[发明专利]一种天然气液化制冷优化方法及装置

说明书

本发明适用于天然气液化制冷技术领域，提供了一种天然气液化制冷优化方法及装置，其中，本发明的天然气液化制冷优化方法包括：根据压缩机的耗功以及天然气的液化量，获取天然气的液化量与压缩机的耗功之间相关的目标函数；根据指数惩罚因子和所述目标函数，获取目标函数的优化函数；利用遗传算法对优化函数进行寻优计算，以获得优化函数最优下所对应的目标函数的控制向量中的各变量参数。天然气液化制冷过程中，进行最小能耗的寻优，得出在最小能耗时所对应的变量参数，使得天然气液化的冷箱换热冷热流温差均匀，从而减小损，达到节能的目的，克服了现有技术中由于天然气液化制冷优化困难导致系统的能耗和性能不佳的问题。

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种天然气液化制冷优化方法及装置。

背景技术

近年，在国家推行节能减排、建设环境友好型社会的背景下，天然气作为清洁能源、重要的车船燃料得到越来越广泛的利用。液化天然气(LNG)的体积只有同量气体体积的1/625，可有效解决天然气运输和存储问题，目前国内许多地区均大力发展液化天然气项目。基于我国天然气资源总体有限、局部资源配置不平衡、以及季节性用气量波动较大的特点，使大型天然气液化工厂年开工时间受限，而小型天然气液化工厂具有“船小好调头”的特点越来越受到亲睐。因而开发一种适用小型天然气液化装置，做到设备少、效率高、能耗低投资省的天然气液化工艺非常必要。

天然气、煤层气的主要成分是甲烷，它与丙烷、丁烷及其它重组分不同，不能在常温下液化，只能使用低温制冷的方法来液化。而现有许多技术都采用节流阀来降压降温，产生制冷效果。常见的混合工质天然气液化制冷循环中，通常使用多个节流阀降压降温制冷，同时还使用混合器来混合，而且节流阀控制采用前面分离器的液位控制，控制较复杂，能量损失大。而且由于是液体节流制冷，无法采用传统的透平膨胀机，而采用喷射器后可以回收一部分节流损失的能量，同时由于喷射器结构简单，没有运动部件，混合制冷剂混合后能量损失少。

此外，在天然气液化领域，混合冷剂的配比和运行压力对系统的能耗和性能有很大影响，而由于混合工质制冷系统运行中存在大量的两相流动和换热，同时混合工质本身物性也是一个非线性程度非常高的函数关系式，因此，各性能参数及其冷剂配比、运行压力的关系复杂，对其最优求解过程非常困难。

针对现用技术的缺陷，有必要提出一种新的天然气液化制冷优化方法。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种天然气液化制冷优化方法及装置，以解决现有技术中由于天然气液化制冷优化困难导致系统的能耗和性能不佳的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种天然气液化制冷优化方法，包括：

根据压缩机的耗功以及天然气的液化量，获取所述天然气的液化量与所述压缩机的耗功之间相关的目标函数；

根据指数惩罚因子和所述目标函数，获取所述目标函数的优化函数；

利用遗传算法对所述优化函数进行寻优计算，以获得所述优化函数最优下所对应的目标函数的控制向量中的各变量参数。

如上所述的天然气液化制冷优化方法，其中，所述目标函数为：

其中，f(X)为目标函数；

X为控制向量；

W_COMPl(X)、W_COMP2(X)和W_pump(X)分别表示一级压缩机，二级压缩机和泵的耗功，单位为千瓦·时；

G_NG为天然气的液化量，单位为千摩尔。

如上所述的天然气液化制冷优化方法，其中，所述目标函数的控制向量X为：