[发明专利]一种基于启发式算法的乙烯厂的生产控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及流程工业系统调度与优化领域，具体涉及一种基于启发式算法的乙烯厂的生产控制方法。

背景技术

在石油化工产业中，乙烯工业是流程工业的典型代表，而乙烯也是最为重要和运用最为广泛的化工产品之一，一个国家乙烯工业产能和产量也直接反映了其工业生产能力和综合国力。近年来，随着各行业对于乙烯产品、乙烯需求量的增长，人们也进行了大量针对于提升乙烯厂生产能力的研究和实践，其中以生产系统的调度与优化方法最为突出。

Moro等人于1998年基于炼油厂背景，于《A planning model for refinery diesel production》一文中，提出了一种炼油厂非线性过程模型，用于尝试和考察流程工业的调度与优化问题。Pinto等人于2000年在《Planning and scheduling models for refinery operations》文中提出了一种基于混合整数方法的优化模型，该模型能够解决石油化工生产系统的短周期调度问题。Li和Ierapetritou在2008年的文章《Robust Optimization for Process Scheduling Under Uncertainty.Industrial》中将鲁棒优化方法运用于流程工业的调度与优化过程，用于解决批次调度问题。Gubitoso和Pinto于2007的文章《A planning model for the optimal production of a real-world ethylene plant》中针对于乙烯厂提出了一种非线性模型，他们将乙烯厂生产系统分为乙烯生产区域和芳香烃生产区域两个部分，进而对乙烯厂的一些重要生产加工装置进行建模，较为系统地考虑了乙烯厂的调度优化模型。

但是，以往的调度与优化方法往往只针对于某个单一的装置或者生产单元，并没有考虑乙烯厂中乙烯裂解装置与下游生产装置的综合系统，也更没有提供解决全厂总体调度与优化的研究方法；而即使Gubitoso和Pinto提出了以一种乙烯厂全厂建模调度优化的方法，但是该方法只考虑了单一生产周期和固定产品价格等特定情况，并不能十分客观地呈现乙烯厂生产实际情况。

公开号为102768702A的中国专利申请《基于集成控制优化的炼油生产过程调度优化建模方法》中公开了一种基于集成控制优化的炼油生产过程调度优化建模方法，该方法基于上位机对先进控制实施下的各装置操作数据进行统计分析，进而实现生产过程中对装置产率模型、能耗模型和性能指标模型的在线修正。

但是该方法依托于实施的上位机对数据进行采集和分析，并且对于硬件性能也有着较高的要求；同时该方法只针对于运行中的生产过程进行微调，不能系统全面地预测生产系统运行情况，也不能预先对生产资源进行安排和调配。

公开号为103984990A的中国专利申请《基于炼油厂全厂调度离散时间建模方法》公开了一种基于炼油厂全厂调度的离散时间建模方法。该方法基于离散时间从生产装置的运行模式的角度进行建模，基于炼油企业的多品种成品油生产调度中模式切换与过渡过程的离散时间最优化操作控制方法，给出了炼油厂全厂调度控制方案。

但是该方法局限于离散时间的时域范围，并没有很好地结合连续时间生产过程及其模型。

此外，对于大规模集成优化问题，现有的求解方法和求解器需要花费大量的时间和资源，并且往往无法求解，进而导致了大规模集成优化问题长期以来无法被有效求解。

发明内容

针对现有乙烯厂调度优化方法的不足和缺陷，本发明提供了一种基于启发式算法的乙烯厂的生产控制方法，用于解决乙烯厂全厂调度与优化命题并考虑了乙烯裂解装置的微观建模以及乙烯裂解装置与下游生产装置的集成生产关系。

一种基于启发式算法的乙烯厂的生产控制方法，包括以下步骤：

(1)将乙烯厂生产系统划分原料进厂站点，产品出厂站点，乙烯裂解装置和下游生产装置，并绘制相应的生产网络拓扑结构图；

(2)根据所述的生产网络拓扑结构图建立乙烯裂解装置并行生产循环调度模型的多套时间分配方案和多套物料分配方案；

(3)根据所述的生产网络拓扑结构图建立下游生产装置连续时间生产模型的多套时间分配方案和多套物料分配方案；

(4)根据步骤(2)和(3)的结果建立乙烯裂解装置与下游生产装置的同步化集成调度优化模型，所述的同步化集成调度优化模型包括全局时间分配方案和全局物料分配方案；