专利类型：

发明公开

申请(专利)号：

CN202411891624.7

申请日：

2024-12-20

申请公布号：

CN119761034A

申请公布日：

2025-04-04

申请人：

东北大学

地址：

110819 辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号

发明人：

唐立新; 郎劲; 赵胜楠; 张颜颜; 夏瑞东; 许文涛

专辑：

信息科技

专题：

计算机软件及计算机应用

主分类号：

G06F30/20

分类号：

G06F30/20;G06Q10/0631;G06Q50/04;G06F111/04

国省代码：

21

页数：

26

代理机构：

沈阳东大知识产权代理有限公司

代理人：

李梁

主权项：

1.一种钢铁企业氧气系统优化调度模型构建及求解方法,其特征在于,包括：步骤1：建立钢铁企业氧气系统的优化调度模型,并考虑生产实际约束条件,所述优化调度模型包括生产实际约束条件和优化氧气系统的目标函数,所述生产实际约束条件包括空分机组和气化器机组的氧气产量上下限约束、空分机组和气化器机组的爬坡约束、空分机组开关机约束、储存系统相关约束和氧气系统物料平衡约束；步骤2：通过拉格朗日乘子向量{λ-t},{μ-t},将氧气系统物料平衡约束松弛到目标函数中,生成拉格朗日松弛问题,并记为(LR),构建拉格朗日对偶问题,记为(LD),所述拉格朗日对偶问题为拉格朗日松弛问题的最大值；对于给定的乘子向量{λ-t},{μ-t},将拉格朗日松弛问题(LR)分解为空分机组子问题、气化器机组子问题和存储系统子问题；步骤3：计算空分机组子问题、气化器机组子问题和存储系统子问题的解,进而得到调度计划表,所述调度计划表包括空分机组和气化器机组的开关机时间,以及空分机组的气态氧气的产量和液态氧气的产量,以及气化器机组的气态氧气的产量；步骤3.1：设置初始迭代次数、λ-t,μ-t的初始值和迭代次数最大值,对拉格朗日对偶问题的对偶函数值进行初始化,将初始迭代次数作为当前迭代次数,将λ-t的初始值作为λ-t的当前值,将μ-t的初始值作为μ-t当前值,将初始的拉格朗日对偶问题的对偶函数值作为拉格朗日对偶问题的当前对偶函数值；步骤3.2：求解空分机组子问题、气化器机组子问题和存储系统子问题；步骤3.3：将空分机组子问题的解、气化器机组子问题的解和存储系统子问题的解作为拉格朗日松弛问题的解,进而计算拉格朗日松弛问题的数值,在当前迭代次数的松弛问题的数值和当前对偶函数值中,获取数值最大的一个作为新的当前对偶函数值,并将新的当前对偶函数值作为目标函数的下界；步骤3.4：在设定好调度时间的情况下,将拉格朗日松弛问题的解作为初始解,采用启发式算法将初始解转化为优化调度模型的可行解,以获得空分机组和气化器机组的启停序列；步骤3.5：根据所述启停序列,使用GUROBI建立模型并求解,得到当前迭代次数下的调度计划表；步骤3.6：根据可行解和目标函数,计算目标函数值,将目标函数值作为目标函数的上界；步骤3.7：计算当前迭代次数k的对偶间隙GAP,判断对偶间隙GAP是否小于预设阈值,在对偶间隙GAP小于设定值的情况下,输出当前迭代次数下的调度计划表；在对偶间隙GAP不小于设定值的情况下,执行步骤3.8；步骤3.8：判断当前迭代次数是否小于或等于迭代次数最大值,在当前迭代次数大于迭代次数最大值的情况下,输出当前迭代次数下的调度计划表；在当前迭代次数小于或等于迭代次数最大值的情况下,当前迭代次数加一,并执行步骤3.9；步骤3.9：采用次梯度算法,对拉格朗日乘子进行更新,返回执行步骤3.2。

摘要：

本发明提供了一种钢铁企业氧气系统优化调度模型构建及求解方法,涉及工业信息技术领域,建立了钢铁企业氧气系统优化调度模型,考虑了氧气需求约束、机组生产工艺约束、最小开关机时间约束和爬坡约束。该模型决策每个时段内各机组的生产运行状态及氧气产量,以降低氧气系统总运行成本。根据模型特点,设计了拉格朗日松弛算法进行求解。该方法通过拉格朗日乘子将物料平衡约束松弛到目标函数中,将原问题分解为空分机组子问题、气化器机组子问题和存储系统子问题。为了加快子问题求解速度,提出了最优性质加速策略,设计了次梯度算法,并提出了乘子更新策略。本发明可以显著降低氧气的放散,降低氧气系统生产运行费用,保证氧气系统安全稳定运行。