钢铁企业基于能源仿真的多能源介质综合优化调配系统
专利汇可以提供钢铁企业基于能源仿真的多能源介质综合优化调配系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且钢 铁 企业基于 能源 仿真的多能源介质综合优化调配系统，包括：仿真组态模 块 、参数配置模块、工况录入模块、计划读取模块、仿真优化模块、仿真分析模块，六个模块均运行在仿真计算机上，模块涉及的参数及工况信息均保存在关系 数据库 中，所述的关系数据库 软件 运行在数据库 服务器 上，仿真计算机和数据库服务器之间通过局域网链接。优点在于从钢铁制造流程物质流 能量 流耦合特点出发，提出了基于能量流网络动态仿真的钢铁工业多能源介质综合优化调配策略，并构建了仿真平台。此仿真平台充分考虑了物质流、能量流的耦合特性，更切合实际需求。，下面是钢铁企业基于能源仿真的多能源介质综合优化调配系统专利的具体信息内容。
1.一种钢铁企业基于能源仿真的多能源介质综合优化调配系统，其特征在于，包括：仿真组态模块、参数配置模块、工况录入模块、计划读取模块、仿真优化模块、仿真分析模块，六个模块均运行在仿真计算机上，模块涉及的参数及工况信息均保存在关系数据库中，所述的关系数据库运行在数据库服务器上，仿真计算机和数据库服务器之间通过局域网链接；
所述的仿真优化模块，基于能源仿真的多能源介质综合优化调配流程，首先根据生产计划确定流程工艺路径及工序单元，生成作业计划和维修计划，调用主生产工序能量流模型计算生产工序各种能源介质消耗量和回收量，以及生产工序各能源介质净需求，据此形成主生产工序能量动态平衡约束条件；然后调用分介质能量流模型进行能源系统介质转化计算，将技术气体、压缩空气、水、氢气等介质需求转换成对于煤气、蒸汽和电力需求，形成能源介质转换动态平衡约束条件；同时调用分介质能量流网络模型，根据能源设备启/停标识和能源介质管网平衡模型生产能源设备产能动态约束条件；汇总上述仿真信息，生成目标函数和约束条件，进行煤气-蒸汽-电力动态调配优化，进而得到技术气体、压缩空气、水、氢气、煤气、蒸汽和电力分介质调配方案；仿真优化模块涉及到主生产工序能量流模型、分介质能量流模型、能量流网络集成模型、仿真优化模型。
2.根据权利要求1所述的优化调配系统，其特征在于，所述的仿真组态模块，包括单元组态以及能量流网络组态；单元组态，需要配置各能源介质发生、消耗单元及单元的层级归属情况；能量流网络组态需要配置各介质能流情况，涉及源(即能源发生单元或者加工转化单元)、介质、目标、描述、数据点信息。
3.根据权利要求1所述的优化调配系统，其特征在于，参数配置模块，包括：折标系数配置、缓存配置、燃料约束、设备能力约束、介质优先级配置、自耗系数配置；折标系数配置，配置每种能源介质折标系数；缓存配置，用于配置各缓存单元存储容量上下限及实时容量读物标签；燃料约束配置，用于配置消耗混合燃料的设备如锅炉、电站等的各种燃料的比例范围及默认值；设备能力约束，用于配置各能源设备产出容量及效率如各型号电站的发电容量、发电效率及锅炉效率，各种锅炉设备的容量及效率，干熄焦发电设备CDQ的综合效率；介质优先级配置，用于配置介质调配优先级，以数字量进行表征，数字越大优先级越高；自耗系数配置，用于配置各能源设备相对于自身产出能源的自耗比例及范围。
4.根据权利要求1所述的优化调配系统，其特征在于，所述的工况录入模块，一方面对无法在线获取设备状态信息的设备进行状态的手工录入，另一方面对临时非计划性设备停机状态提供预录；录入的信息包括设备名称、事件类型、事件描述、开始时间、结束时间。
5.根据权利要求1所述的优化调配系统，其特征在于，所述的计划读取模块，一方面用于从ERP(企业资源计划)系统读取生产计划及检修计划，另一方面对于无法在线读取的生产计划及检修计划，提供手工录入功能，以保证计划的完整性。
6.根据权利要求1所述的优化调配系统，其特征在于，主生产工序能量流模型建模方案提出一种基于静态因素、动态因素及能源自身波动规律的建模方案；钢铁企业能源介质的波动在自身波动规律的基础上又受静态因素、动态因素的影响；生产工艺决定了其自身的波动规律，静态因素(物料、产品、工艺条件)决定了能源介质发生或消耗量的波动水平，动态因素工况条件决定了其波动趋势；生产单元节点模型应从钢铁工艺生产实际出发，基于静态因素(物料、产品及工艺条件)、动态因素(计划检修、非计划停机)及能源本身波动规律(周期、非周期)，建立能源输入输出动态模型。模型描述如下：
其中 表示正常状态下设备j发生或消耗的介质i的波动水平，x1,x2,…xn表示影响发生变化的静态因子； 表示非正常状态S时设备j发生或消化的介质i的不同工况下的波动水平，gt是能标识第t个工况发生的检测信号，把检测信号转化为0,1状态信号s(gt)，实时获知设备的状态变化，不同工况状态下，能源呈现不同的波动趋势，则需要针对特定的工况，建立相应的模型f(gs)，计算特定工况下能源波动输入输出波动水平；实际应用时，通过历史相似工况的积累，能统计不同工况状态下，能源介质的波动水平，当无相似工况时，则以人工经验录入值为基准。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，介质能量流网络包括始端节点、中点缓冲与连接器、终端节点介质能量流网络由于生产的需求拉动作用，能源介质通过管网连接器源源不断的从始端节点经中间缓存设备流向终端节点，满足生产需要；分介质能量流网络模型是从燃气、蒸汽、电、技术气体、压缩空气和水，分介质管网角度，将主生产工序分能源介质的消耗、回收与能源系统分能源介质的产生、储存、转换分配连接起来，建立分介质管网数学模型；能源管网拓扑结构的描述利用图论的有向图原理，通过关联矩阵：树枝矩阵，连枝矩阵，和基本回路矩阵将管网图形：枝状网与环状网混合，信息数据化，并与能源节点相关联；能源管网基本方程；根据质量守恒定律、能量守恒定律、阻力定律，确定连续性方程、能量方程和压降方程，并对管段摩阻系数进行辨识。
8.根据权利要求1所述的优化调配系统，其特征在于，在主生产工序的能量流模型和分介质能量流网络模型基础上，建立钢铁企业能量流网络集成模型，将主生产工序的能量流模型的计算结果与分介质能量流网络模型计算结果衔接起来，主生产工序作为介质能量流网络的终端节点从能源管网获取所需要的各种能源介质，产生主产品、副产品，同时回收能源介质，回收的能源介质又作为介质能量流网络的始端节点；介质能量流网络模型始端节点除了回收能源外包括自产和外购能源，中间环节包括存储、转换分配及连接介质管网，终端节点包括主产用户、能源生产单元用户、公辅及小用户，多余的能源放散或外送。其中能源生产单元在不同的介质能量流网络中角色不同，一方面在本身的产出介质能量流网络中作为始端节点，产生自产能源，另一方面因为能源单元也消耗能源，因此在其他介质的能量流网络中，作为终端节点，消耗能源；
介质集成转化模型如下：
其中 表示能源生产设备g消耗的介质m, 表示能源生产设备g产生的介质n,
表示介质m和介质n的转换系数，Hn,plan表示介质n需求转计划系数， 等于生产单元i对介质n的需量 其他能源单元j对介质n的需量 及公辅设备k对介质n需量 总和，再乘以需求转计划系数，公式中提及需求转计划系数，在计算其他能源单元对此介质的消耗时，只能计算到优先级比其低的介质生产单元对本介质的消耗，而忽略了后续优先级较高介质的生产单元对此介质的需求，根据后续介质历史消耗量，计算此需求转计划系数。
9.根据权利要求1所述的优化调配系统，其特征在于，仿真优化模型包括优化目标和约束。优化目标具体包括：消耗燃料费用、设备运行维护费用、外购电费用、放散惩罚费用和外供电收益；
式中，Ng表示副产煤气的种类；，Nb表示蒸汽锅炉的数目；Cg第g种副产煤气的价格，元/m3；CCoal表示外购煤的价格，元/t；CM,i表示锅炉的运行维护费用(包括职工薪酬、折旧、修理费等其他费用)，元/t；； 和表示 第i台锅炉在t时刻的g煤气消耗量m3/t、外购煤消耗量t/h以及蒸汽产量t/h； 表示发电设备j的在t时刻的发电功率，KW；CM,j表示发电设备j的运行维护费用，元/KWh；Pw,t表示第t个时段的外网供电功率，kW；xt表示外网在t时段的供电状态，Cb,t表示第t个时段的外购电价,元/kWh；Cs,t表示第t个时段的上网电价,元/kWh；
约束条件如下：
(1)蒸汽电力需求平衡约束
钢铁企业在不同时段对蒸汽和电力的需求是不同的，且在每个时段系统必须满足能源供需平衡；
式中， 表示发电设备j在t时段的发电功率；PD,t表示电力用户在t时刻的总电力需求； 表示蒸汽锅炉设备i在t时段的蒸汽产量(t/h)； and 分别表示汽轮
机j在在t时段蒸汽消耗量和抽汽量； 在t时刻的总蒸汽需求；
(2)蒸汽锅炉能量平衡模型
式中， 表示第i台蒸汽锅炉的效率，HCoal表示外购动力煤的热值，KJ/t；Hg表示副产煤气g的热值，KJ/m3； 表示蒸汽锅炉设备i所产蒸汽的焓值，KJ/t。； 表示蒸汽锅炉设备i给水的焓值，KJ/t；
(3)余热余能回收发电设备CDQ能量平衡模型
式中， 表示第m台余热余能发电设备的效率，Rm,t和 分别表示余热余能发电设备m在t时刻回收的余热和r等级蒸汽的产量；
(4)利用副产煤气的热电联产CHP设备能量平衡模型
式中，ηk表示第k台热电联产设备的效率， 分别表示自发电设备k在t时段的r等级蒸汽的产量和发电功率；
(5)设备能力约束
蒸汽锅炉产汽量能力
汽轮机进汽量约束
汽轮机抽汽能力
发电设备有功出力约束
(6)直送约束
根据管网的直送要求，t时刻，蒸汽介质B的直送需量，大于等于直送单元总的产量(7)发电机组锅里燃料约束
发电机组燃气锅炉对煤气量使用的上下限范围
对于某些多种煤气混烧锅炉而言，使用的煤气不但对量有要求，而且对其质也有要求，通常要求多种煤气的混合热值要大于最低要求；
式中，βi第i台发电机对混合煤气热值的最低要求，KJ/kg，
(8)富裕煤气供应约束
在整个调度周期内的每一时间段内，副产煤气的使用总量要小于或等于该时段煤气供应上限；
式中， 为第j种煤气在t时刻的供应的上限。 等于期初和期末柜位存储量之差再加上回收量减去主工序消化量后的剩余量 即剩余煤气可量；
(9)发电机爬坡约束
式中，URi为发电机i瞬间上调的约束值，即发电机在一个时段内能增加最大功率；DRi为发电机i瞬间下调的约束值，即发电机在一个时段内能减小的最大功率。
钢铁企业基于能源仿真的多能源介质综合优化调配系统
技术领域
背景技术
发明内容
修理费等其他费用)，元/t；； 和表示 第i台锅炉在t时刻的g煤气消耗量m /t、外购煤消耗量t/h以及蒸汽产量t/h； 表示发电设备j的在t时刻的发电功率，KW；CM,j表示发电设备j的运行维护费用，元/KWh； Pw,t表示第t个时段的外网供电功率，kW；xt表示外网在t时段的供电状态，Cb,t表示第t个时段的外购电价,元/kWh；Cs,t表示第t个时段的上网电价,元/kWh；
附图说明
具体实施方式
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