[發(fā)明專利]一種考慮能耗的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011628329.4
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN112668901A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭忠;連小圓;王成;高小強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06;G06Q50/04
• 代理公司: 重慶雙馬智翔專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50241
• 代理人: 顧曉玲

本發(fā)明提出了一種考慮能耗的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度方法及系統(tǒng)。該生產(chǎn)調(diào)度方法包括以下步驟：獲取鋼廠生產(chǎn)批量計(jì)劃、鋼廠生產(chǎn)工藝和能耗相關(guān)參數(shù)；建立從制造流程和制造單元兩個(gè)層面考慮能耗的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度多目標(biāo)函數(shù)以及生產(chǎn)工藝和能源等相關(guān)約束條件，進(jìn)而構(gòu)建鋼廠生產(chǎn)調(diào)度多目標(biāo)模型；求解該模型，得到Pareto最優(yōu)解；輸出鋼廠生產(chǎn)調(diào)度方案，并形成調(diào)度指令控制鋼廠生產(chǎn)過程運(yùn)行。本發(fā)明在鋼廠生產(chǎn)調(diào)度的過程中考慮能耗，能夠在提高鋼廠生產(chǎn)效率的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，同時(shí)保障能源系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種考慮能耗的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

鋼廠生產(chǎn)過程是一個(gè)典型的高溫、離散-連續(xù)混合的化學(xué)物理變化過程，其包括煉鋼、精煉和連鑄三個(gè)主要過程，每個(gè)爐次按生產(chǎn)鋼種的工藝路徑經(jīng)過各個(gè)工序?qū)崿F(xiàn)從液態(tài)鐵水到固態(tài)鋼坯的轉(zhuǎn)換。其中，煉鋼和精煉工序是按爐次(同一轉(zhuǎn)爐冶煉的鋼水)加工的離散作業(yè)過程，連鑄工序是按澆次(同一連鑄機(jī)上連續(xù)澆鑄的爐次集合)內(nèi)爐次排序加工的離散-連續(xù)混合過程。鋼廠生產(chǎn)過程具有多階段、多并行機(jī)、多任務(wù)的特點(diǎn)，鋼廠的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)是:(1)連鑄工序同一澆次內(nèi)的爐次必須實(shí)現(xiàn)連續(xù)澆鑄，且同一鑄機(jī)上相鄰澆次之間存在一個(gè)準(zhǔn)備時(shí)間。(2)所有爐次加工需經(jīng)過煉鋼、精煉和連鑄三個(gè)過程，但不同鋼種有特定的工藝路線，可能存在多重精煉。(3)能源系統(tǒng)的運(yùn)行與生產(chǎn)過程密切相關(guān)。能源消耗滿足生產(chǎn)過程的需要，爐次加工也促進(jìn)了能源的轉(zhuǎn)換。(4)每個(gè)工序有多臺(tái)同類設(shè)備并行可用，每個(gè)設(shè)備機(jī)器只能同時(shí)加工一個(gè)爐次。(5)不考慮相鄰工序間的運(yùn)輸設(shè)備的分配，假設(shè)其能力是充足的，但相鄰工序間的運(yùn)輸時(shí)間是需要考慮的。

而鋼廠的生產(chǎn)過程是形成鋼鐵產(chǎn)品品種和質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它具有復(fù)雜的生產(chǎn)工藝和高溫運(yùn)行特征。在該過程中，物質(zhì)流和能量流是相互耦合的。物質(zhì)流的加工需要在能量流的作用下完成，能源是保證物質(zhì)流順行的基本條件。同時(shí)，鑒于物質(zhì)流高溫運(yùn)行特點(diǎn)，能量流的運(yùn)行受物質(zhì)流的生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)的影響。鋼廠生產(chǎn)調(diào)度作為鋼鐵生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行控制的主要技術(shù)手段，是實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗的重要手段。一方面，在制造流程上通過工序間的高效銜接降低由溫降導(dǎo)致的額外能耗；另一方面，在制造單元通過穩(wěn)定能源的消耗量和產(chǎn)生量來(lái)保障能源系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。因此設(shè)計(jì)一種在滿足生產(chǎn)要求的前提下實(shí)現(xiàn)耗能最少并保障能源系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度方案是急需的。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種考慮能耗的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度方法及系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種考慮能耗的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度方法，包括以下步驟：

S1，獲取鋼廠的生產(chǎn)批量計(jì)劃，鋼廠生產(chǎn)工藝參數(shù)和能耗參數(shù)；

S2，建立以鋼廠生產(chǎn)過程能耗、能耗波動(dòng)以及生產(chǎn)效率為目標(biāo)的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度多目標(biāo)函數(shù)；

建立生產(chǎn)工藝及能源相關(guān)約束條件；

構(gòu)建鋼廠生產(chǎn)調(diào)度多目標(biāo)模型；

求解該模型，得到Pareto最優(yōu)解；

S3，輸出鋼廠生產(chǎn)調(diào)度方案，并形成調(diào)度指令控制鋼廠生產(chǎn)過程運(yùn)行。

本發(fā)明在鋼廠生產(chǎn)調(diào)度的過程中考慮能耗，能夠在提高鋼廠生產(chǎn)效率的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，同時(shí)保障能源系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)。

本發(fā)明在鋼廠生產(chǎn)調(diào)度的過程中考慮能耗，在提高生產(chǎn)效率的前提下，減少了工序之間鋼水溫降，降低了爐次綜合能耗，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的節(jié)能，穩(wěn)定了氧氣消耗量和轉(zhuǎn)爐煤氣產(chǎn)生量，使管網(wǎng)壓力的波動(dòng)盡可能保持在正常范圍內(nèi)，保證了能源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述多目標(biāo)函數(shù)包括以最小化能源消耗為目標(biāo)，最小化能耗波動(dòng)為目標(biāo)，以及以最小化爐次最大完工時(shí)間或最小化等待時(shí)間兩者中至少一者為目標(biāo)建立的目標(biāo)函數(shù)。