[发明专利]一种工业能源介质调配方法

说明书

本发明公开了一种工业能源介质调配方法，在满足钢铁企业多介质能源各种约束条件的前提下，以总成本最低为目标，建立一种考虑动态天然气、动力煤价格机制的钢铁企业多介质能源调配优化方法。包括以下步骤：1.获取要进行能源介质调配的企业生产系统的主要能源结构及相关的性能参数与数据。2.根据实际生产情况，建立天然气、动力煤价格和电力成本动态变化机制的计算方式。3.针对多介质能源之间存在关系，以总成本最低为目标函数，构建优化模型。4.针对模型优化特点，对烟花算法分别在爆炸和变异阶段进行改进，对企业生产中的包括煤气、蒸汽、电力在内的能源调配量进行算法编码，代入模型中。5.经过优化，得到钢铁企业24小时的生产与能源调配方案。

技术领域

本发明涉及一种工业能源介质调配方法，具体是一种应用于钢铁企业的多介质能源优化调配方法。

背景技术

钢铁企业是典型的高能耗企业。我国钢铁工业能耗约占全国总能耗的15％左右。我国钢铁工业的吨钢能耗水平相比于世界先进水平仍然要高出10％左右，降低钢铁企业的能耗，改善钢铁生产全流程中各类能源的优化调配，节约生产成本，成为了钢铁企业实现高质量、可持续发展的必须解决的问题。

钢铁企业多介质能源的产耗与需求情况与生产和能源调配有着直接的关系。生产节奏的快慢与单位时间产量决定了相应时间内多种煤气的产生，消耗和富余量。也决定了电力与蒸汽的需求量，因此，制定合适的生产调配方案和能源调配方案是能源优化调配的前提和关键。由于现有的生产调配方案过多的依赖于人工经验，不能很好的实现能源的高效使用与集约利用。通过制定合理的能源科学调配机制，从能源计划制定层面进行统筹规划，全面考虑整个钢铁生产系统的全流程环节，能够提高能源调配的合理性，科学性与经济性。

发明内容：

为了解决上述技术问题，在钢铁企业煤气、蒸汽、电力等多介质能源协同优化的情形下，考虑基于天然气，外购电动态价格机制，本发明提供一种工业能源介质调配方法，运用智能算法对模型进行优化，得到最优的生产与能源介质调配方案。

所述的工业能源介质调配方法包括以下步骤：

步骤1：获取要进行能源介质调配的企业生产系统的主要能源结构及相关的性能参数与数据；

步骤2：根据实际生产情况，建立天然气、动力煤价格和电力成本动态变化机制的计算方式；

步骤3：针对多介质能源之间存在的关系，以及不同场景因素，以总成本最低为目标函数，构建优化模型；

步骤4：针对模型的多变量、强耦合、多约束的特点，对烟花算法分别在爆炸和变异阶段进行改进；

步骤5：对企业生产中的包括煤气、蒸汽、电力在内的能源调配量进行算法编码，代入模型中；通过步骤4改进的烟花算法对模型进行优化，得到钢铁企业一日内24小时的生产与能源调配方案。

对于钢铁企业，步骤1所述生产系统的主要能源结构为：生产过程中的焦炉炼焦、高炉炼铁和转炉炼钢工序会产生对应的焦炉、高炉和转炉煤气，富余的副产煤气能用做能源系统自备电厂的燃料；生产中所需的蒸汽分为中压和低压蒸汽；能源系统中的电力一部分来源于自备电厂的发电，一部分来自于生产流程中的余热余能发电，此外，多余或者不足的部分通过与电网的交易达到平衡；通过对钢铁企业能源介质历史产耗数据与日常运行调度方案的获取，得到生产系统的性能参数与运行数据。

步骤2所述的天然气的交易价格是三档分段计费模式，在消耗量低于第一档时，天然气单价为每立方米C₁元；消耗量超过第一档，不超过第二档时，消耗量在第一档内的部分依然为每立方米C₁元，在第一档到第二档的部分为每立方米C₂元；消耗量超过第二档不超过第三档时，消耗量在第一和第二档内的部分按照第一第二档的价格计算，超出部分按照每立方米C₃元来计算，如下式所示：