一种基于石化企业的抗干扰原油调度方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于石化企业的抗干扰原油调度方法，包括：步骤1，建立基于连续时间策略的原油调度优化模型；步骤2，基于所述的原油调度优化模型，定义原油罐区仿真实体以及参数信息；步骤3，基于所述的原油调度优化模型、仿真实体以及参数信息，得到正常工况下所需的原油调度方案，并配置仿真；步骤4，定义不确定干扰的数学模型约束，依据实际情况引入不确定干扰；步骤5，基于引入的不确定干扰，仿真并调整原油调度优化模型，得到优化后的原油调度方案。本发明基通过仿真调整验证，能够节省优化计算和仿真计算的时间和计算机资源，从而提升原油调度生产信息的获取效率，应对各种实际操作不确定干扰，最终促进原油调度生产的效果提升。
【专利说明】
-种基于石化企业的抗干扰原油调度方法
技术领域
[0001] 本发明设及流程工业的生产调度领域，具体设及一种基于石化企业的抗干扰原油 调度方法。
【背景技术】
[0002] 在日益激烈的国际市场环境中，石化企业需要通过各种技术手段追求企业整体利 润的提高，增加生产效率，降低成本保证企业生产过程的稳定进行。
[0003] 在具体的调度与优化研究过程中，大多数工作都是围绕着参数已知的确定性优化 模型展开，而在实际工厂中许多不确定性是随着调度过程一起产生的。因此，在实际的生产 过程中，应对不确定的干扰并针对性提出调度方法，成了提升企业生产效率的重点突破方 向之一。
[0004] Khor等人在《Two-stage stochastic programming with fixed recourse via scenario planning with economic and operational risk management for petroleum refinery planning under unce;rtainty》一文中提出一种混合随机规划的方法用于解决 炼油厂计划过程中的不确定，该混合随机规划的方法是一种两阶段的随机规划问题，并同 时可W通过将整数变量放于第一阶段，连续变量放于第二阶段的处理方式拓展为多阶段的 随机规划问题。
[0005] Li等人在《A Comparative Theoretical and Computational Study on Robust Counterpart Optimization: III. Improving the Quality of Robust Solutions》一文中 采用了鲁棒集合的方式来描述不确定性，并同时考虑解的鲁棒性和最优性，并将鲁棒优化 的方法用于解决机会约束问题等，从而在理论层面提供了一种讨论石化企业不确定性研究 的方法和思路。
[0006] Pinto等人在《Mixed-Integer Programming Approach for Short-Term Crude Oil Scheduling》一文中指出了建立原油库存管理的方法，并建立了基于连续时间的原有 管理库存模型。
[0007] 公开号为CN104008431A的中国发明专利文献《一种原油罐区调度方法》公开了一 种具体的原油罐区调度方法，该方法考虑了在罐区设备和管线实时状态等约束条件下，支 持指定必经设备，支持指定不能经过的设备，W最短路径为优化目标，寻找最优作业路径。 [000引公开号为CN103984990A的中国发明专利文献《基于炼油厂全厂调度离散时间建模 方法》公开了一种基于炼油厂全厂调度离散时间建模方法，该方法把整个炼油厂系统划分 为原油供应、炼油生产、成品油调和交付=个部分，基于离散时间，从生产装置的运行模式、 生产装置运行模式的过渡过程的角度进行建模，基于炼油企业的多品种成品油生产调度中 模式切换与过渡过程的离散时间最优化操作控制，给出了炼油厂全厂调度控制，构建可实 现生产过程的生产成本和物料存储的成本费用W及违反订单惩罚最小化的一种调度模型。
[0009]公开号为CN101286065的中国发明专利文献《一种原油渗炼多周期优化的原油调 合调度方法》公开了一种原油渗炼多周期优化的原油调合调度方法，归纳出问题的数学模 型;针对由问题归结出的非线性混合整数规划模型，利用高效混合求解策略得到问题的满 意解。
[0010] 现有的一些研究大多基于离散时间构建模型，离散时间模型通常需要将时间分成 相等间隔的周期，当时间粒度较细时，很容易造成模型规模过大，而连续时间构建的模型针 对具体装置的具体调度事件，选择任意的时间点开始作业，和实际操作过程更加匹配也更 为精细。因此，现有的基于离散时间的调度模型往往具有较大的偏差，进而导致模型求解结 果不能符合生产实际的客观需求。因此基于连续时间模型下提出针对不确定性的原油调度 方法具有重要意义。
【发明内容】
[0011] 针对现有的石化企业原油调度建模与仿真方法和系统中存在的不足与缺陷，本发 明提供了一种基于装置级事件的连续时间模型，并能够应对原油调度过程中的不确定性干 扰的基于石化企业的抗干扰原油调度方法，该方法建立了石化企业原油罐区的调度模型， 并将原油调度中典型的不确定性干扰条件考虑在内，综合提出一种基于连续时间建模的再 调度策略，并基于仿真模型进行验证。
[0012] -种基于石化企业的抗干扰原油调度方法，包括：
[0013] 步骤1，建立基于连续时间策略的原油调度优化模型；
[0014] 步骤2,基于所述的原油调度优化模型，定义原油罐区仿真实体W及参数信息；
[0015] 步骤3,基于所述的原油调度优化模型、仿真实体W及参数信息，得到正常工况下 所需的原油调度方案，并配置仿真；
[0016] 步骤4,定义不确定干扰的数学模型，依据实际情况引入不确定干扰；
[0017] 步骤5,基于引入的不确定干扰，仿真并调整原油调度优化模型，得到优化后的原 油调度方案。
[0018] 作为优选，步骤1中的原油调度优化模型，具体包括：
[0019] a、原油运输油轮的物料平衡模型：每一个连续时间区间内，原油油轮的卸载总量 等于原油油轮的初始运载量；
[0020] b、原油罐区储罐和调和罐的物料约束模型：每一个连续时间区间的结束时刻点， 储罐的原油存量等于初始时刻的原油初始量加上油轮卸载到该储罐的原油量；
[0021] C、计算原油调度原油卸载过程中的原油组分浓度时，设定每个油轮中储罐的原油 浓度稳定不变；
[0022] d、原油储罐和调和罐中组分浓度的变化模型；
[0023] e、原油调度罐区不同储罐的不同原油关键组分浓度的上下限约束；
[0024] f、混合原油的组分浓度满足常减压装置的加工操作要求；
[0025] g、所有储罐的原油储量保持在去储量的安全上下限范围内；
[0026] h、确定原油调度的总需求，在调度的时间周期内，原油调度的总需求大于等于所 有常减压装置的原油需求总和；
[0027] i、原油调度优化模型的优化目标是使整个原油调度过程中的操作总成本最小。
[0028] 油轮卸载原油的操作成本、油轮在海中等待的成本、常减压装置的切换成本、原油 再罐区中的库存成本加和后得到操作总成本，表达式如下：
[0029] 操作总成本=油轮卸载原油的操作成本+油轮在海中等待的成本+常减压装置的 切换成本+原油再罐区中的库存成本。
[0030] 步骤1中的原油调度优化模型采用现有技术中的模型，步骤3中计算得到的为粗略 的原油调度方案，需要通过引入不确定干扰进一步进行优化。
[0031] 作为优选，原油罐区仿真实体W及参数信息，具体包括：
[0032] A、油轮实体:包括油轮的到达时间、油轮的停泊成本、能够运输的目的储罐、运输 的原油种类、原油质量；
[0033] B、储罐实体:包括储罐容量、储罐存放的原油种类、储罐的关键组分浓度上下限、 当前储罐的库存量、将要输入W及输出的原油量；
[0034] C、调和罐实体:包括调和罐容量、关键组分的上下限、连接的市场需求、输入W及 输出的混合油量；
[0035] D、市场需求实体：包括需求信息（包括需求的物料总量W及所需物料的质量要 求）、特定需求的开始时间、需求的结束时间。
[0036] 作为优选，步骤3中的仿真过程具体包括W下步骤：
[0037] 步骤3-1，将原油调度罐区的信息进行初始化设定，确定所有装置的初始状态；
[0038] 步骤3-2,根据所述的原油调度优化模型，计算得到初始原油调度方案，将该初始 原油调度方案作为仿真的初始信息；
[0039] 步骤3-3,计算得到所有仿真实体的属性和数据信息并进行配置。
[0040] 作为优选，步骤4中，所述不确定干扰的数学模型（即不确定性参数的估计模型）， 具体包括:组分浓度大小的不确定性及组分浓度范围的估计方程；
[0041] 所述不确定干扰包括下列情况中的至少一种：
[0042] 需求不确定性:需求波动的时间、波动的幅度、需求波动对应的CDU装置；
[0043] 罐区装置不确定性：不可用的储罐、不可用的调和罐、W及对应的不可用时间区 间；
[0044] 油轮供应不确定性:油轮到港延迟W及延迟时间；
[0045] 运输过程不确定性:管道连接不可用时设及的连接装置W及不可用时间段、管道 运输负荷降低时设及的连接装置W及降低发生的时间段。
[0046] 运输过程不确定性包括两种情况，分别为管道连接不可用何管道运输负荷降低， 运两种情况中的任意一种都可W单独作为运输过程不确定性引入优化模型中。
[0047] 作为优选，步骤5具体包括：
[0048] 步骤5-1，基于引入的不确定性干扰，对步骤1中的原油调度优化模型进行调整；
[0049] 步骤5-2，确定原油再调度仿真过程：
[0050] 步骤5-3,仿真不确定性下的原调度方案，并基于仿真结果优化计算调整后的原油 调度模型得到新的原油调度方案。
[0051] 作为优选，步骤5-1具体包括：
[0052] 步骤5-1-1，修改如下约束中的若干项：油轮物料约束（即原油运输油轮的物料平 衡模型）、库存约束（即原油罐区储罐和调和罐的物料约束模型）、组分浓度约束（即组分浓 度的变化模型）、组分上下限约束和库存上下限约束、罐区操作时间顺序和逻辑约束；
[0053] 步骤5-1-2,增加不确定干扰状态约束的数学模型；
[0054] 步骤5-1-3，增加一致性约束，并重新调整优化目标方程。
[0055] 本发明提供的基于石化企业的抗干扰原油调度方法中，首先建立了石化企业原油 调度的连续时间优化模型，能够粗略地计算原油罐区调度的粗略信息，进而建立原油罐区 的仿真实体，并确定仿真流程和框架，最后引入不确定性干扰，用于模拟原油调度过程中可 能出现的不确定影响，最后通过仿真验证调整反馈优化模型，在新的不确定性条件下可W 计算确定更加准确和具体的原油调度生产信息，应对各种不确定性干扰。
[0056] 与现有的技术相比，本发明基于连续时间模型和再调度的策略，能够节省优化计 算的时间和计算机资源，从而提升原油调度生产信息的获取效率，应对各种实际操作不确 定干扰，最终促进原油调度生产的效果提升。
【附图说明】
[0057] 图1为本发明基于石化企业的抗干扰原油调度方法的流程图；
[0058] 图2为实施例的研究对象原油卸载和炼油厂罐区拓扑结构；
[0059] 图3为实施例在没有不确定性干扰时原油的初始调度方案图；
[0060] 图4为实施例在没有不确定性干扰时5个储罐的调度生产信息图；
[0061 ]图5是实施例在没有不确定性干扰时3个调和罐的调度生产信息图；
[0062] 图6是实施例在不确定性干扰条件下再调度的仿真算法框架和流程示意图；
[0063] 图7是实施例在储罐不可用干扰下再调度和仿真得到的调度方案图；
[0064] 图8是实施例在储罐不可用干扰下再调度和仿真得到的5个储罐的生产信息图。
【具体实施方式】
[0065] W下结合附图对本发明进行进一步的阐述和说明。
[0066] 调度方法的流程图如图1所示，包括如下步骤：
[0067] 步骤(1):建立原油罐区调度的优化模型，具体操作如下：
[0068] 给定运输油轮的物料平衡条件如下：
[0069] …
[0070] (2)
[007。 （3)
[0072] 公式（1)表示所有调度过程中，每一个连续时间模型区间的油轮卸载量总和等于 油轮的初始运载量;公式(2)-(3)给出了每一个连续时间段的油轮在开始时刻的物料量和 卸载的原油总量之间的关系。
[0073] 给出原油罐区储罐和调和罐的物料约束模型如下：
[0074] W
[00 对 （5)
[0076] (6)
[0077] (7)
[0078] 公式(4)-(7)给出了储罐和调和罐的物料约束，表示:每一个连续时间点的结束时 刻的储罐原油量等于初始时刻的原油量减去流出的原油量加上原油卸载到该储罐的油量。
[0079] 计算原油调度原油卸载过程中的原油组分浓度的变化情况，一般地，假设每个油 轮中储罐的原油浓度稳定不变，具体的数学模型如下：
[0080]
(8)
[0081] 公式(8)对游轮的原油卸载过程中的组分浓度进行了说明和限制。
[0082] 给出原油储罐和调和罐中的组分浓度的变化模型如下：
[0083] (9)
[0084] (10)
[0085] 公式(9)和（10)给出了在储罐和调和罐中的组分浓度的计算公式。
[0086] 给出原油调度罐区不同储罐的不同原油关键组分浓度的上下限约束如下：
[0087] (11)
[008引 i(CDU)的加工操作要求如下：
[0089] (12)
[0090] 给出所有储罐的原油储量保持在储量的安全上下限如下：
[0091] (13)
[oow] (14)
[0093] 给出原油调度的总需求，在调度的时间周期内，其原油调度的总需求大于等于所 有常减压装置的原油需求总和。具体的数学模型如下：
[0094]
(巧）
[00%]公式（15)给出了原油调度的需求公式，要求在调度周期内所有运输到常减压装置 对应的混合原油需要满足每一个常减压装置对应的总需求。
[0096] 原油调度优化模型的优化目标是使整个原油调度过程中的操作总成本最小化，其 具体的数学表达式如下：
[0097]
仙）
[0098] 公式（16)中第一项是油轮卸载原油的操作成本，第二项是在海中等待的成本，第 =项是CDU装置的切换成本，最后两项则用事件时间中的罐区平均库存近似代表库存成本。
[0099] 步骤(2):确定罐区仿真实体及其数据信息，仿真实体包括:油轮实体，储罐实体， 调和罐实体W及市场需求实体。
[0100] 本实施例包括S艘油轮，五个储罐(分别为STK-OO1、STK-002、STK-003、STK-004、 STK-005)，S个调和罐(分别为CTK-OO1、CTK-002、CTK-003)，两个CDU(分别为CDUl和CDU2)， 总的调度时长为30天。考虑含硫量为关键组分浓度，油轮1，油轮2,油轮3的装载储量分别为 5000吨，5000吨，6000吨，S艘油轮的到港时间分别为第1天，第10天，第16天。3个调和罐混 合形成巧巾混合原油X，Y，ZXDU在整个调度时间周期内，要不间断的加工混合油X，Y，Z。
[0101] W上实体构成的原油卸载和炼油厂罐区拓扑结构如图2所示，W上实体相应的数 据参数如表1所示：
[0102] 表1
[0103]
[0105] 步骤(3):确定仿真流程和步骤，具体包括：
[0106] (3-1)将原油调度罐区的信息进行初始化设定，所有的原油储罐和调和罐的初始 库存见表1;
[0107] (3-2)计算所述的原油调度优化模型，得到原始的原油调度操作方案，运里用操作 甘特图的形式对调度方案进行显示，初始调度方案图如图3所示。在图3中，il，i2，i3分别代 表了对应的油轮1，油轮2，油轮3 dSI，S2，S3，S4，S5分别代表了储罐1到储罐5，Cl，C2，C3则代 表了调合罐1到调合罐3，CDU1和CDU2即常减压装置1和常减压装置2。图左侧的装置符号为 调度任务的运输的源装置，调度甘特图横线上的S2:600代表了向目的装置S2(储罐2) W平 均600吨每天的速度运输物料，同样若左侧对应目的装置为C2(调合罐2)，横线上示意为 CDU2:250即表示从调合罐2向常减压装置2 W平均250吨每天的速度输送原油。
[0108] (3-3)将优化模型求解得到的初始调度方案作为仿真过程中的初始状态，计算获 取全部罐区的调度信息。5个储罐调度生产信息如图4所示，3个调和罐的调度生产信息如图 5所示。
[0109] 步骤(4):确定不确定性干扰的数学模型，并引入不确定干扰，具体如下：
[0110] 确定不确定干扰的数学模型，即不确定性参数的估计模型，特别地，运里指组分浓 度大小的不确定性及其范围估计方程。具体的模型建立如下：
[0111] 在仿真过程中，记录当前不确定性问题发生的时刻te时，上一个全局仿真节点化 的罐区状态，包括所有的储罐库存量Vss, tp，调和罐库存量VcE,tp，油轮当前剩余原油的状态 Vvi,tp，组分浓度PSs,p,tp，当前罐区所有节点的操作指令。
[0112] 当不确定的干扰发生在te时刻时，下一个全局仿真节点为tn，te时刻储罐的组分 浓度通过下式进行计算：
[0113] 巧
[0114]
[0115]
[0116]
[0117]
[011 引
[0119]
[0120] 对于储罐来说油轮输送原油的组分浓度在运输过程中基本保持不变，通过式(23) 计算得到，化到te时刻的总的流量化i, S, te。
[0121]
(23)
[0122] 从而可 W 计算得到化 i,s,tePVi,p =化？1,3,。,*6，的'￡/，3￡8,9￡?，1日￡了6，其中佔是 下一个仿真节点的时刻。
[0123] 由于化为上一个全局仿真时间点，当进行到不确定性干扰发生时刻te，化时刻的 储罐组分浓度是已知的，同样得到化s,c,te，此外，在实际现场的流量数据仍然存在一定的偏 差，通过现场实际检测数据和历史统计偏差，可W得到对应数据的最大最小可能偏差范围
[0124] 最后通过式（24)-式（25)可W计算得到当前时刻的组分浓度PSs,p,te。
(24) (25)
[0128] 本实施案例中引入的不确定性为储罐不可用的不确定性干扰。
[0129] 本次储罐不可用的不确定干扰具体为:储罐5在第11.1天开始到15.1天结束时不 可用。
[0130] 步骤(5):当储罐不可用的不确定干扰发生之后，重新安排生产的调度计划。步骤 (5)具体操作方式如下：
[0131] (5-1-1):基于储罐不可用的不确定性干扰，对组分浓度约束条件进行修改和调 整，当前时刻的组分浓度需要重新进行估计，具体估算的公式如下：
[0132] (26)
[0133] (巧）
[0134] 同时，原油油轮的总的物料平衡公式和原本保持一致，初始时刻的原油油轮的物 料储量认为是不确定发生时刻的储罐的物料量;罐区调度中的储罐和调和罐的物料平衡和 原公式一致，储罐中的初始状态为不确定干扰发生时的库存状态；当不确定性干扰发生之 后，储罐的库存和组分上下限约束不发生改变;时间顺序约束的公式保持不变，并且需要设 置新的干扰发生时刻的时间点为当前干扰发生时刻的时间点。上述不确定发生时刻具体指 11.1 天。
[0135] (5-1-2)增加不确定干扰状态约束如下：
[0136] 针对储罐或者调和罐不可用的状态或者某一段连接装置之间的运输不可用的状 态，分别添加式(28)~式(33)到原模型中，其中unTs、unTf分别为出现问题的开始时间和结 束时间，1^^1,3,*，1^^3,。,*和1^^。,。,*分别是二元变量。下面式子表明，如果储罐可用或者装置可 W连接，比如WVi,s,t=l，那么该操作的时间窗必然在该不可行时间之前UVi,s,t=l或者在该 不可行时间之后UViAt = O,具体的公式如下：
[0137] (28)
[0138] (29)
[0139] (30)
[0140] Tfs,c,t^unTs+H(2-wvs,c,t-uvs,c,t),sGS,cGC,tGT (31)
[0141] Tsc,u,t^unTf-H(l-wvc,u,t-uvc,u,t),cGC,uGU,tGT (32)
[0142] Tfc,u,t^unTs+H(2-wvc,u,t-uvc,u,t),cGC,uGU,tGT (33)
[0143] (5-1-3)增加一致性约束如下：
[0144] 假设当干扰发生时正在执行的运输方案为WVa,M = WVEa,b，t= I，其中参数WVEa,M 是当前时刻正在执行的调度方案。为了保证新时刻的初始方案和原方案尽可能保证不发生 偏移，将对应的惩罚项WVPa, b-WVa, b, t，t = 1 W及WVa, b, t-WVNa, b，t = 1加入到目标函数中。其中 原本正在执行的方案表示为参数WVPa,b = l，没有执行的方案WVNa,b = 0。
[0145] 将原本的调度指令的流量控制在一定的范围之内，式（34)则用来进行对应的处 理，参数AFLa, b,t为允许的流景偏差范围，可W在目标函数中进行惩罚W减少偏差。
[0146]
(34)
[0147] 为了尽可能和原本的调度方案保持一致，对初始时刻调度方案的开始时间结束时 间也进行对应的控制，因为t = l，所W开始时刻都为干扰发生时刻Ts〇a,b = te，运部分约束 如式(35)-(38)所示。
[0148] (35)
[0149] 36)
[0150]
[0151]
[0152] 式(39) - (42)中二元变量XVa, b, t用来表征新的时间窗下，有一个时间窗t覆盖了原 本的调度指令，那么当运个时间窗产生时，WVa, b, t = 1能够被执行。
[0153]
[0154] (40)
[0155] (41》
[0156] ........... _
[0157] 增加上述约束条件后，对优化目标方程进行调整，得到的调整后的新的目标方程 函数为：
[015引
巧)
[0159] 式(43)中前五项同原目标函数式（16)，其中最后两项为新增加的对方案一致的偏 差惩罚。
[0160] (5-2)确定原油再调度仿真算法框架和流程，具体如下：
[0161] (5-2-1)根据具体的罐区对象初始化对象和参数；
[0162] (5-2-2)生成原始的调度模型，并求解得到初始的调度方案；
[0163] (5-2-3)将初始调度方案配置成仿真模型，同时启动参数不确定性生成模块，进行 仿真；
[0164] (5-2-4)当仿真过程发生对应不确定干扰时采用结合启发式方案的再优化模型， 作为当前仿真方案的代理模型；
[0165] (5-2-5)求解代理模型的得到新调度方案，并输入原仿真平台继续仿真；
[0166] (5-2-6)调度指令仿真结束。
[0167] 该再调度流程通过图6进行说明。
[0168] (5-3)最后优化得到再调度的生产信息，运里对再调度的生产过程和调度生产信 息进行说明如下：
[0169] 原始调度图中可W发现，受到影响的操作有油轮2从第11.32天到15.66天期间向 储罐5卸载原油，储罐5在11.32天到15.66天期间向调和罐3输送原油。在干扰发生时，储罐3 正在向调和罐2输送原油，调和罐3正在向CDU 2输送原油，调和罐1正在向CDU2输送原油。尽 可能保持中断发生时，罐区内的操作保持稳定平衡。利用再调度仿真程序对当前时刻的罐 区状态进行估计，得到当前时刻各个罐的组分浓度为储罐1:0.0307-0.031，储罐2:0.03，储 罐3:0.05，储罐4:0.062-0.063,储罐5:0.061。调和罐1:0.0307-0.032,调和罐2:0.0471- 0.0492，调和罐3:0.055。重新配置再优化程序，引入储罐5的不可用约束，设置终止的GAP为 0,最后求解时间为73秒。具体的调度生产方案W甘特图的方式展示，见图7。同样在图7中， il，i2，i3分别代表了对应的油轮1，油轮2，油轮3。
[0170] Sl，S2，S3，S4，S5分别代表了储罐巧Ij储罐5 ,Cl，C2，C3则代表了调合罐巧Ij调合罐 3，CDUl和CDU2即常减压装置1和常减压装置2。具体的调度任务示意方式同图3。
[0171] 对比原调度方案可W看到11.1天发生故障之后，当前的正在执行的方案持续了一 段时间后停止，因为储罐5不可用带来的较大影响，使得后续的调度方案基本都发生了较大 的偏差。比如由于储罐5不能够向调和罐3输送原油，调和罐3在当前时刻的库存量仅为1610 吨，很快就会低于安全下限，因此调和罐的方案被修正，而为了让常减压装置能够连续不断 加工而没有停工的危险，调和罐1在11.1到12天之间同时向常减压装置1和常减压装置2输 送原油。此外可W看到，由于储罐5不可用，油轮2只能向储罐1输送部分原油，并且由于储罐 5的原油不足，使得油轮3向储罐5卸载原油的调度指令被提前，五个原油储罐的原油储量变 化情况见图8。
[0172] 本实施例中的参数和变量定义如下：
[0173] (1)集合
[0174] tGT:调度周期的时间窗，由t索引；
[0175] iEl:到港的油轮，由读引；
[0176] te:干扰发生的时刻；
[0177] sES:储罐，由读引；
[017引 CEC:调和罐，由C索引；
[0179] UGU:常减压装置，由U索引；
[0180] pEP:组分，由P索引；
[0181] mGM:混合原油，由m索引；
[01剧 cGCm:对应调合出混合原油m的调和罐，由C索引；
[0183] aGAs:用来表达连接装置的输出源节点的装置，比如为油轮i或储罐S或调和罐C;
[0184] bGBd:用来表达连接装置的输入目的节点的装置，比如为储罐S或调和罐C或常减 压U;
[0185] abGCN:用于表达不同装置间的连接关系；
[0186] Cseai:油轮i的等待成本；
[0187] Cset:常减压装置的事件操作切换成本；
[0188] 化i:油轮i卸载原油的成本；
[0189] Cinvss:储罐S的库存成本；
[0190] Cinvc。:调和罐C的库存成本；
[0191] (2)参数
[0192] ^^"%油轮1的调度周期初始库存；
[0193] 松!""；储罐S的初始库存；
[0194] :调和罐C的初始库存；
[01巧]:储罐S的最小库存安全下限；
[0196] 调和罐C的最小库存安全下限；
[0197] 防;'：储罐S的最大库存上限；
[019引心调和罐C的最大库存上限；
[0199] PVi,P:油轮i的组分P的浓度；
[0200] 尸义，；储罐S中组分P的浓度下限；
[0201] '"X'.,;储罐S中组分P的浓度上限；
[0202] fG.p .调和罐C中组分P的浓度下限；
[020引 PC;;,=调和罐C中组分P的浓度上限.
[0204] DMm:混合原油m的总需求量；
[0205] CMa:输出节点a的最大可连接数；
[0206] CMb:输入节点b的最大可连接数；
[0207] TE:干扰发生时刻的集合；
[0208] Cp:对已经执行方案的偏差的惩罚项系数；
[0209] 化:对未执行方案的偏差的惩罚项系数；
[0210] Ct:对执行方案的流量和时间偏差的惩罚项系数；
[0211] H:调度周期的总长度；
[0212] 枯TTi :油轮到港的预计时间；
[0213] NT:调度时间窗的总个数；
[0214] Tn:最大的调度时间窗个数；
[0215] C邸in 储罐S的组分估计偏差下限；
[0216] O啤K :储罐S的组分估计偏差上限；
[0217] CFcf":调和罐C的组分估计偏差下限；
[021引 CFcfax :调和罐C的组分估计偏差上限；
[0219] :实际干扰发生时刻储罐到调合罐流量统计偏差最小值
[0220] :实际干扰发生时刻储罐到调合罐流量统计偏差最大值
[0221] :实际干扰发生时刻油轮到储罐流量统计偏差最小值
[0222] FZ：：：:;。：实际干扰发生时刻油轮到储罐流量统计偏差最大值
[0223] ::实际干扰发生时刻储罐组分浓度统计偏差最小值
[0224] :实际干扰发生时刻储罐组分浓度统计偏差最大值 [02巧]WVPa,b :干扰发生时正在执行的运输方案；
[0226] WVNa,b:干扰发生时没有执行的运输方案；
[0227] Vss,te:储罐S在不确定干扰发生时刻te的库存；
[0228] Vce,te:调和罐C在不确定干扰发生时刻te的库存。
[0229] Tf Oa,b:要保留的原方案的结束时间；
[0230] Ts〇a,b:要保留的原方案的开始时间；
[0231] UnTf:储罐不可用状态的结束时间；
[0232] UnTs:储罐不可用状态的开始时间；
[0233] (3)变量
[0234] Vvi,t-i:油轮i在调度时间窗t-1时刻结束时的剩余量；
[0235] Vvi,t:油轮i在调度时间窗t时刻结束时的剩余量；
[0236] Vss,t-i:储罐S在调度时间窗t-1时刻结束时的库存；
[0237] Vss,t:储罐S在调度时间窗t时刻结束时的库存；
[023引 Vcc, t-1:调和罐C在调度时间窗t-1时刻结束时的库存；
[0239] Vc。,。调和罐C在调度时间窗t时刻结束时的库存；
[0240] 化i, s,t:在时间窗t内从油轮巧Ij储罐S总共传输的物料量；
[0241] 化在时间窗t到te时刻内从油轮巧Ij储罐S总共传输的物料量；
[0242] FLi,s,tn:在时间窗te到tn时刻内从油轮巧Ij储罐S总共传输的物料量；
[0243] FLs,。, t:在时间窗t内从储罐巧Ij调和罐C总共传输的物料量；
[0244] FLs, c,te:在时间窗t到te时刻内从储罐S到调和罐C总共传输的物料量；
[0245] 化".W :在时间窗t到te时亥。内从储罐S到调和罐C流量范围；
[0246] FU,u,t:在时间窗t内从调和罐C到常减压装置U总共传输的物料量；
[0247] FLc,u,te:在时间窗巧Ijte内从调和罐巧Ij常减压装置U总共传输的物料量；
[024引 AFLa,b,t:从节点a到节点b在时间窗t内和原本运输方案的流量偏差；
[0249] ATLa,b,t:从节点a到节点b在时间窗t内和时间下限偏差最小值；
[0250] ATUa,b,t:从节点a到节点b在时间窗t内和时间下限偏差最大值；
[0251] 化Pi,s,p,t:在时间窗t内组分P从油轮巧Ij储罐S总共传输的量；
[0252] F化,s,p,te:在时间窗1:至Ijte内组分P从油轮巧Ij储罐S总共传输的量；
[0巧引化巧时间窗巧Ijte内组分P从油轮巧Ij储罐S流量范围；
[0254] F化,c,p,t:在时间窗t内组分P从储罐翊调和罐C总共传输的量；
[0255] F化,c,p,te:在时间窗巧Ijte内组分P从储罐巧Ij调和罐C总共传输的量；
[0256] 化Pc,u,p,t:在时间窗t内组分P从调和罐巧Ij常减压装置U总共传输的量；
[0257] 化Pc,u,p,te:在时间窗巧Ijte内组分P从调和罐巧Ij常减压装置U总共传输的量；
[0258] PSs, P, t:在时间窗t结束时组分P在储罐S的组分浓度；
[0259] PSs, P, te:在干扰时刻te组分P在储罐S的组分浓度；
[0260] 兵Ak :在干扰发生时刻te组分浓度范围；
[0261] PC。,p,t:在时间窗t结束时组分P在调和罐C的组分浓度；
[0%2 ] PC。, P, te:在干扰时刻te组分P在调和罐C的组分浓度；
[0%3 ] CVSs, P, t:时间窗t结束时组分P在储罐S的总量；
[0264] CVss,p,te:在干扰时刻te组分P在储罐S的总量；
[0265] CVss,p,tp:在上一个全局仿真时间点化组分P在储罐S的总量；
[0%6] CVc。, P, t:时间窗t结束时组分P在调和罐C的总量；
[0%7] CVcc,p,tp:上一个全局事件记录时间点化结束时组分P在调和罐C的总量；
[0268] WVi, s,t:二元变量用于表示油轮i到储罐S在时间窗t是否有物料传输；
[0269] WVs,。,。二元变量用于表示储罐S到调和罐C在时间窗t是否有物料传输；
[0270] wvE,u,t:二元变量用于表示调和罐C到常减压装置U在时间窗t是否有物料传输；
[0271] WVa,b,t:二元变量用于表示连接的装置a至化之间是否在时间窗t有物料传输；
[0272] UVi,s,t:二元变量用于表示在该时间窗t内油轮i到储罐S的运输是否可行；
[0273] UVs, c,t:二元变量用于表示在该时间窗t内储罐S到调和罐C的运输是否可行；
[0274] uvc,u,t:二元变量用于表示在该时间窗t内调和罐C到常减压装置U的运输是否可 行；
[0275] XVa,b,t:二元变量用于表示是否在新模型下，有一个时间窗t覆盖了原本的调度指 令；
[0276] Tsi,s,t:从油轮巧Ij储罐S在时间窗t的开始时间；
[0277] Tfi,s,t:从油轮巧Ij储罐S在时间窗t的结束时间；
[027引 TSs,c,t:从储罐S到调和罐C在时间窗t的开始时间；
[0279] Tfs,。,。从储罐S到调和罐C在时间窗t的结束时间；
[0280] Tsc,u,t:从调和罐巧Ij常减压装置U在时间窗t的开始时间；
[0281 ] Tf。, U, t:从调和罐巧Ij常减压装置U在时间窗t的结束时间；
[0282] Tsa,b,t:从输出节点a到输入节点b在时间窗t的开始时间；
[028；3] Tfa,b,t:从输出节点a到输入节点b在时间窗t的结束时间；
[0284] Tvsi:油轮i卸载的开始时间；
【主权项】
1. 一种基于石化企业的抗干扰原油调度方法，其特征在于，包括： 步骤1，建立基于连续时间策略的原油调度优化模型； 步骤2,基于所述的原油调度优化模型，定义原油罐区仿真实体以及参数信息； 步骤3,基于所述的原油调度优化模型、仿真实体以及参数信息，得到正常工况下所需 的原油调度方案，并配置仿真； 步骤4,定义不确定干扰的数学模型，依据实际情况引入不确定干扰； 步骤5,基于引入的不确定干扰，仿真并调整原油调度优化模型，得到优化后的原油调 度方案。2. 如权利要求1所述的基于石化企业的抗干扰原油调度方法，其特征在于，步骤1中的 原油调度优化模型，具体包括： a、 原油运输油轮的物料平衡模型：每一个连续时间区间内，原油油轮的卸载总量等于 原油油轮的初始运载量； b、 原油罐区储罐和调和罐的物料约束模型：每一个连续时间区间的结束时刻点，储罐 的原油存量等于初始时刻的原油初始量加上油轮卸载到该储罐的原油量； c、 计算原油调度原油卸载过程中的原油组分浓度时，设定每个油轮中储罐的原油浓度 稳定不变； d、 原油储罐和调和罐中组分浓度的变化模型； e、 原油调度罐区不同储罐的不同原油关键组分浓度的上下限约束； f、 混合原油的组分浓度满足常减压装置的加工操作要求； g、 所有储罐的原油储量保持在储量的安全上下限范围内； h、 确定原油调度的总需求，在调度的时间周期内，原油调度的总需求大于等于所有常 减压装置的原油需求总和； i、 原油调度优化模型的优化目标是使整个原油调度过程中的操作总成本最小。3. 如权利要求1所述的基于石化企业的抗干扰原油调度方法，其特征在于，原油罐区仿 真实体以及参数信息，具体包括： A、 油轮实体:包括油轮的到达时间、油轮的停泊成本、能够运输的目的储罐、运输的原 油种类、原油质量； B、 储罐实体:包括储罐容量、储罐存放的原油种类、储罐的关键组分浓度上下限、当前 储罐的库存量、将要输入以及输出的原油量； C、 调和罐实体:包括调和罐容量、关键组分的上下限、连接的市场需求、输入以及输出 的混合油量； D、 市场需求实体:包括需求信息、特定需求的开始时间、需求的结束时间。4. 如权利要求1所述的基于石化企业的抗干扰原油调度方法，其特征在于，步骤3中的 过程具体包括以下步骤： 步骤3-1，将原油调度罐区的信息进行初始化设定，确定所有装置的初始状态； 步骤3-2,根据所述的原油调度优化模型，计算得到初始原油调度方案，将该初始原油 调度方案作为仿真的初始信息； 步骤3-3,计算得到所有仿真实体的属性和数据信息并进行配置。5. 如权利要求1所述的基于石化企业的抗干扰原油调度方法，其特征在于，步骤4中，所 述不确定干扰的数学模型，具体包括:组分浓度大小的不确定性及组分浓度范围的估计方 程； 所述不确定干扰包括下列情况中的至少一种： 需求不确定性:需求波动的时间、波动的幅度、需求波动对应的CDU装置； 罐区装置不确定性:不可用的储罐、不可用的调和罐、以及对应的不可用时间区间； 油轮供应不确定性:油轮到港延迟以及延迟时间； 运输过程不确定性:管道连接不可用时涉及的连接装置以及不可用时间段、管道运输 负荷降低时涉及的连接装置以及降低发生的时间段。6. 如权利要求1所述的基于石化企业的抗干扰原油调度方法，其特征在于，步骤5具体 包括： 步骤5-1，基于引入的不确定性干扰，对步骤1中的原油调度优化模型进行调整； 步骤5-2，确定原油再调度仿真过程： 步骤5-3,仿真不确定性下的原调度方案，并基于仿真结果优化计算调整后的原油调度 模型得到新的原油调度方案。7. 如权利要求6所述的基于石化企业的抗干扰原油调度方法，其特征在于，步骤5-1具 体包括： 步骤5-1-1，修改如下约束中的若干项：油轮物料约束、库存约束、组分浓度约束、组分 上下限约束和库存上下限约束、罐区操作时间顺序和逻辑约束； 步骤5-1-2，增加不确定干扰状态约束的数学模型，并重新调整优化目标方程； 步骤5-1-3，增加一致性约束，并重新调整优化目标方程。
【文档编号】G06Q10/06GK106022563SQ201610296465
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】荣冈, 王子豪, 张鹏飞, 冯毅萍
【申请人】浙江大学