[发明专利]一种钢铁企业多能源介质集成调度优化方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁企业能源调度技术领域，尤其涉及一种钢铁企业多能源介质集成调度优化方法。

背景技术

钢铁工业是国民经济的基础性支柱产业，同时又是资源、能源密集型产业。能源消耗是决定钢铁工业生产成本和利润的重要因素，也是影响环境负荷的主要原因。一方面，钢铁企业生产流程长，工序、设备繁多，各工序间相互衔接，且每种工序、设备都与多种能源介质关联；另一方面，钢铁企业需要用到的能源种类超过20种，这些能源介质不仅各自存在产耗、储存、缓冲和输配等多种形态，而且相互之间有着复杂的转换、替代等关联关系，这都使得整个钢铁企业能源系统网络结构紧密耦合、错综复杂。因此，对钢铁企业能源系统的研究具有理论和现实两方面的重要意义。

近年来，国内外研究人员已经在钢铁企业能源系统研究工作中取得了许多成果，大致可归为能源预测及能源平衡、调度两个方向。其中，能源平衡、调度的研究成果主要集中在煤气或蒸汽等单一能源介质系统中，而综合考虑多种能源介质的耦合关系并实施优化调度的成果还不多见。文献(孙彦广.钢铁企业能量流网络信息模型及多种能源介质动态调控[C].香山科学会议第356次学术讨论会.2009:123-131.)于2009年在香山科学会议上提出了多种能源介质分解-协调优化策略和实现方法，以提升能源中心调控水平，实现钢铁企业能源系统高效有序运行。文献(罗先喜，苑明哲，徐化岩，等.面向钢铁企业的先进能源管理系统研究新进展[J].信息与控制.2011,40(6):819-828.)把基于全流程优化控制与系统节能思想的能源系统作为钢铁企业能源系统发展的高级阶段。这些成果高屋建瓴，以高度概括的方式为钢铁企业能源系统的研究指明了方向，但唯一的缺憾是它们都聚焦在理论层面，对具体实践的指导不明确。

目前，规模在300万t以上钢铁企业的能源调度大都具备了较好的网络和数据等硬件基础条件，不同程度地实现了能源集中监视，以及能源调度与生产调度的信息共享，但仍然存在一些不可忽视的关键问题，在文献中(张玉庆，徐化岩.钢铁企业能源中心的现状与发展趋势[J].冶金自动化.2011,35(4):15-19.)明确指出：对单一能源介质的调度模型研究较多，多介质协同调度研究较少，而单介质优化无法解决系统优化问题，甚至出现不满足其他介质约束而使优化结果无效的情形。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种钢铁企业多能源介质集成调度优化方法，以解决现有技术中缺少钢铁企业多能源介质集成调度优化方法的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种钢铁企业多能源介质集成调度优化方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，获取钢铁企业能源系统网络拓扑结构及除煤气、蒸汽和电力各子系统中可调度的关键设备和其它公辅设备之外各主要生产工序及设备在未来多个调度周期内对煤气、蒸汽和电力三种能源介质的需求量和产生量信息；

步骤2，建立煤气子系统的调度子模型为：并确定所述煤气子系统的调度子模型的约束条件包括煤气平衡约束、煤气子系统中各单元设备(包含煤气混合站、加压站、煤气柜和放散塔等)的工艺约束，以及除煤气柜消耗的煤气数量之外的变量的非负约束；

其中，为煤气放散惩罚；pro^gas为将剩余的煤气作为商品煤气外售而产生的收益；

步骤3，建立蒸汽子系统的调度子模型为：确定所述蒸汽子系统的调度子模型的约束条件包括：蒸汽平衡约束、蒸汽子系统中各单元设备的工艺约束和所有变量的非负约束；

其中，buy^fue为锅炉外购燃料的费用，用于计算燃煤锅炉或掺烧煤气锅炉在煤气之外其他燃料的费用；fed^wat为锅炉给水费用；为蒸汽放散惩罚；为蒸汽降级使用惩罚；buy^stm为外购蒸汽成本；

步骤4，建立电力子系统的调度子模型为：J₃＝buy^ele-pro^ele，确定所述电力子系统的调度子模型的约束条件包括电力需求平衡约束、电力子系统中变量的非负约束和外购电量和外售电量不能同时大于0的约束；

其中，buy^ele为外购电力成本；pro^ele为电力富余时倒送返网带来的收益；

步骤5，建立钢铁企业多能源介质多周期集成优化调度模型为：