[发明专利]一种聚氯乙烯全流程生产规划的求解方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及工业生产技术领域，更具体地，涉及一种聚氯乙烯全流程生产规划的求解方法和装置。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)作为一种重要的聚合物，广泛用作各种石化产品的原材料。目前主要有两种生产方法：电石乙炔法和石油乙烯法。由于我国富煤、少气、少油的特点，电石乙炔法工艺的PVC占总产量的76.2％。但电石乙炔法生产PVC的能耗、物耗高，在经济全球化竞争日益激烈及越来越严苛的节能减排目标的形势下，如何大幅度降低能耗水平，提高整体经济效益是一项重要议题，对PVC生产过程计划优化研究日显迫切。

在聚氯乙烯行业节能降耗以及优化方面，国内外学术界和工业界都做了很多有意义的工作，大多数研究致力于单装置工况参数的操作优化层面或聚合生产过程调度优化。对于电石法聚氯乙烯生产过程而言，能耗占比最大而且节能潜力最大环节在于前序工艺的氯乙烯(VCM)单体生产过程，为最大限度地节能降耗，非常有必要开展全流程集成计划调度优化的研究。电石法PVC工厂众多的并行设备使得所形成的计划调度模型规模巨大，优化求解难度很大，再加上不得不考虑过程中固有的非线性，面对实际工业规模问题时常规方法形成的大规模混合整数非线性规划(Mixed-Integer Nonlinear Programming,简称为MINLP)模型依然很难在有限时间内获得有效解。

近年来针对工业中大规模MINLP模型的求解一直是亟待解决的难题，目前虽然有一些方法可以将MINLP模型转换为混合整数线性规划(Mixed-Integer Linear Programming,简称为MILP)模型，以降低求解的难度，但是目前的转换方法普遍存在转换后获得的MILP模型精度过低的问题，影响最优解的获得。

发明内容

为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明提供一种聚氯乙烯全流程生产规划的求解方法和装置。

根据本发明的一个方面，提供一种聚氯乙烯全流程生产规划的求解方法，包括：建立聚氯乙烯全流程生产的第一规划模型，第一规划模型包括若干非线性函数；基于链接超平面函数模型分别分片线性逼近每一非线性函数，分别获得对应的分片线性函数；对每一分片线性函数分别进行区域化表征，分别获得对应的区域表征函数，将每一区域表征函数分别对应替换第一规划模型中的非线性函数，获得聚氯乙烯全流程生产的第二规划模型；基于聚氯乙烯全流程生产的成本最低原则，求解第二规划模型；其中，非线性函数包括电能消耗与氯气生产速率之间的函数、电能消耗与电石生产速率之间的函数和煤炭消耗与内部热电联产机组发电功率之间的函数。

其中，链接超平面函数模型为：

上式中，M为链接函数的数量，θ_i为第i个链接函数的参数向量，c_i为第i个链接函数的基函数参数。

其中，基于链接超平面函数模型分别分片线性逼近每一非线性函数，分别获得对应的分片线性函数包括：对于任一非线性函数，将任一非线性函数作为目标非线性函数，基于目标非线性函数获取数据集；基于链接超平面函数模型，确定最优化链接超平面函数；根据数据集训练最优化链接超平面函数，确定最优化链接超平面函数的参数；将确定参数的最优化链接超平面函数作为目标非线性函数对应的分片线性函数。

其中，基于链接超平面函数模型，确定最优化链接超平面函数，包括：调整链接超平面函数模型中链接函数的数量，获取若干链接超平面函数；基于数据集中的训练集训练每一链接超平面函数，确定每一链接超平面函数的参数；基于数据集中的测试集获取每一链接超平面函数与目标非线性函数之间的偏差值；将最小的偏差值对应的链接超平面函数作为最优化链接超平面函数。

其中，根据数据集训练最优化链接超平面函数，确定最优化链接超平面函数的参数，包括：构建最优化链接超平面函数与目标非线性函数之间的偏差函数；将数据集中的数据输入到偏差函数；根据偏差函数，并基于梯度法获取参数向量；根据参数向量，并基于最小二乘法获取基函数参数。

其中，对每一分片线性函数分别进行区域化表征，分别获得对应的区域表征函数，包括：对于任一分片线性函数，将任一分片线性函数作为目标分片线性函数，确定目标分片线性函数的分段点；利用分段点的横坐标值、连续变量和二值变量构建区域表征函数，连续变量的取值范围为[0,1]；其中，目标分片线性函数中任一点对应的横坐标值可被分段点的横坐标值、连续变量和二值变量表征。