[发明专利]基于集成控制优化的炼油生产过程调度优化建模方法

说明书

技术领域

本发明属于流程工业调度优化智能控制技术领域，特别涉及一种炼油生产过程调度优化模型与实现方法。

背景技术

随着炼油企业自动化程度的逐步提高，先进控制及集成优化技术的实施，炼油企业调度优化的时机日益成熟并提到日程上来，世界各大技术服务公司也有调度软件推出，但因为炼油企业调度问题具有过程复杂、操作模式控制和建模困难、模式切换代价大、不确定性等诸多不同于一般企业调度的特殊困难，到目前为止还没有能够为炼油企业调度提供较为可行的调度描述和求解、执行方案，导致炼油企业的生产调度还是凭人工经验来进行调度，还存在着非常大的挖潜潜力。我国目前原油加工能力已经达到5亿吨，每年炼油企业内部就要消耗掉的原油资源3000多万吨，高于我国第二大油田胜利油田一年的产量。我国炼油工业能耗、物耗明显高于国际先进水平（目前国内炼制每吨原油能耗达70-95千克标油，而国外炼油综合能耗的先进水平仅为53.2千克标油/吨），因此成品油率还明显低于国际先进水平，挖潜潜力大，即能够通过炼油生产调度优化提高产品收率，按目前全国每年5亿吨原油处理量，直接经济效益非常显著，同时在减少CO2和其他有害物体的排放、增加高价值产品收率和品质、提高安全生产水平等方面同样具有巨大的经济效益和社会效益。因此提出炼油生产过调度优化求解与实现的新途径，能够有效实现调度优化的整体解决方案就显得很有必要，且前景广阔。

炼油企业的调度优化建模问题与一般企业的调度优化建模不同，具体地讲有以下几个方面的特殊困难：（1）不同的进料原油，其各种成品油产品收率、油品标号、硫含量、重金属含量等与加工成本、能耗不同，即不能用一个单一的调度模型来描述炼油生产过程；（2）即使进料原油不变，由于生产加工方案不同，则各种成品油收率、油品标号、硫含量、重金属含量等与加工成本、能耗也不同，特别是在生产装置操作不平稳，不能按照调度方案所期望的操作方案执行时，则调度模型难以适应这种不确定性。

这些特殊问题使现有的调度模型难以发挥作用，目前调度优化使用的单一模型难以准确反映多种进料原油和多种装置优化操作模式的过程实际，即使有些文献提出的多模型方案也难以反映实际模式，难以用有限多的模型来描述生产装置的实际情况，因此模型失配带来的误差致使优化求解方案失去实用意义，没有生产过程装置级先进控制与卡边优化保障生产装置按照调度实现所需要的优化操作方案，从而使生产装置能够用有限个对应优化操作模式的调度模型来描述，对于炼油生产过程调度优化也是无法得到落实。

关于炼油生产过程调度优化建模，已经有一些研究和应用结果，但是这些研究所提供的调度优化模型都难以适应进料原油变化及装置操作波动下的收率、性质指标及操作费用变化。目前一些声言具有优化调度功能的炼油企业调度软件由于模型问题（由于多种进料原油和不完全受控的操作工况，用单一调度模型不能准确反映生产过程特性）实际上无法实现调度优化，目前在调度优化建模方面研究远未解决问题。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是基于装置级先进控制与优化能够保障生产装置实现调度指定的优化操作方案，给出一种面向原油性质变化和优化操作模式切换的多优化操作模式描述框架，基于多优化操作模式模型描述的炼油生产过程调度优化方法。

（二）技术方案

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于控制优化的炼油生产过程调度优化方法，包括：步骤A：上位机初始化，其中，在所述上位机中设立以下模块：离线建模模块、在线模型修正模块、专家决策推理模块、优化求解模块、优化模型生成模块及数据库支持模块，其中，离线建模模块，通过所述数据库支持模块，获得需要进行模型统计的流程内装置信息，并初始化装置模型数据，在线模型修正模块，通过所述数据库支持模块，获得离线建模模块所得装置调度优化模型，并初始化为在线修正基础模型；步骤B：所述离线建模模块，通过对先进控制实施下的各装置操作数据进行优化操作模式分类并统计分析，得到各装置在先进控制下可达到的不同优化操作模式下的统计模型；步骤C：所述在线模型修正模块，在调度优化运行过程中，在获得了各优化操作模式下的大量运行数据之后，对装置收率模型、能耗模型和性能指标模型进行基于数据的在线修正。