一種鋼鐵企業氧氣系統優化調度模型構建及求解方法
專利類型：發明公開申請(專利)號：CN202411891624.7申請日：2024-12-20申請公布號：CN119761034A申請公布日：2025-04-04申請人：東北大學地址：110819 遼寧省沈陽市和平區文化路3號巷11號發明人：唐立新; 郎勁; 趙勝楠; 張顏顏; 夏瑞東; 許文濤專輯：信息科技專題：計算機軟件及計算機應用主分類號：G06F30/20分類號：G06F30/20;G06Q10/0631;G06Q50/04;G06F111/04國省代碼：21頁數：26代理機構：沈陽東大知識產權代理有限公司代理人：李梁主權項：1.一種鋼鐵企業氧氣系統優化調度模型構建及求解方法,其特征在于,包括：步驟1：建立鋼鐵企業氧氣系統的優化調度模型,并考慮生產實際約束條件,所述優化調度模型包括生產實際約束條件和優化氧氣系統的目標函數,所述生產實際約束條件包括空分機組和氣化器機組的氧氣產量上下限約束、空分機組和氣化器機組的爬坡約束、空分機組開關機約束、儲存系統相關約束和氧氣系統物料平衡約束；步驟2：通過拉格朗日乘子向量{λ-t},{μ-t},將氧氣系統物料平衡約束松弛到目標函數中,生成拉格朗日松弛問題,并記為(LR),構建拉格朗日對偶問題,記為(LD),所述拉格朗日對偶問題為拉格朗日松弛問題的最大值；對于給定的乘子向量{λ-t},{μ-t},將拉格朗日松弛問題(LR)分解為空分機組子問題、氣化器機組子問題和存儲系統子問題；步驟3：計算空分機組子問題、氣化器機組子問題和存儲系統子問題的解,進而得到調度計劃表,所述調度計劃表包括空分機組和氣化器機組的開關機時間,以及空分機組的氣態氧氣的產量和液態氧氣的產量,以及氣化器機組的氣態氧氣的產量；步驟3.1：設置初始迭代次數、λ-t,μ-t的初始值和迭代次數最大值,對拉格朗日對偶問題的對偶函數值進行初始化,將初始迭代次數作為當前迭代次數,將λ-t的初始值作為λ-t的當前值,將μ-t的初始值作為μ-t當前值,將初始的拉格朗日對偶問題的對偶函數值作為拉格朗日對偶問題的當前對偶函數值；步驟3.2：求解空分機組子問題、氣化器機組子問題和存儲系統子問題；步驟3.3：將空分機組子問題的解、氣化器機組子問題的解和存儲系統子問題的解作為拉格朗日松弛問題的解,進而計算拉格朗日松弛問題的數值,在當前迭代次數的松弛問題的數值和當前對偶函數值中,獲取數值最大的一個作為新的當前對偶函數值,并將新的當前對偶函數值作為目標函數的下界；步驟3.4：在設定好調度時間的情況下,將拉格朗日松弛問題的解作為初始解,采用啟發式算法將初始解轉化為優化調度模型的可行解,以獲得空分機組和氣化器機組的啟停序列；步驟3.5：根據所述啟停序列,使用GUROBI建立模型并求解,得到當前迭代次數下的調度計劃表；步驟3.6：根據可行解和目標函數,計算目標函數值,將目標函數值作為目標函數的上界；步驟3.7：計算當前迭代次數k的對偶間隙GAP,判斷對偶間隙GAP是否小于預設閾值,在對偶間隙GAP小于設定值的情況下,輸出當前迭代次數下的調度計劃表；在對偶間隙GAP不小于設定值的情況下,執行步驟3.8；步驟3.8：判斷當前迭代次數是否小于或等于迭代次數最大值,在當前迭代次數大于迭代次數最大值的情況下,輸出當前迭代次數下的調度計劃表；在當前迭代次數小于或等于迭代次數最大值的情況下,當前迭代次數加一,并執行步驟3.9；步驟3.9：采用次梯度算法,對拉格朗日乘子進行更新,返回執行步驟3.2。摘要：本發明提供了一種鋼鐵企業氧氣系統優化調度模型構建及求解方法,涉及工業信息技術領域,建立了鋼鐵企業氧氣系統優化調度模型,考慮了氧氣需求約束、機組生產工藝約束、最小開關機時間約束和爬坡約束。該模型決策每個時段內各機組的生產運行狀態及氧氣產量,以降低氧氣系統總運行成本。根據模型特點,設計了拉格朗日松弛算法進行求解。該方法通過拉格朗日乘子將物料平衡約束松弛到目標函數中,將原問題分解為空分機組子問題、氣化器機組子問題和存儲系統子問題。為了加快子問題求解速度,提出了最優性質加速策略,設計了次梯度算法,并提出了乘子更新策略。本發明可以顯著降低氧氣的放散,降低氧氣系統生產運行費用,保證氧氣系統安全穩定運行。
編輯：冶金材料設備網
發布時間：2025-04-25
