[发明专利]一种乙烯生产装置节能减排潜能检测方法

说明书

技术领域

本发明属于化工生产技术领域，具体而言，涉及一种乙烯生产装置节能减排潜能检测方法，基于数据包络分析(DEA)的非参数的节能减排检测算法，在检测过程中对乙烯投入产出的生产数据进行处理，选取能源输入作为碳排放检测要素，在检测过程中对能源输入和非期望输出进行最优化线性计算，得到效率值和松弛因子最优解，从而对乙烯生产装置的决策单元节能减排的潜能进行衡量。

背景技术

乙烯工业作为石化工业的龙头行业，其生产能力已经成为一个国家工业水平的重要标志。乙烯的能源消耗占流成工业能耗的半数以上，我国也是乙烯生产大国，从乙烯工业生产中的投入/产出角度来做节能减排分析研究对环境保护、提高能源利用率及增长企业生产效益有着重要指导意义。

能效分析方法研究领域中，数据包络分析(DEA)被广泛应用，查恩斯(Charnes)和库伯(Cooper)等给出检测决策单元相对有效的数据包络分析方法(data envelopment analysis,简称DEA)，DEA是一种非参数基于数学分析的方法，最初应用于测试经济系统是否具有有效性，它是一种多投入多产出系统的检测方法，优点在于使用DEA方法的时候不需要我们提供任何参数，并且能够有效的避免不可预知因素带来的不良影响。此外它可运用到任意的装置中。随着多年研究人员的努力，DEA模型的研究不断的深入拓展，现在已经形成了相当成熟的体系。拜恩(Bian)等提出了一种非径向的DEA模型来检测中国整个地区的能源效率，为了提高能源效率，基于此模型设计出一种方法来衡量节能和减少CO2排放的潜能。关于碳排放国内提出了一种有关环境的DEA模型，基于能源保护技术和能源结构调整，并结合2005-2007年来全国29个省份的数据来衡量减少碳排放的潜能。在实际生产过程中的能效分析研究中,霍什内维桑(Khoshnevisan)等研究了温室黄瓜生产中能量的输入输出，运用DEA来分析确定农民在生产过程中的有效和非有效行为，进而确定节能减排的潜能。

发明内容

一种乙烯生产装置节能减排潜能检测方法，首先确定生产过程中的能源输入和非能源输入，期望输出以及非期望输出，根据能源输入的碳排放系数将各个输入的历史数据进行处理，利用改进的数据包络分析模型算法线性最优化得到能源和环境效率值，其中DEA非有效，效率值不为1的决策单元具有节能减排潜能，根据线性历史生产数据及计算所得的松弛因子量化具有节能减排潜能的决策单元的能源降耗及降低碳排放的潜能。

乙烯生产装置能源投入为原料、燃料和电，引入碳排放系数计算得到决策单元DMU_j中的碳排放量C_j：

其中E_ij为决策单元DMU_j中的能源输入量，所述能源输入量为原料、燃料和电的输入量，F_i代表能源输入量E_ij所对应的碳排放系数，其中，原料、燃料和电的碳排放系数分别为3.07,3.24和3.56；

n个决策单元DMU_j的输入和输出指标值分别为x_j＝(x_1j,x_2j,…,x_mj)^T>0,y_j＝(y_1j,y_2j,…,y_sj)^T>0,j＝1,…,n，基于投入和产出的DEA模型表达为：

minθ

当线性计算结果θ＝1且λ_j>0,s_j⁺>0,s_j^->0时，决策单元j为DEA有效；反之为DEA非有效，此时通过松弛变量调整使得决策单元为DEA有效；

引入预设权重ω、各决策单元的能源及环境效率值α和θ，对各个能源输入设置效率参数，优化后的DEA模型表达为：

其中，EPI为目标函数，代表决策单元的环境效率指数；

经过线性计算得到参数最优值以后，对DEA非有效的决策单元进行数据结果分析，获取每一个能源输入的环境效率值α和松弛变量s^-，以及非期望输出CO₂的环境效率值θ。根据参数最优解结果对各个决策单元的节能减排潜能进行衡量，计算方法为：