度模型中反映生產(chǎn)過程動態(tài)性具有重要意義。
[0003]在煉油廠調度模型中考慮模式切換引起的過渡過程是非常有必要的，因為煉制生產(chǎn)過程中的模式切換是不可避免的，而在不同的生產(chǎn)模式下，生產(chǎn)裝置的操作成本和產(chǎn)品產(chǎn)率、主要性能指標都有不同。且連續(xù)生產(chǎn)具有慣性大的特征，因此，煉油廠裝置模式切換必然會帶來過渡過程。
[0004]針對一般的煉油廠調度問題，采用連續(xù)時間建模，調度模型中的時間表達具有較高的自由度，同時連續(xù)時間建模和離散時間建模相比，所需要的時間節(jié)點較少，因而形成的問題規(guī)模也較小，特別是處理調度周期比較長的問題時，連續(xù)時間模型能夠在更短的時間里得到更優(yōu)質的解。近年來有很多關于煉油廠生產(chǎn)調度的研究，但是都沒有建立連續(xù)時間下的考慮裝置模式切換過程的煉油廠調度模型。


【發(fā)明內容】

[0005]針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明提供一種基于連續(xù)時間的煉油廠全廠調度優(yōu)化的方法及系統(tǒng)，通過構建一種連續(xù)時間下的考慮裝置模式切換過程的煉油廠調度模型，能夠降低生產(chǎn)過程的生產(chǎn)成本和物料存儲的成本和違反訂單的懲罰。
[0006]第一方面，本發(fā)明提供了一種基于連續(xù)時間的煉油廠全廠調度優(yōu)化的方法，所述方法包括:
[0007]根據(jù)煉油廠生產(chǎn)裝置在事件點上實施生產(chǎn)過程的穩(wěn)定運行模式和切換運行模式時產(chǎn)生的過渡過程，獲得采用連續(xù)時間表示的煉油廠全廠調度模型；
[0008]根據(jù)所述煉油廠全廠調度模型，建立混合整數(shù)非線性規(guī)劃數(shù)學模型，并對所述數(shù)學模型進行線性化處理；
[0009]根據(jù)線性化后的數(shù)學模型，對煉油廠煉油生產(chǎn)過程和存儲交貨進行調度。
[0010]優(yōu)選地，所述根據(jù)所述煉油廠全廠調度模型，建立混合整數(shù)非線性規(guī)劃數(shù)學模型，包括:
[0011]以最小化煉油廠生成成本、物料儲存成本及訂單缺貨懲罰費用為目標，建立煉油廠連續(xù)時間調度模型:
[0012]
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[0013]其中，OPC為原油的價格，QImn為生產(chǎn)裝置ATM在事件點η內的輸入流量，為.'I,=1表示在事件點k裝置u的操作模式從m切換至m’，yl?hm-s- =1表示在事件點k裝置u從模式m切換至m’的過渡過程結束，wu,ffl, ^ = I表示裝置u在事件點η處在操作模式m’，OpCostu，m,為生產(chǎn)裝置u處于操作模式m’的操作成本,tOpCostu，m，m,為生產(chǎn)裝置u在操作過程從m到m’的過渡過程中的操作成本，α為單位時間組分油和成品油的罐存成本，β !為單位時間單位重量訂單I交付延遲的懲罰因子，mv。#為時間間隔n-Ι結束時組分油oc的罐存量，INV0jn^1為事件點n-Ι時成品油ο的罐存量，Tn為事件點η的時刻，D1；0；n為事件點η內訂單I的成品油ο的交付量，Rm為訂單I所需成品油油量。
[0014]根據(jù)所述煉油廠連續(xù)時間調度模型，獲得特定約束條件下的混合整數(shù)非線性規(guī)劃數(shù)學模型。
[0015]優(yōu)選地，所述特定約束條件包括:
[0016]時間順序約束，模式切換變量約束，模式變量約束,過渡過程保持時間約束,質量平衡約束，容量約束，調合約束及成品油交付約束。
[0017]優(yōu)選地，其特征在于，所述對所述數(shù)學模型進行線性化處理，包括:
[0018]對所述數(shù)學模型中的目標函數(shù)庫存費用項進行線性化；
[0019]對所述數(shù)學模型中的雙線性項進行線性化；
[0020]對所述數(shù)學模型中的三線性項進行線性化。
[0021]優(yōu)選地，所述線性化后的數(shù)學模型為:
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[0023]其中，yQIu；m；m,。和WyQIu,,，n均為引入的輔助性連續(xù)變量，11_為事件點的總個數(shù)。
[0024]第二方面，本發(fā)明提供了一種基于連續(xù)時間的煉油廠全廠調度優(yōu)化的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0025]建模模塊，用于根據(jù)煉油廠生產(chǎn)裝置在事件點上實施生產(chǎn)過程的穩(wěn)定運行模式和切換運行模式時產(chǎn)生的過渡過程，獲得采用連續(xù)時間表示的煉油廠全廠調度模型；
[0026]線性化模塊，用于根據(jù)所述煉油廠全廠調度模型，建立混合整數(shù)非線性規(guī)劃數(shù)學模型，并對所述數(shù)學模型進行線性化處理；
[0027]調度模塊，用于根據(jù)線性化后的數(shù)學模型，對煉油廠煉油生產(chǎn)過程和存儲交貨進行調度。
[0028]優(yōu)選地，所述線性化模塊，具體用于:
[0029]以最小化煉油廠生成成本、物料儲存成本及訂單缺貨懲罰費用為目標，建立煉油廠連續(xù)時間調度模型:
[0030]

【權利要求】
1.一種基于連續(xù)時間的煉油廠全廠調度優(yōu)化的方法，其特征在于，所述方法包括: 根據(jù)煉油廠生產(chǎn)裝置在事件點上實施生產(chǎn)過程的穩(wěn)定運行模式和切換運行模式時產(chǎn)生的過渡過程，獲得采用連續(xù)時間表示的煉油廠全廠調度模型； 根據(jù)所述煉油廠全廠調度模型，建立混合整數(shù)非線性規(guī)劃數(shù)學模型，并對所述數(shù)學模型進行線性化處理； 根據(jù)線性化后的數(shù)學模型，對煉油廠煉油生產(chǎn)過程和存儲交貨進行調度。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述煉油廠全廠調度模型，建立混合整數(shù)非線性規(guī)劃數(shù)學模型，包括: 根據(jù)包括最小化煉油廠生產(chǎn)成本、物料儲存成本及訂單缺貨懲罰費用的目標函數(shù)，建立煉油廠連續(xù)時間調度模型:
其中，OPC為原油的價格，QIATM;n為生產(chǎn)裝置ATM在事件點η內的輸入流量，為y:風?,.'k =I表示在事件點k裝置u的操作模式從m切換至m，，Km,=1表示在事件點k裝置u從模式m切換至m’的過渡過程結束,wu，m, = I表示裝置u在事件點η處在操作模式m’，OpCostu,m,為生產(chǎn)裝置u處于操作模式m’的操作成本，tOpCostu m m,為生產(chǎn)裝置u在操作過程從m到m’的過渡過程中的操作成本，α為單位時間組分油和成品油的罐存成本，β ?為單位時間單位重量訂單I交付延遲的懲罰因子，INVtx^1為時間間隔η-1結束時組分油Oc的罐存量，INV0jn^1為事件點η-1時成品油ο的罐存量，Tn為事件點η的時刻，D1；0；n為事件點η內訂單I的成品油ο的交付量，Rm為訂單I所需成品油油量。 根據(jù)所述煉油廠連續(xù)時間調度模型，獲得特定約束條件下的混合整數(shù)非線性規(guī)劃數(shù)學模型。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述特定約束條件包括: 時間順序約束，模式切換變量約束，模式變量約束，過渡過程保持時間約束，質量平衡約束，容量約束，調合約束及成品油交付約束。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述數(shù)學模型進行線性化處理，包括: 對所述數(shù)學模型中的目標函數(shù)庫存費用項進行線性化； 對所述數(shù)學模型中的雙線性項進行線性化； 對所述數(shù)學模型中的三線性項進行線性化。
5.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述線性化后的數(shù)學模型為:
其中，yQIu,m,m-,和wyQIu，m,，?均為引入的輔助性連續(xù)變量，nmax為事件點的總個數(shù)。
6.一種基于連續(xù)時間的煉油廠全廠調度優(yōu)化的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 建模模塊，用于根據(jù)煉油廠生產(chǎn)裝置在事件點上實施生產(chǎn)過程的穩(wěn)定運行模式和切換運行模式時產(chǎn)生的過渡過程，獲得采用連續(xù)時間表示的煉油廠全廠調度模型； 線性化模塊，用于根據(jù)所述煉油廠全廠調度模型，建立混合整數(shù)非線性規(guī)劃數(shù)學模型，并對所述數(shù)學模型進行線性化處理； 調度模塊，用于根據(jù)線性化后的數(shù)學模型，對煉油廠煉油生產(chǎn)過程和存儲交貨進行調度。
7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述線性化模塊，具體用于: 以最小化煉油廠生成成本、物料儲存成本及訂單缺貨懲罰費用為目標，建立煉油廠連續(xù)時間調度模型:
其中，OPC為原油的價格，QIATM，n為生產(chǎn)裝置ATM在事件點η內的進料量，為尤?Vi =1為在事件點k裝置u的操作模式從m切換至m’，=I為在事件點k裝置u從模式m切換至m’的過渡過程結束,0pCostu，m,為生產(chǎn)裝置u處于操作模式m’的操作成本,t0pCostu，m，m,為生產(chǎn)裝置u在操作過程從m到m’的過渡過程中的操作成本，α為單位時間組分油和成品油的罐存成本，P1為單位時間單位重量訂單I交付延遲的懲罰因子，INVtx^1為時間間隔η-1結束時組分油oc的罐存量，INV0jn^1為事件點η-1時成品油ο的罐存量，Tn為事件點η的時刻，D1,^為事件點η內訂單I的成品油ο的交付量，R1,0為訂單I所需成品油油量。 根據(jù)所述煉油廠連續(xù)時間調度模型，獲得特定約束條件下的混合整數(shù)非線性規(guī)劃數(shù)學模型。
8.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述特定約束條件包括: 時間順序約束，模式切換變量約束，模式變量約束，過渡過程保持時間約束，質量平衡約束，容量約束，調合約束及成品油交付約束。
9.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述線性化模塊，具體用于: 對所述數(shù)學模型中的目標函數(shù)庫存費用項進行線性化； 對所述數(shù)學模型中的雙線性項進行線性化； 對所述數(shù)學模型中的三線性項進行線性化。
10.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述調度模塊中的線性化后的數(shù)學模型 為:
其中，yQIu,m,m-,和wyQIu，m,，?均為引入的輔助性連續(xù)變量，nmax為事件點的總個數(shù)。
【文檔編號】G06Q10/04GK104200293SQ201410510225
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權日:2014年9月28日
【發(fā)明者】黃德先, 施磊, 江永亨, 張璐 申請人:清華大學