[發(fā)明專利]鋼鐵企業(yè)基于能源仿真的多能源介質(zhì)綜合優(yōu)化調(diào)配系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811403002.X
• 申請(qǐng)日: 2018-11-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109598045A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁青艷;孫彥廣;徐化巖;李文兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 冶金自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京華誼知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

鋼鐵企業(yè)基于能源仿真的多能源介質(zhì)綜合優(yōu)化調(diào)配系統(tǒng)，包括：仿真組態(tài)模塊、參數(shù)配置模塊、工況錄入模塊、計(jì)劃讀取模塊、仿真優(yōu)化模塊、仿真分析模塊，六個(gè)模塊均運(yùn)行在仿真計(jì)算機(jī)上，模塊涉及的參數(shù)及工況信息均保存在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，所述的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)軟件運(yùn)行在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上，仿真計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器之間通過(guò)局域網(wǎng)鏈接。優(yōu)點(diǎn)在于從鋼鐵制造流程物質(zhì)流能量流耦合特點(diǎn)出發(fā)，提出了基于能量流網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)仿真的鋼鐵工業(yè)多能源介質(zhì)綜合優(yōu)化調(diào)配策略，并構(gòu)建了仿真平臺(tái)。此仿真平臺(tái)充分考慮了物質(zhì)流、能量流的耦合特性，更切合實(shí)際需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼鐵企業(yè)能源優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種鋼鐵企業(yè)基于能源仿真的多能源介質(zhì)綜合優(yōu)化調(diào)配系統(tǒng)，針對(duì)鋼鐵行業(yè)的多介質(zhì)之間綜合優(yōu)化調(diào)配。

背景技術(shù)

鋼鐵工業(yè)是能源密集型產(chǎn)業(yè)，我國(guó)鋼鐵工業(yè)能耗約占全國(guó)工業(yè)總能耗的16％,目前我國(guó)鋼鐵企業(yè)的噸鋼能耗仍比世界先進(jìn)水平國(guó)家高出10％左右。面對(duì)節(jié)能減排的嚴(yán)峻形勢(shì)，鋼鐵工業(yè)亟需通過(guò)綠色化、智能化實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。能源優(yōu)化調(diào)配是鋼鐵企業(yè)系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)之一。通過(guò)能源優(yōu)化調(diào)配可以實(shí)現(xiàn)能質(zhì)匹配，提高能源的利用率，降低二次能源放散，在滿足生產(chǎn)對(duì)能源質(zhì)量和數(shù)量要求前提下，降低能源成本。

鋼鐵工業(yè)能源系統(tǒng)的特點(diǎn)對(duì)能源調(diào)配技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。首先，鋼鐵企業(yè)能源介質(zhì)種類繁多，包括煤、焦炭、煤氣、電力、蒸汽、技術(shù)氣體、壓縮空氣、水等近30種，其次，各種能源介質(zhì)與鋼鐵生產(chǎn)流程耦合緊密，很多二次能源介質(zhì)直接產(chǎn)生于鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程的副產(chǎn)品或余熱余能回收利用，如高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、各種蒸汽回收、CDQ發(fā)電和TRT發(fā)電等。此外，各種能源介質(zhì)的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、輸送和分配使用通過(guò)能源管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，構(gòu)成了復(fù)雜的相互制約的能量流網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于鋼鐵企業(yè)能源優(yōu)化調(diào)配問(wèn)題的研究分為兩個(gè)方面：第一，單一介質(zhì)的優(yōu)化調(diào)配研究，鋼鐵工業(yè)單一介質(zhì)優(yōu)化調(diào)配，不能考慮各種能源介質(zhì)的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，難以取得多種能源介質(zhì)綜合優(yōu)化的效果；第二，多介質(zhì)的優(yōu)化調(diào)配研究，很多學(xué)者在建立多介質(zhì)優(yōu)化調(diào)配模型時(shí)，并沒(méi)有充分考慮鋼鐵工業(yè)能源系統(tǒng)與鋼材生產(chǎn)系統(tǒng)耦合緊密的特點(diǎn)，事實(shí)上，生產(chǎn)系統(tǒng)品種、產(chǎn)量、設(shè)備狀態(tài)和工藝路徑的不同，能源系統(tǒng)各介質(zhì)的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)化、分配和使用需求不同，都會(huì)導(dǎo)致各種能源介質(zhì)的平衡關(guān)系、優(yōu)化約束邊界條件發(fā)生變化，使優(yōu)化效果大打折扣。本發(fā)明從鋼鐵制造流程物質(zhì)流能量流耦合特點(diǎn)出發(fā)，提出了基于能量流網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)仿真的鋼鐵工業(yè)多能源介質(zhì)綜合優(yōu)化調(diào)配策略。首先基于主生產(chǎn)工序的能量流模型、分介質(zhì)能量流網(wǎng)絡(luò)模型建立鋼鐵企業(yè)物質(zhì)流能量流集成的能量流網(wǎng)絡(luò)模型，充分表征物質(zhì)流、能量流相互耦合和相互影響，然后通過(guò)輸入當(dāng)前生產(chǎn)計(jì)劃、工藝路徑、設(shè)備運(yùn)行狀況等信息進(jìn)行鋼鐵制造全流程仿真，來(lái)識(shí)別、調(diào)整生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)能源系統(tǒng)的時(shí)變需求，形成多時(shí)間周期動(dòng)態(tài)變化的優(yōu)化約束邊界條件，最后針對(duì)不同生產(chǎn)場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化求解，給出對(duì)應(yīng)的多能源介質(zhì)動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)配策略。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鋼鐵企業(yè)基于能源仿真的多能源介質(zhì)綜合優(yōu)化調(diào)配系統(tǒng)，針對(duì)鋼鐵行業(yè)的多介質(zhì)綜合優(yōu)化調(diào)度，為鋼鐵企業(yè)能源調(diào)度人員提供一套計(jì)劃制定、情景模擬、方案對(duì)比分析的工具。

本發(fā)明包括：仿真組態(tài)模塊、參數(shù)配置模塊、工況錄入模塊、計(jì)劃讀取模塊、仿真優(yōu)化模塊、仿真分析模塊，六個(gè)模塊均運(yùn)行在仿真計(jì)算機(jī)上，模塊涉及的參數(shù)及工況信息均保存在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，所述的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)軟件運(yùn)行在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上，仿真計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器之間通過(guò)局域網(wǎng)鏈接。本系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

所述的仿真組態(tài)模塊，包括單元組態(tài)以及能量流網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。單元組態(tài)，需要配置各能源介質(zhì)發(fā)生、消耗單元及單元的層級(jí)歸屬情況；能量流網(wǎng)絡(luò)組態(tài)需要配置各介質(zhì)能流情況，涉及源(即能源產(chǎn)生單元或者加工轉(zhuǎn)換單元)、介質(zhì)、目標(biāo)、描述、數(shù)據(jù)點(diǎn)信息。如圖4所示為煤氣介質(zhì)能量流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。

所述的參數(shù)配置模塊，包括：折標(biāo)系數(shù)配置、緩存配置、燃料約束、設(shè)備能力約束、介質(zhì)優(yōu)先級(jí)配置、自耗系數(shù)配置。折標(biāo)系數(shù)配置主要配置每種能源介質(zhì)折標(biāo)系數(shù)；緩存配置，用于配置各緩存單元存儲(chǔ)容量上下限及實(shí)時(shí)容量讀物標(biāo)簽；燃料約束配置，用于配置消耗混合燃料的設(shè)備如鍋爐、電站等的各種燃料的比例范圍及默認(rèn)值；