一種鋼鐵企業(yè)氧氣系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型構(gòu)建及求解方法
專利類型:發(fā)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(qū)文化路3號巷11號發(fā)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(yīng)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(shù):26代理機構(gòu):沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司代理人:李梁主權(quán)項:1.一種鋼鐵企業(yè)氧氣系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型構(gòu)建及求解方法,其特征在于,包括:步驟1:建立鋼鐵企業(yè)氧氣系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度模型,并考慮生產(chǎn)實際約束條件,所述優(yōu)化調(diào)度模型包括生產(chǎn)實際約束條件和優(yōu)化氧氣系統(tǒng)的目標函數(shù),所述生產(chǎn)實際約束條件包括空分機組和氣化器機組的氧氣產(chǎn)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(guān)機約束、儲存系統(tǒng)相關(guān)約束和氧氣系統(tǒng)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(tǒng)物料平衡約束松弛到目標函數(shù)中,生成拉格朗日松弛問題,并記為(LR),構(gòu)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(tǒng)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(tǒng)子問題的解,進而得到調(diào)度計劃表,所述調(diào)度計劃表包括空分機組和氣化器機組的開關(guān)機時間,以及空分機組的氣態(tài)氧氣的產(chǎn)量和液態(tài)氧氣的產(chǎn)量,以及氣化器機組的氣態(tài)氧氣的產(chǎn)量;步驟3.1:設(shè)置初始迭代次數(shù)、λ-t,μ-t的初始值和迭代次數(shù)最大值,對拉格朗日對偶問題的對偶函數(shù)值進行初始化,將初始迭代次數(shù)作為當前迭代次數(shù),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(shù)值作為拉格朗日對偶問題的當前對偶函數(shù)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(tǒng)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(tǒng)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(shù)值,在當前迭代次數(shù)的松弛問題的數(shù)值和當前對偶函數(shù)值中,獲取數(shù)值最大的一個作為新的當前對偶函數(shù)值,并將新的當前對偶函數(shù)值作為目標函數(shù)的下界;步驟3.4:在設(shè)定好調(diào)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(fā)式算法將初始解轉(zhuǎn)化為優(yōu)化調(diào)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(jù)所述啟停序列,使用GUROBI建立模型并求解,得到當前迭代次數(shù)下的調(diào)度計劃表;步驟3.6:根據(jù)可行解和目標函數(shù),計算目標函數(shù)值,將目標函數(shù)值作為目標函數(shù)的上界;步驟3.7:計算當前迭代次數(shù)k的對偶間隙GAP,判斷對偶間隙GAP是否小于預(yù)設(shè)閾值,在對偶間隙GAP小于設(shè)定值的情況下,輸出當前迭代次數(shù)下的調(diào)度計劃表;在對偶間隙GAP不小于設(shè)定值的情況下,執(zhí)行步驟3.8;步驟3.8:判斷當前迭代次數(shù)是否小于或等于迭代次數(shù)最大值,在當前迭代次數(shù)大于迭代次數(shù)最大值的情況下,輸出當前迭代次數(shù)下的調(diào)度計劃表;在當前迭代次數(shù)小于或等于迭代次數(shù)最大值的情況下,當前迭代次數(shù)加一,并執(zhí)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(zhí)行步驟3.2。摘要:本發(fā)明提供了一種鋼鐵企業(yè)氧氣系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型構(gòu)建及求解方法,涉及工業(yè)信息技術(shù)領(lǐng)域,建立了鋼鐵企業(yè)氧氣系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型,考慮了氧氣需求約束、機組生產(chǎn)工藝約束、最小開關(guān)機時間約束和爬坡約束。該模型決策每個時段內(nèi)各機組的生產(chǎn)運行狀態(tài)及氧氣產(chǎn)量,以降低氧氣系統(tǒng)總運行成本。根據(jù)模型特點,設(shè)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(shù)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(tǒng)子問題。為了加快子問題求解速度,提出了最優(yōu)性質(zhì)加速策略,設(shè)計了次梯度算法,并提出了乘子更新策略。本發(fā)明可以顯著降低氧氣的放散,降低氧氣系統(tǒng)生產(chǎn)運行費用,保證氧氣系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。
編輯:冶金材料設(shè)備網(wǎng)
發(fā)布時間:2025-04-25