[发明专利]钢铁企业基于能源仿真的多能源介质综合优化调配系统

说明书

钢铁企业基于能源仿真的多能源介质综合优化调配系统，包括：仿真组态模块、参数配置模块、工况录入模块、计划读取模块、仿真优化模块、仿真分析模块，六个模块均运行在仿真计算机上，模块涉及的参数及工况信息均保存在关系数据库中，所述的关系数据库软件运行在数据库服务器上，仿真计算机和数据库服务器之间通过局域网链接。优点在于从钢铁制造流程物质流能量流耦合特点出发，提出了基于能量流网络动态仿真的钢铁工业多能源介质综合优化调配策略，并构建了仿真平台。此仿真平台充分考虑了物质流、能量流的耦合特性，更切合实际需求。

技术领域

本发明属于钢铁企业能源优化技术领域，特别是提供了一种钢铁企业基于能源仿真的多能源介质综合优化调配系统，针对钢铁行业的多介质之间综合优化调配。

背景技术

钢铁工业是能源密集型产业，我国钢铁工业能耗约占全国工业总能耗的16％,目前我国钢铁企业的吨钢能耗仍比世界先进水平国家高出10％左右。面对节能减排的严峻形势，钢铁工业亟需通过绿色化、智能化实现可持续发展。能源优化调配是钢铁企业系统节能的关键技术之一。通过能源优化调配可以实现能质匹配，提高能源的利用率，降低二次能源放散，在满足生产对能源质量和数量要求前提下，降低能源成本。

钢铁工业能源系统的特点对能源调配技术提出了挑战。首先，钢铁企业能源介质种类繁多，包括煤、焦炭、煤气、电力、蒸汽、技术气体、压缩空气、水等近30种，其次，各种能源介质与钢铁生产流程耦合紧密，很多二次能源介质直接产生于钢铁生产过程的副产品或余热余能回收利用，如高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、各种蒸汽回收、CDQ发电和TRT发电等。此外，各种能源介质的产生、转换、存储、输送和分配使用通过能源管网实现，构成了复杂的相互制约的能量流网络。对于钢铁企业能源优化调配问题的研究分为两个方面：第一，单一介质的优化调配研究，钢铁工业单一介质优化调配，不能考虑各种能源介质的产生、转换间的关联关系，难以取得多种能源介质综合优化的效果；第二，多介质的优化调配研究，很多学者在建立多介质优化调配模型时，并没有充分考虑钢铁工业能源系统与钢材生产系统耦合紧密的特点，事实上，生产系统品种、产量、设备状态和工艺路径的不同，能源系统各介质的产生、转化、分配和使用需求不同，都会导致各种能源介质的平衡关系、优化约束边界条件发生变化，使优化效果大打折扣。本发明从钢铁制造流程物质流能量流耦合特点出发，提出了基于能量流网络动态仿真的钢铁工业多能源介质综合优化调配策略。首先基于主生产工序的能量流模型、分介质能量流网络模型建立钢铁企业物质流能量流集成的能量流网络模型，充分表征物质流、能量流相互耦合和相互影响，然后通过输入当前生产计划、工艺路径、设备运行状况等信息进行钢铁制造全流程仿真，来识别、调整生产系统对能源系统的时变需求，形成多时间周期动态变化的优化约束边界条件，最后针对不同生产场景进行优化求解，给出对应的多能源介质动态优化调配策略。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢铁企业基于能源仿真的多能源介质综合优化调配系统，针对钢铁行业的多介质综合优化调度，为钢铁企业能源调度人员提供一套计划制定、情景模拟、方案对比分析的工具。

本发明包括：仿真组态模块、参数配置模块、工况录入模块、计划读取模块、仿真优化模块、仿真分析模块，六个模块均运行在仿真计算机上，模块涉及的参数及工况信息均保存在关系数据库中，所述的关系数据库软件运行在数据库服务器上，仿真计算机和数据库服务器之间通过局域网链接。本系统功能结构图如图1所示。

所述的仿真组态模块，包括单元组态以及能量流网络组态。单元组态，需要配置各能源介质发生、消耗单元及单元的层级归属情况；能量流网络组态需要配置各介质能流情况，涉及源(即能源产生单元或者加工转换单元)、介质、目标、描述、数据点信息。如图4所示为煤气介质能量流网络结构示意图。

所述的参数配置模块，包括：折标系数配置、缓存配置、燃料约束、设备能力约束、介质优先级配置、自耗系数配置。折标系数配置主要配置每种能源介质折标系数；缓存配置，用于配置各缓存单元存储容量上下限及实时容量读物标签；燃料约束配置，用于配置消耗混合燃料的设备如锅炉、电站等的各种燃料的比例范围及默认值；