不确定环境下某化工企业蒸汽动力系统优化运行技术研究

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蒸汽动力系统是化工企业能源系统的重要组成部分,在当前社会呼吁节能减排的形势下,蒸汽动力系统的优化运行正面临着严峻的考验。已有的理论研究成果不能很好地适应化工企业实际生产中蒸汽负荷、蒸汽属性、设备故障等不确定因素的变化,造成对生产环境的污染和蒸汽能源的浪费。本文针对该问题,对某化工企业的蒸汽动力系统的操作运行情况进行了深入的研究;提出了基于数据驱动的不定长多周期滚动单目标及多目标MINLP(混合整数非线性规划)建模及优化方法;结合工程实际应用需要开发了基于LabVIEW的蒸汽负荷不确定环境下的多目标实时运行优化软件。主要完成的工作如下:  (1)对化工企业蒸汽动力系统的应用背景及发展情况进行了详细的综述。从化工企业蒸汽动力系统的优化方法、不确定环境下的优化方法等方面进行了总结并分析了目前蒸汽动力系统运行优化研究的缺陷。  (2)根据蒸汽动力系统的拓扑结构、所有关键设备的能量平衡和物料平衡以及蒸汽负荷的不确定环境,提出了基于数据驱动的不确定周期长度的滚动优化策略,建立了蒸汽动力系统运行优化的单目标和多目标MINLP规范化模型。  (3)以所建立的单目标蒸汽动力系统优化运行MINLP模型为基础,结合差分进化算法,分别以最小化蒸汽动力系统运行成本、最小化蒸汽动力系统运行过程中各压力等级蒸汽放空总量、最小化蒸汽(炯)损为目标,仿真研究了蒸汽动力系统在不确定蒸汽负荷环境下的单目标运行优化。  (4)结合基于Pareto的多目标差分进化算法,对同时考虑蒸汽动力系统在运行过程中最小化运行成本、最小化蒸汽放空量以及最小化能量损失为多目标的MO-MINLP模型进行了运行优化研究。  (5)结合工程实际应用需要,选择了LabVIEW程序开发环境,利用其功能强大的工业现场数据采集、信号分析及图形显示功能,对某真实化工厂的蒸汽动力系统进行了仿真研究,成功地开发了基于LabVIEW的某化工厂蒸汽动力系统多目标多周期实时运行优化软件。
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