石化企业生产与能量系统集成建模与优化研究控制科学与工程专业论文.docxVIP

致谢致谢 致谢 致谢 光阴似箭，求是园中的博士生涯即将结束，值此论文完成之际，谨向在博士 阶段给予我指导，帮助和关心的老师，同学，朋友和亲人们表示衷心的感谢和崇 高的敬意。 首先，衷心的感谢导师荣冈教授多年来对我孜孜不倦的教育和指导。荣老师 将我领入供应链优化研究的大门，不仅给予我悉心的指导，而且为我提供了宽松， 和谐的研究环境，引导我在科研工作中不断进步。荣老师扎实的专业基础，严谨 的治学态度，平易近人的学者风范潜移默化的影响了我，是我今后学习和工作的 榜样。谨向荣老师致以最衷心的感谢。 特另4感谢冯毅萍老师在我学习和工作中的热情指导和帮助。 感谢美国罗格斯大学Marianthi G．Ierapetritou教授在我访学期间对我的指导 与帮助，她对待科学研究的探索精神和执着追求，让我体会到科研的魅力，也鼓 励着我前行。 特别感谢童凯亮博士与胡云苹师兄在五年博士生涯里对我科研上的指导，你 们的帮助让我获得长足进步。感谢Dr．Nikisha K．Shah在合作研究期间对我的帮 助，她对学术问题的严谨态度令我受益匪浅。衷心感谢RGLab实验室的许华博 士，王继帅博士，刘苏昱博士，陈俊豪，周泽伟，张国泽，陈嘹，刘笑，张睿， 朱峰，刘苏，王征宇，王子豪，李诚，齐瑞超，陈浩，徐佳东，王成龙，肖俊， 周培杰，董晓杨，张鹏飞，李爽，张益，潘戈，张鹏飞(小)，姚舰航，朱治亮， 金炫智，冯海杰，杨胜蓝等兄弟姐妹对我的帮助与支持，与你们共同学习，生活 和娱乐是我人生中一段难忘的美好时光。 另外，感谢控制系，感谢所有老师对我的关心帮助，感谢所有关心和帮助过 我的同学和朋友们表示由衷的谢意。 感谢国家高技术研究发展计划项目《面向石油化工的节能环保与安全管控 MES开发及应用》(2013AA040701)的经费资助。 最后，衷心感谢我的父母，你们给予了我生命和健康的体魄，你们一如既往 的支持和鼓励以及无私的爱，是我努力奋斗，不断进步的源动力，对你们的爱和 感激无以言表。 万方数据 致谢 致谢 九年求是园求学，心中感激，不胜言表。 赵浩 2016年6月于老和山下求是园 万方数据 摘要摘要 摘要 摘要 随着整个社会对能源问题的日益关注，如何提高石化企业生产和管理效率， 同时降低生产成本和能耗，已成为企业亟待解决的问题。能量系统作为石化企业 的能源产耗核心系统，其运行优化不仅可以提高企业的经济效益，同时也能促进 生产过程节能降耗。然而，目前学术界和工程界对石化企业生产计划优化的研究 主要从物流方面展开，对能量系统的运行优化，尤其是在生产计划中兼顾能量系 统优化的研究与应用还较少。本文首先回顾了国内外石化企业以物流为主的生产 计划研究现状和能量系统运行优化进展，根据石化企业工艺生产的实际情况，按 照空间和生产流程分解，以炼厂和乙烯厂为典型对象，分别构建集成工艺操作条 件的生产计划非线性优化模型，能量系统多周期混合整数线性规戈lJ(Mixed．integer programming，MILP)运行优化模型。以此为基础，建立集成炼厂生产系统与能量 系统的混合整数非线性规戈lJ(Mixed-integer nonlinear programming，MINLP)模型， 集成能耗和工艺条件的乙烯厂计划优化模型，以及集成上游炼厂与下游乙烯厂的 多周期生产计划模型。通过对多系统集成优化进行系统而深入的研究，说明未来 石化企业实现多介质多系统多周期集成优化的必要性与可行性。本文的主要内容 和创新点如下： 11针对目前炼油企业生产计划与实际生产操作脱离较大的应用现状，根据 炼油厂的实际生产情况，采用数学规划方法，在装置物料平衡模型中引入可变产 率约束条件，建立集成常减压装置(Crude oil Distillation Unit，CDU))切割温度和 催化裂化装置(Fluid Catalytic Cracker，FCC)转化率的非线性规划模型。提出基于 物料质量平衡和产品质量指标约束的集成优化框架，优化求解确定具体的装置操 作条件，提高炼厂生产计划的可执行度。 2)提出石化企业能量系统各类产耗能设备的通用建模方法，构建能源量系 统运行优化框架，采用数学规划法思想，引入分段线，I生(piecewise linear)方法对 锅炉、透平等重点产能设备进行线性回归建模。通过混合整数线性规划数学模型 来描述蒸汽动力系统的运行状况，从物料传递、能量平衡、环境影响三方面建立 石化企业能量系统多周期运行优化模型，为石化企业能量系统的操作优化，以及 接下来与物流系统的集成提供建模基础。 万方数据 摘要 摘要 3)通过分析炼厂生产工艺特点，提出物流与能流系统的耦合建模方法，在 考虑能源供需平衡、生产单元能耗核算与环境影响的前提下，建立系统间物料与 能源多周期质量平衡约束模型，关联负荷与操