[发明专利]煤气平衡模型的建立方法

说明书

技术领域

本发明涉及建立一种数学模型，具体涉及一种将运筹学的思路运用到煤气平衡预测和调度上的模型及其建立方法。

背景技术

钢铁工业是耗能型工业，其耗能量占我国总能耗的10％左右，在钢铁生产总成本中，能源成本占据15％～17％。当前，在我国加速经济发展的进程中，能源生产还难以适应市场对能源的需求，因此，能源价格仍呈上升趋势，这将给耗能型的钢铁企业带来巨大的市场竞争压力，同时能耗与环境亦有着直接的关系，节约能源、降低能耗、提高效益将是钢铁工业在激烈的市场竞争中采取的一项长期战略目标。

目前国内的大型钢铁企业，都已从粗放型的经济转向市场，为了提高能源监控调度和节能降耗水平，提高能源系统的劳动生产率，完善能源系统安全管理，改善环境质量，建立具有竞争力的钢铁联合企业，对能源系统进行集中管控和优化调度是发展的趋势，也是以后冶金企业信息化的发展方向，通过建立自己的能源平衡调度系统，才能够充分发挥信息化在节能减排中的作用。

许多钢铁企业的实际经验表明，采用传统的生产方式，劳动生产率较低、煤气排放量大、能耗大，而且不能对事故进行预测和判断，对事故的原因分析和判断处理的速度很慢，正常和异常情况时的能源供需的调整和平衡的效果也不明显。

发明内容

针对现目前钢铁生产能源利用率较低，能耗大，煤气排放量大，而且不能对能源供给提供预案分析的不足，本发明的目的在于公开一种能用数量来表达能源在生产和消耗过程中的运用、筹划和管理，并能够通过对能源生产和消耗的预测作出综合合理的调度，达到高效节能、减排的煤气平衡模型的建立方法。

本发明的技术方案是：煤气平衡模型的建立方法，模型的建立步骤如下：

(1)获取介质网络上每个节点的决策变量x_n的值，其中n为自然数：每个决策变量都代表了该节点上能源供给、消耗、传输和库存的综合能力，在每个节点上通过检测装置采集能源供给、消耗、传输和库存的实时数据，将得到的数据按照国家标准和方法计算得出决策变量x_n的值；

(2)将各个节点上得到的决策变量x_n的值组成向量矩阵(x₁，x₂，...，x_n)，计算得出向量矩阵的值，即为决策变量向量，以X表示，由于决策变量x_n的值是实时变化的，故对应的决策变量向量X的值也是实时变化的，对于每个确定的向量矩阵都有唯一的决策变量向量X的值与其对应；

(3)对决策变量向量X的值进行限定和筛选：根据每个节点上设备的工艺参数可以得到对应且唯一的表示能源供给、消耗、传输和库存的最小能力L_n和最大能力U_n，每个节点的L_n和U_n的值可分别组成向量矩阵(L₁，L₂，...，L_n)和(U₁，U₂，...，U_n)，由向量矩阵得到唯一确定的向量L和U的值，限定L≤X≤U，对于超出此范围的X的值予以排除；

(4)设定价值系数C_n，表示节点上各种能源的优先程度和价值，价值系数C_n由工艺需求确定，在设备安装时通过人工设定，每个节点上的价值系数C_n在设定好后即为确定的值，由每个节点的C_n值组成价值系数向量矩阵(C₁，C₂，...，C_n)，由价值系数向量矩阵计算得出唯一对应的价值系数向量C的值；

(5)设置目标函数为Z，且Z＝CX，Z为目标函数向量矩阵(z₁，z₂，...，z_n)的值，各节点的目标函数即为z_n＝C_nx_n，对目标函数Z实现最大化和最小化，其公式为：

Max Z＝CX  Min Z＝CX，

当目标函数Z取得最大值或最小值时，由公式反推可得到决策变量向量X对应的最大值或最小值，并得到此状态下分别对应的决策变量x_n的值，由此确定此状态时各个节点上能源供给、消耗、传输和库存的量；