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石油化工生产过程调度问题的数学模型通常是混合整数非线性规划(Mixed Integer Nonlinear Programming, MINLP)模型,存在着大量离散、连续变量及非线性函数关系。MINLP模型的可行域不连续和多局部极值特征对现有的数学规划算法在求解效率和保证解最优性方面提出了挑战。MINLP算法一直是研究热点和难点。本文主要工作集中于改进MINLP算法设计与实现,经过标准问题测试验证有效性,再将其应用于实际大规模乙烯生产调度优化问题,以模型和算法为核心开发出相应的优化决策支持系统。1.针对MINLP问题自身结构特点及其求解算法的局限性,提出四种改进MINLP算法：1)混合外部逼近(Outer Approximation,OA)算法,即广义Benders分解(Generalized Benders Decomposition, GBD)和OA算法的有机混合算法；2)并行GBD算法,即并行求解多个GBD子问题算法；3)混合并行OA算法,即同时采用OA与GBD混合及并行求解子问题算法；4)二次OA算法,即主问题采用二次近似的混合整数二次规划来近似原问题。2.搭建柔性MINLP算法平台用于实现改进算法。Benchmark算例数值试验结果验证了所搭建平台运算的正确性、可靠性及高效性。分别对四种改进MINLP算法进行Benchmark问题测试,将求解结果与OA算法标准软件包DICOPT作对比分析,结果显示改进算法在主循环迭代次数及求解时间方面均有明显的改善。3.针对国内乙烯生产过程特点建立两个生产调度优化模型,应用改进MINLP算法进行求解,结果显示改进算法可以明显提高实际乙烯生产调度优化问题的求解效率,在求解时间上具有优越性。以国内某乙烯厂生产管理为背景,开发了乙烯裂解炉生产管理优化系统,方便管理生产数据的同时,为决策者提供乙烯生产优化解决方案,并提供调度方案的人机交互功能。改进MINLP算法明显提高了求解实际乙烯生产调度问题的求解效率,这对求解实际规模的MINLP问题有一定的应用意义。乙烯裂解炉生产管理优化系统集信息化与优化一体,为科学制定生产调度提供了基于人机交互的可视化管理平台。