[發(fā)明專(zhuān)利]一種碳中和場(chǎng)景下煉油廠氫氣網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化調(diào)度方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210127764.1
• 申請(qǐng)日: 2022-02-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114676958A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪小東;廖祖維;楊遙;黃正梁;孫婧元;蔣斌波;王靖岱;陽(yáng)永榮;任玉;葛世軼;賈挺豪;范澍遠(yuǎn);余云波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)杭州國(guó)際科創(chuàng)中心
• 主分類(lèi)號(hào): G06Q10/06
• 分類(lèi)號(hào): G06Q10/06;G06Q50/04;G06F30/20
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發(fā)明公開(kāi)了一種碳中和場(chǎng)景下煉油廠氫氣網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化調(diào)度方法，包括：步驟1、獲取煉油廠氫氣網(wǎng)絡(luò)的固定參數(shù)與待優(yōu)化參數(shù)；步驟2、通過(guò)人工智能算法建立煉油廠氫氣網(wǎng)絡(luò)的代理模型；步驟3、基于步驟2統(tǒng)計(jì)獲得的數(shù)據(jù)，建立多目標(biāo)優(yōu)化模型；步驟4、在目標(biāo)函數(shù)中加載煉油廠氫氣網(wǎng)絡(luò)的約束條件；步驟5、對(duì)目標(biāo)函數(shù)展開(kāi)隨機(jī)規(guī)劃，在約束條件下反復(fù)調(diào)整待優(yōu)化參數(shù)，使目標(biāo)函數(shù)的解趨向最小值；步驟6、當(dāng)目標(biāo)函數(shù)的解為最小值時(shí)，輸出待優(yōu)化參數(shù)，作為煉油廠氫氣網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化調(diào)度方案。本發(fā)明基于碳排放限制條件下的多目標(biāo)函數(shù)，對(duì)煉油廠氫氣網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，從而使煉油廠氫氣網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化調(diào)度方案能同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性與碳排放量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煉油廠氫氣網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳中和場(chǎng)景下煉油廠氫氣網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化調(diào)度方法。

背景技術(shù)

氫氣資源在傳統(tǒng)能源深加工方面起著舉足輕重的作用，而石油煉制行業(yè)是氫氣消耗的最大終端市場(chǎng)，其耗氫量約占全球總耗氫量的90％。

煉油企業(yè)通過(guò)合理安排氫氣的產(chǎn)耗平衡、強(qiáng)化用氫管理、優(yōu)化氫氣網(wǎng)絡(luò)等措施，可以實(shí)現(xiàn)增加原油深加工的數(shù)量、制氫裝置停開(kāi)或少開(kāi)、高效使用各種氫氣資源和減少浪費(fèi)。

在過(guò)去十年中，相關(guān)法規(guī)定對(duì)燃油中芳烴含量的限制日益嚴(yán)格，因此石腦油重整生產(chǎn)氫氣的能力逐漸下降，同時(shí)企業(yè)也趨向使用更加清潔環(huán)保的燃料，因此增設(shè)新的制氫裝置和優(yōu)化氫氣網(wǎng)絡(luò)是煉油企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)合降低成本的必由之路。

國(guó)內(nèi)外氫氣網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化方法主要有夾點(diǎn)法和數(shù)學(xué)規(guī)劃法。夾點(diǎn)分析法是借鑒熱夾點(diǎn)的概念提出的，它可以根據(jù)剩余氫量確定氫氣網(wǎng)絡(luò)夾點(diǎn)和最小公用工程氫消耗量。該方法簡(jiǎn)單易懂，形象直觀，但是它存在一些重大缺陷，容易忽略流股的壓力，將雜質(zhì)組分集總為甲烷等；為了克服氫夾點(diǎn)的這些缺陷，研究人員提出了數(shù)學(xué)規(guī)劃方法，而現(xiàn)有的數(shù)學(xué)規(guī)劃算法以最小氫氣公用工程消耗或氫氣網(wǎng)絡(luò)連接簡(jiǎn)單化為目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)設(shè)定約束條件，優(yōu)化氫氣管網(wǎng)。但是這種方法只考慮了氫氣優(yōu)化收益，忽略了實(shí)際生產(chǎn)中的煉油廠輕烴收益，因此優(yōu)化后實(shí)際收益往往比較低，不能切合煉油廠實(shí)際。

專(zhuān)利文獻(xiàn)CN107918280B公開(kāi)了一種夾點(diǎn)法和超結(jié)構(gòu)法混合的煉油廠氫氣網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，首選將人工繪制的夾點(diǎn)圖程序化，進(jìn)一步利用得到的夾點(diǎn)作為約束嵌入超結(jié)構(gòu)法，通過(guò)模型求解獲得最優(yōu)目標(biāo)值和操作點(diǎn)。

雖然該方法操作簡(jiǎn)單，但是未考慮實(shí)際生產(chǎn)的收益與產(chǎn)氫費(fèi)用，不切合實(shí)際。

專(zhuān)利文獻(xiàn)CN106485341A公開(kāi)了一種煉油廠氫氣系統(tǒng)優(yōu)化方法，將煉油廠氫氣系統(tǒng)收益最大作為目標(biāo)，通過(guò)數(shù)學(xué)規(guī)劃方法對(duì)煉油廠系統(tǒng)的氫氣和輕烴資源進(jìn)行綜合優(yōu)化，從而達(dá)到節(jié)能增效的目的。

該方法最終結(jié)果符合實(shí)際生產(chǎn)，但是未考慮到當(dāng)前在“碳達(dá)峰”和“碳中和”雙碳目標(biāo)下，煉油廠氫氣網(wǎng)絡(luò)還將面臨碳排放指標(biāo)、碳稅等壓力，使得實(shí)際收益比理論收益少。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種碳中和場(chǎng)景下煉油廠氫氣網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化調(diào)度方法，該方法為構(gòu)建基于碳排放限制條件下的多目標(biāo)函數(shù)，對(duì)煉油廠氫氣網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，從而使煉油廠氫氣網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化調(diào)度方案能同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性與碳排放量。

一種碳中和場(chǎng)景下煉油廠氫氣網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化調(diào)度方法，包括：

步驟1、獲取煉油廠氫氣網(wǎng)絡(luò)的固定參數(shù)與待優(yōu)化參數(shù)，所述待優(yōu)化參數(shù)包括供氫模塊的產(chǎn)氫量，煉油廠模塊的氫氣公用工程消耗量，煉油廠氫氣網(wǎng)絡(luò)中的氣體流量、氣體中氫氣濃度以及供氫模塊與煉油廠模塊的碳排放量；

步驟2、通過(guò)人工智能算法建立煉油廠氫氣網(wǎng)絡(luò)的代理模型，所述代理模型用于統(tǒng)計(jì)目標(biāo)煉油廠氫氣網(wǎng)絡(luò)的可再生電隨時(shí)間變化情況、電網(wǎng)價(jià)格波動(dòng)情況以及煉油廠各單元耗氫波動(dòng)情況；

步驟3、基于步驟2統(tǒng)計(jì)獲得的數(shù)據(jù)，建立多目標(biāo)優(yōu)化模型，其目標(biāo)函數(shù)為最小優(yōu)化組合函數(shù)，具體公式如下：