考虑长输管线输油过程的原油调度模型

针对原油在长输管线输送过程中伴有原油延迟离开管线的情况,提出一种新的基于连续时间的原油调度数学规划模型;并以中国A企业原油储运问题为例,利用该模型可通过监控原油在长输管线中的移动状态,推测其离开管线的时间,通过数学方式描述管线“平推流式”输送过程。模型方案测试结果表明:所建模型的规模较小,具有较强的计算求解性能;采用该模型可在3 min内优化出为期240 h的优化原油调度方案,最大程度地稳定原油蒸馏装置生产和避免油轮滞期。

基于异步时间段的连续时间原油混输调度模型

原油混输调度是炼油厂调度的源头,对生产起重要作用。针对由油轮、泊位、码头罐、管线、厂区罐和蒸馏装置组成的原油混输系统,考虑码头罐单储、蒸馏装置进料质量要求等实际操作因素,建立基于异步时间段表征的原油混输调度模型。以国内某典型沿海炼油厂为例,对模型求解方案的可行性和求解效率进行验证。结果表明,虽然模型规模较大,但模型能在较短求解时间内获得全局最优解,相应调度方案中码头罐和厂区罐收付油操作合理,充分缩短了滞船期和卸油时间,可保证蒸馏装置平稳运行,实现卡边操作。所建原油混输模型具有较好的工业应用价值。

原油调度优化中的分段线性松弛研究

针对混合原油性质计算导致原油调度优化模型中出现非线性约束并严重影响模型求解性能的情况，采用分段线性松弛法将非线性约束转化为线性形式，使模型可应对原油多次混合的复杂情况。以实际炼油厂的原油调度优化为例，对混合原油硫含量计算作线性转化，并将分段线性松弛法与两种常见方法的应用效果进行了对比。计算结果表明：分段线性松弛法可使模型的求解性能达到工业应用要求；当加工油种的硫质量分数为0．50％～3．00%时，分段线性松弛法更有利于获得优化的调度方案；当加工油种硫质量分数的差异由0．50％增加至2．50％时，分段线性松弛法对厂区罐内混合原油硫含量的计算值均接近实际值，相对偏差低于5％，可确保模型的准确度满足工业应用要求。

基于滚动时域分解策略的原油混输调度模型

为了解决单一完整数学规划模型无法快速编制出包含复杂约束原油储运方案的问题,考虑长输管线入线、出线油种不同步,码头储罐部分原油需经转油线、中转罐后才能到达厂区等约束,提出了一个新的连续时间混合整数线性规划(Mixed Integer Liner Programming,MILP)模型。该模型为避免产生非线性约束,以固定原油调合配比为基础,限制混合原油的质量。采用滚动时域分解策略对模型进行分步求解,在简单分解的基础上添加辅助时间片段和安全保障约束,从而保证了分解模型的可行性和优化性。以中国某沿海企业的原油调度问题为例,评估模型的可行性、优化性和计算性能,结果表明,滚动时域模型在短时间内编制出了优化的储运方案,能够用于长周期、大规模原油调度问题的解决。

利用约束规划优化原油调合方案

将重、劣质原油和优质原油进行混合炼制的操作能够保证炼油企业在安全生产的前提下充分发挥重、劣质原油的经济价值。因此,如何搭建优化模型,实现自动编制具有良好经济性能的原油调合方案显得尤为重要。为此,以最大化混合原油的硫含量和酸值为目标函数,首次建立了完整的原油调合约束规划模型。该模型不仅包含调合原油质量要求、最大调合组分数限制等约束,还考虑了特定调合比例控制约束,从而使调合方案具有良好的可操作性能。考虑到约束规划具有强大的搜索可行解的能力,一套基于可行解搜索的多目标优化算法被提出。通过该优化算法,调合模型可以同时编制出多个较优调合方案。将这些调合方案经python程序处理后,企业用户可以获得原油调合问题的Pareto前沿解集。以某企业的原油调合过程为例,对模型的计算性能和优化性能进行评估。结果表明,约束规划模型能够在数十毫秒(27ms)后获取到多个满足蒸馏装置进料设防值要求的较优调合方案,助力企业合理配置高硫和高酸原油资源。