[发明专利]一种高性能汽油调合非线性优化方法

权利要求书

1.一种高性能汽油调合非线性优化方法，通过求解目标函数来获得各组分油占比，其特征在于该目标函数既考虑汽油参与优化的不同性质的调合值在优化范围内与优化目标值偏差最小，同时考虑生产成本最小化，具体包括以下步骤：

a、进行本次调合参数初始化：设定调合总量，调合总流速的上限和下限，各掺炼线流速的上限和下限，参与调合的组分油种类，各组分油量的上限，各组分油占比的上限和下限；

b、选择汽油参与优化的性质种类、调合规则、各性质的优化范围、优化方式、优化目标值和权重，组分油的价格目标和权重，不同性质种类选择不同的调合规则；汽油参与优化的性质在硫含量、氧含量、硫醇硫含量、烯烃含量、芳烃含量、苯含量、研究法辛烷值、马达法辛烷值、抗暴指数和雷德蒸汽压中选择一到数种，采用不同的调合规则：

硫含量、氧含量和硫醇硫含量，采用线性质量调合规则如式

$a=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{a}_i{x}_i---\left(2\right)$

式(2)中，a为汽油相应性质的调合值，a_i为组分油i的相应性质的参数，m为参与调合的组分油的个数，x_i为组分油i的质量占比；

烯烃含量、芳烃含量和苯含量采用线性体积调合规则如式

$a=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{a}_i{v}_i---\left(3\right)$

式(3)中，a为汽油相应性质的调合值，a_i为组分油i的相应性质的参数，m为参与调合的组分油的个数，v_i为组分油i的体积占比；

研究法辛烷值、马达法辛烷值和抗暴指数采用相互作用法调合规则如式

$a=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{a}_i{v}_i+\underset{i=1}{\overset{m-1}{\Σ}}{v}_i\underset{j=i+1}{\overset{m}{\Σ}}{c}_{i,j}{v}_j---\left(4\right)$

式(4)中，a为汽油相应性质的调合值，a_i为组分油i的相应性质的参数，m为参与调合的组分油的个数，c_i,j为两种组分油之间的调合效应系数，v_i为组分油i的体积占比；

研究法辛烷值、马达法辛烷值和抗暴指数或者采用Stewart法调合规则如式

$a=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\left(v_i{D}_i\right(a_i+0.13P_i\left)\right)/\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{v}_i{D}_i---\left(5\right)$

式(5)中，a为汽油相应性质的调合值，a_i为组分油i的相应性质的参数，m为参与调合的组分油的个数，P_i为调合汽油中组分油i体积含量与不饱和烃的体积含量差，D_i为根据P_i对应的权重指数，v_i为组分油i的体积占比；其中，不饱和烃为烯烃和芳烃的集合；

雷德蒸汽压采用Chevron法调合规则如式

$a={\left(\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{a}_i^{1.25}{v}_i\right)}^{0.8}---\left(6\right)$

式(6)中，a为汽油相应性质的调合值，a_i为组分油i的相应性质的参数，m为参与调合的组分油的个数，v_i为组分油i的体积占比；

式(3)-(6)中，v_i与x_i的关系满足：

$v_i=\frac{\frac{x_i}{{\mathrm{\ρ}}_i}}{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\frac{x_i}{{\mathrm{\ρ}}_i}}---\left(7\right)$

其中，ρ_i为组分油i的密度；

c、获取各掺炼线中组分油的当前性质；

d、通过目标函数计算各组分油占比；

e、占比下发到控制系统执行；

f、判断本次调合是否完成：完成则结束，未完成则返回步骤c，

所述目标函数为下式：

$\begin{array}{cc}\min & \mathrm{\Φ}\left(X\right)=\underset{j=1}{\overset{k}{\Σ}}{\[{\mathrm{\λ}}_j(f{\left(X\right)}_j-{\mathrm{goal}}_j)\]}^2+{\[{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{Pr}ice}(\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{\mathrm{price}}_i{x}_i-{\mathrm{Price}}_{\min })\]}^2\\ s.t.& \ΣX=1\\ & X_{\min }\≤X\≤X_{\max }\\ & FT=F_1/x_1=F_2/x_2=\mathrm{...}=F_m/x_m\\ & {\mathrm{FT}}_{\min }\≤FT\≤{\mathrm{FT}}_{\max }\\ & F_{\min }\≤FT\·X\≤F_{\max }\\ & t\·FT\·X\≤M\\ & {\mathrm{rangeL}}_j\≤f{\left(X\right)}_j\≤{\mathrm{rangeU}}_j\end{array}---\left(1\right)$

式(1)中，Φ(X)为目标函数；k表示汽油参与优化的性质种类个数；f(X)_j为汽油参与优化的第j种性质所采用的调合规则，不同种性质采用不同的调合规则；m表示参与调合的掺炼线个数，即组分油个数；i表示第i条掺炼线，即第i个组分油；X为各组分油的质量占比，X＝[x₁,x₂…x_m]，X≥0；x_i表示第i个组分油的质量占比；X_min和X_max分别为各组分油占比的上限和下限，X_min≥0，X_min＝[x_min,1,x_min,2…x_min,m]，X_max≥0，X_max＝[x_max,1,x_max,2…x_max,m]；λ_j为汽油参与优化的第j种性质的权重，λ_j≥0；goal_j为汽油参与优化的第j种性质的优化目标值，goal_j≥0；Price为各组分油的价格，Price≥0，Price＝[price₁,price₂,…price_m]≥0；price_i表示第i个组分油的价格；Price_min为各组分油的价格最低值，λ_Price为价格权重，λ_Price≥0；FT为当前调合总流速，FT≥0，FT_max为调合总流速的上限，FT_min为调合总流速的下限；F_max为各掺炼线流速的上限，F_max≥0，F_max＝[F_max,1,F_max,2…F_max,m]，F_min为各掺炼线流速的下限，F_min≥0，F_min＝[F_min,1,F_min,2…F_min,m]；t为本次调合预计执行时间，t≥0；M为各组分油可供调合总量，即各组分油量的上限，M＝[m₁,m₂…m_m]，M≥0；F为各组分油的流速，F＝[F₁,F₂…F_m]；rangeL_j为汽油参与优化的第j种性质的目标下限，rangeU_j为汽油参与优化的第j种性质的目标上限。