[发明专利]一种钢铁企业氧气系统成本优化的方法

权利要求书

1.一种钢铁企业氧气系统成本优化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)制氧机常规启动和制氧变负荷启动，机组的启动成本表达式如下：

式中，为第i台制氧机组连续停运时间；

T_i,Normal为i台制氧机组常规启动时间；

N_i,cost为i台制氧机常规启动成本；

C_i,cost为i台制氧机变负荷启动成本；

T_iC为i台制氧机变负荷停运时间；

步骤(2)依据调度周期内建立成本函数，包含机组运行成本和机组启动时的启动成本；由收入减去生产成本，可以得到经济利润最大化，总的收入包括气体收入，液氧收入。总成本包括制氧机运行成本，同时将制氧机相关设备的启停所需要能耗纳入其中，氧气液化器启动和运行成本，液氧蒸发器启动和运行成本，使得优化结果能更接近实际；总电耗表示为：

T_N为时段总数；

N_G为系统中制氧机个数；

Z_it为i台制氧机在时段t的运行状态，Z_it＝1表示运行，Z_it＝0表示停运；

F_s(U_it)为i台制氧机在时段t的运行能耗；

U_it为i台制氧机在时段t的出力；

F_l(U_lt)为l台液化器在t时段的运行能耗；

U_lt为l台液化器在t时段的出力；

Y_l,t为l台液化器在t时段的运行状态，Y_lt＝1表示运行，Y_lt＝0表示停运；

M_lb为l台液化器的启动能耗；

H液化器台数；

B汽化化器台数；

F_r(U_rt)为r台汽化器在t时段的运行能耗；

U_rt为r台汽化器在t时段的出力；

X_r,t为r台汽化器在时段t的运行状态，X_r,t＝1表示运行，X_r,t＝0表示停运；

M_rn为r台汽化器的启动能耗。

M_vs为i台制氧机的启动能耗；

步骤(3)根据定峰谷平电价分为低成本(C_L)、高成本(C_H)、平成本(C_A)时段；这种价格变化对氧气系统成本影响很大，通过使制氧机在高成本阶段作业数目最小化，就能够显著的节约电力成本，电力成本E_C描述为：

步骤(4)经济效益最佳的目标函数的确定：

为氧气的使用量；

E_L为氧气的价格；

液氧的外卖量；

E_S液氧的外卖价格；

步骤(5)最优的成本策略是在满足一些边界条件和系统的约束下经济效益最佳；模型的约束条件：

①各制氧机的氧气产量上下限：

G_i,min≤G_i,t≤G_i,max

其中：G_i,min、G_i,max为第i台制氧机最小制氧量与最大制氧量；

②液氧存储设备的限制：

其中：为液氧存储设备最低、最高存储液位；

③系统变负荷的能力限制

|G_i,t-G_i,t-n|≤kh

其中：k为变负荷系数；a为液氧蒸发系统变负荷时蒸发变化量，m³/h；

④氧气液化设备能力的约束：

其中：为t时刻氧气液化量，m³/h；为所有液化设备的最小、最大液化量

⑤气化装置的约束：

式中，为t时刻液氧蒸发氧量，m³/h；为所有蒸发器的最小、最大蒸发量；

⑥对于氧气系统，任一节点i，其进入管网节点的流量与流出流量相等：

其中：Q_i为管段i的流量，Nm³/min；

Q_i-1为管段i-1的流量，Nm³/min；

为节点i的分流支量，Nm³/min；

m_j为为节点i-1的分流支量，Nm³/min。