炼厂生产加工方案优化文献综述

2020-04-22 07:04

1．目的及意义

炼厂作为连接上游源点以及下游市场的关键枢纽，承载着油品的供应任务 [1-2] 。炼厂的生产储运过程
是典型的混合生产过程系统，整个生产过程从原油进厂开始，经过原油罐区的存储和混合，由生产装置加工处理后，在成品油罐区调和生成成品油并存储，最后输送至用户。炼厂调度的任务即是利用有限的生产设备，解决生产过程中对各油品需求在时间及数量上的矛盾 [3] 。科学的炼厂管理有利于提高生产效率，增加炼厂的经济效益 [4] 。炼厂生产调度优化即是在已知当前生产和运营约束的前提下，制定合理的原油卸载、加工及成品油外输等方案，使整个周期内的运行费用最低或经济效益最高 [5] 。该调度优化问题主要包括原油调度优化、生产装置调度优化、调和调度优化，均是多约束、多目标、随机不确定优化问题 [6-7] 。由于炼厂生产工艺较为复杂，操作方式繁多，再加上炼厂内各个油罐或装置之间的操作计划相互影响，使得求解此类优化问题十分困难。此外，调度规模的增加会给炼厂生产调度优化带来“维数灾难”的问题。因此，如何有效地解决大规模炼厂生产调度问题，制定出更加高效可行的炼厂生产调度计划，实现对炼厂的科学管理显得十分重要。在此，详细调研了炼厂生产调度优化的主要模型，尤其是对近年来国内外主要研究成果进行了深入分析，从模型的确定性和求解方法出发，剖析了不同时间表达法和不同调度模式下的模型特点，总结了求解炼厂生产调度优化问题的常用算法及其优缺点。

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2. 研究的基本内容与方案

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按照炼厂生产调度优化模型参数的确定性，可将已有的研究成果分为确定性调度和不确定性调度。

1.1　确定性调度确定性炼厂生产调度优化模型是研究炼厂生产调度的基础，而时间表达是影响其模型结构的关键因素，因此，可基于时间表达法对确定性模型进行分类。

炼厂生产调度过程是一个连续过程，为了方便建模求解，一般将连续的调度过程分割成一些时间间隔，再对其按照批处理过程的调度方法建立模型进行求解 [8-9] 。

炼厂生产调度模型的时间表达方式主要分为离散时间表达和连续时间表达。

1.1.1　离散时间表达离散时间表达将调度周期分成若干指定长度的时间窗，调度事件的开始或结束仅在分割时间窗的时间节点上发生 [10] 。

基于该表达方式建立的模型简单易观，易于表达各种生产工艺约束，模型构建难度较低。

Li 等 [11] 首先提出了一个原油炼厂生产调度的离散时间的混合整数非线性规划（Mixed-Integer NonlinearProgramming，MINLP）模型，并将其分解成两个混合整数规划（Mixed-Integer Programming，MIP）模型和一个非线性规划（Nonlinear Programming，NLP）模型进行求解，大幅减少了二元变量的规模，提高了计算速度。

Rejowski 等 [12] 考虑管道运输中混油约束，利用离散时间表达法建立混合整数线性规划（Mixed-IntegerLinear Programming，MILP）模型，求解最低的炼油厂存储费用和管道运营成本。

李亚平等 [13] 将生产周期分为若干小周期，建立了原油储运调度和调和优化一
体化模型，实现炼厂的多周期生产调度优化。

尽管上述文献体现了离散时间表达法在解决非线性问题时的
优越性，但由于离散时间表达只是对实际时间的近似，因此时间步长取值的合理性是求解模型的关键 [14] 。

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