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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(xué)

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(biāo)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(biāo)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(dāng)前迭代次數(shù),將λ-t的初始值作為λ-t的當(dāng)前值,將μ-t的初始值作為μ-t當(dāng)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(dāng)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(dāng)前迭代次數(shù)的松弛問題的數(shù)值和當(dāng)前對偶函數(shù)值中,獲取數(shù)值最大的一個作為新的當(dāng)前對偶函數(shù)值,并將新的當(dāng)前對偶函數(shù)值作為目標(biāo)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(dāng)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(biāo)函數(shù),計算目標(biāo)函數(shù)值,將目標(biāo)函數(shù)值作為目標(biāo)函數(shù)的上界；步驟3.7：計算當(dāng)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(dāng)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(dāng)前迭代次數(shù)是否小于或等于迭代次數(shù)最大值,在當(dāng)前迭代次數(shù)大于迭代次數(shù)最大值的情況下,輸出當(dāng)前迭代次數(shù)下的調(diào)度計劃表；在當(dāng)前迭代次數(shù)小于或等于迭代次數(shù)最大值的情況下,當(dāng)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(biāo)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。