基于隨機規(guī)劃的不確定蒸汽動力系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、目前我國的能源和環(huán)境問題日益嚴峻，石化企業(yè)的節(jié)能減排勢在必行。其中蒸汽動力系統(tǒng)是過程工業(yè)的重要組成部分，它消耗大景的一次能源為過程系統(tǒng)提供蒸汽、電力等。在實際蒸汽動力系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計中不可避免包含蒸汽電力需求變化、能源價格波動等不確定因素。不確定因素會使系統(tǒng)操作偏離最優(yōu)設(shè)計狀態(tài)，造成設(shè)計策略保守或過程不合理，甚至帶來安全隱患，所以在蒸汽動力系統(tǒng)設(shè)計中進行不確定優(yōu)化研究具有重要的理論和實際意義。因此，本論文提出應(yīng)用隨機規(guī)劃策略對不確定蒸汽動力

2、系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化進行研究。
　　首先分析了蒸汽動力系統(tǒng)設(shè)計包含的不確定因素的特性及其對系統(tǒng)優(yōu)化目標和約束條件的影響。將不確定因素的表達分成兩類:基于時間變化表達和基于發(fā)生概率表達。對基于時間變化表達的因素，轉(zhuǎn)化為多周期問題進行處理;對外部工藝過程變化引起的汽電需求不確定波動等基于發(fā)生概率表達的因素，應(yīng)用隨機規(guī)劃策略補償不確定參數(shù)的實現(xiàn)可能引起的約束背離。建立多周期帶補償?shù)碾S機規(guī)劃MILP模型對蒸汽動力系統(tǒng)進行設(shè)計優(yōu)化。然后，在此基礎(chǔ)上

3、，同時考慮蒸汽過熱度來優(yōu)化蒸汽參數(shù)的選擇、設(shè)備選擇和各設(shè)備的操作負荷。并通過案例來分析過熱度對蒸汽動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置和性能的影響。此外，將污染物排放納入蒸汽動力系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化中，從而在系統(tǒng)設(shè)計中選擇最優(yōu)燃料，實現(xiàn)經(jīng)濟成本和環(huán)境影響的最佳權(quán)衡。
　　案例研究表明:本文提出的多周期帶補償?shù)碾S機規(guī)劃(MP-SPR)方法是一種確定設(shè)備尺寸、操作負荷和系統(tǒng)運行工況的有效工具。對不確定因素采取隨機規(guī)劃策略，通過調(diào)節(jié)決策和懲罰不足協(xié)調(diào)運行的補償方

4、式來指導操作，使調(diào)度調(diào)節(jié)更加合理，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)和操作的同時優(yōu)化，將年操作費用降低了9.51％，年投資費用降低了4.57％。與傳統(tǒng)確定性方法相比，MP-SPR方法不僅能應(yīng)對各種汽電需求的不確定變化，同時保證了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行和經(jīng)濟效益最優(yōu)，提出的設(shè)計方案使年總費用降低了8.72％。
　　蒸汽過熱度會影響蒸汽動力系統(tǒng)的性能，如蒸汽分配以及產(chǎn)電量等。在系統(tǒng)設(shè)計中，它還會影響設(shè)備選擇以及各設(shè)備尺寸等。在適當?shù)倪^熱度范圍內(nèi)，當改變高壓蒸汽過