复杂公用工程系统最优综合的MINLP方法研究.pdfVIP

第2卷第d捌 热 科 学 与 技 术 Vol-ZmN4 2008年iz月 JournalofThermalScienceand Ikc．2003 Technology 文章编号：1671—8097(2003)04—0307—05 复杂公用工程系统最优综合的MINLP方法研究 邱庆刚1， 尹洪超1， 葛玉林1’2 (1．大连理工大学动力工程系，辽宁大连116024 2．锦州石化公司设计院．辽宁锦州 121001) 摘要：将复杂非线性岱用工程系统参数优化进一步扩展到流程结构与蒸汽参数的同步联台优化，井结台典 型实删给出了建模方法。根据该模型特点，采用混台连续避化算珐。对算例进行了解算，获得了较为理想曲结 果。算侧寰明，该方法虽增加了模型的非线性．但减少7问趣的规模，并有捌于实际圣局最优解的获得，翌加 真实的反映了系统的非线性。 关键词：公用工程系统；非线性规划；混合连续进化算法 中图分类号：TQ021．8；TK219文献标识码：A 0 引 言 1 典型问题描述及其超结构 大型石油化工系统一般可分为工艺过程、换 本文采用文献[4，5]中一个典型石油化工企 热网络和公用工程三个子系统。其中公用工程系 业的复杂公用工程系统算例来说明公用工程系统 统不仅向工艺过程提供动力、电力、工艺蒸汽、热 结构和参数同步优化的MINI。P最优综合方法。 能、冷却水等公用工程并回收过程余热，而且其本 该公用工程系统需要满足一定的电力需求、Io个 身也是过程工业中的耗能大户。它的优化设计具 动力需求(可用蒸汽透平或电动机驱动)、三个公 有很大的节能潜力，对整个过程系统的能量利用 用工程系统内部的功率需求(需要在计算中确 和经济性具有重要影响。 定)，以及中、低压蒸汽和各种水的需求，另外还有 公用工程系统的最优综合包括流程方案和操 ～部分可回收的中、低压蒸汽和冷凝水。问题的任 作参数两方面的同时优化。这样的系统综合问题 务是综合一个年度费用最低的公用工程系统．以 一般可归结为一个大型混合整数非线性规划 满足公用工程系统内外部电力、动力、热能或工艺 (MINI。P)模型…。由于传统优化算法求解蒸汽需求。 MINI。P模型极为困难，通常是将问题简化为各级 为进行公用工程系统结构和参数的同步优 管网为常数或已知的离散值的混合整数线性规划 化，本文提出的M1NLP最优综合的第一步就是 (Mll，P)问题，或约束均为线性的MINLP问题，建立包含多种可能方案的超结构流程。一个理想 采用线性化分解算法求解。其缺点是结构和参数 的超结构应包括所有可能的流程结构方案，而且 不能进行真正的同步优化，最终得到的解不能保 求解方便。但实际中两者是相互矛盾的。可能的方 证整体最优。因此，现有的公用工程系统的最优综 案太多会产生组合方案爆炸而使问题难以求解； 合，对公用工程系统的结构和参数进行同步优化 方案太少则可能遗漏摄优和较优的流程结构，得 综台的MINI。P方法尚不多见”。3一。本文基于求解不到最优解。因此在建立超结构时可以利用热力 大型复杂混合整数非线性规划(M1NLP)模型的学分析法、经验规则法和实际工程经验知识，将那 混合进化算法，对大型石油化工企业的复杂公用 些实际可行的较好方案包含在超结构中，而将那 工程系统的结构和参数同步优化综合的方法进行 些技术上不可能的、经济上不合理的方案剔除。这 了研究。