《流程工業生產與能源調度集成最佳化研究》是依託東北大學，由張顏顏擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：流程工業生產與能源調度集成最佳化研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張顏顏
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本課題針對我國流程工業生產管理中生產與能源調度方案分開制定導致能耗大、成本高、資源利用率低的問題，提出並進行生產與能源調度的集成最佳化研究，探索生產過程中同時最佳化生產和能源指標的新型協調調度問題的建模、最最佳化與智慧型最佳化方法，並以高能耗的煉鋼生產為背景進行套用研究。與傳統的生產調度與能源調度分開研究不同，本項目通過從能源介質作為生產調度的約束、能源介質消耗和生產調度費用同時最小化兩個不同的視角研究生產與能源的集成調度。研究內容包括：生產與單一介質、多介質能源的協調調度，考慮能源供應能力約束的生產調度，基於ADP的能源消耗參數辨識，帶有需求時變特徵的能源介質動態調度。對所提煉出的新型生產與能源集成調度進行研究，將豐富現有的生產調度理論與方法；生產與能源協調調度方法在以鋼鐵為代表的流程工業生產中進行套用研究，將有助於高能耗流程工業提高能源利用率，降低生產與能源成本，實現生產與能源系統的全局最佳化。
結題摘要
本課題在執行期間，針對我國流程工業生產管理中生產與能源調度方案分開制定導致能耗大、成本高、資源利用率低的問題，緊密結合鋼鐵生產與能源系統的實際需求，考慮生產與能源系統之間的強耦合性，能源需求和消耗的動態特徵，提煉出多個層次的關鍵科學問題，建立了多個原創性的數據模型和數學規劃模型，開發了統計學、最最佳化、智慧型最佳化等算法，解決了鋼鐵企業能源機理分析、參數辨識、能源消耗關係解析、能源最佳化配置等一系列關鍵問題，並採用鋼鐵企業實際數據進行了實驗驗證。具體研究成果包括：（1）流程工業生產與能源系統機理分析和能源消耗參數辨識研究，採用統計學建模方法和卡爾曼濾波方法，實現了流程工業產品能耗的精細化計量，針對鋼鐵企業生產過程複雜、機理模型未知、能源轉換非線性的特點，提出了基於最小二乘支持向量機和差分進化算法的能源預測方法；（2）鋼鐵企業多介質多工序的能源調度研究，包括生產過程中能源最佳化配置動態建模方法研究，採用基於VCG-Kelly機制的博弈論方法解決了以電能為代表的單一能源介質調度問題，研究了基於Benders分解算法的多種能源介質、可替換介質的多工序生產調度問題，並設計了有效不等式、不聚合Benders割、Pareto-最優割以及降維等策略對Benders算法進行改進。（3）考慮多目標特徵和能源需求、供應具有時變特徵的生產與多能源協調調度問題研究，包括考慮多目標和約束軟處理技術的能源介質調度問題研究，基於ADP算法的需求帶有時變特徵的能源介質動態調度研究，並從巨觀角度對區域經濟的單位國民生產總值的能耗影響因素進行了解析研究。從高能耗鋼鐵企業生產和能源系統中提煉出新型生產與能源集成調度並進行研究，研究成果將豐富現有的生產調度理論與方法，有助於高能耗流程工業提高能源利用率，降低生產與能源成本，實現生產與能源系統的全局最佳化，並對於用數據解析技術和最佳化理論提升能源密集型企業能源管理水平起到推動作用。
