CN109242197A - 炼油厂原油精炼调度方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种炼油厂原油精炼调度方法及装置，其中，所述方法包括：确定原油精炼调度的优化目标，优化目标包括最小化生产成本和最大化加工速率；根据最大化加工速率确定各个蒸馏塔待处理原油量；将待处理原油拆分成若干个原油包，各原油包中原油数量至少能够被至少一个蒸馏塔处理；根据各个蒸馏塔待处理原油量和各个原油包中的原油数量确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包，以最小化生产成本。相对于现有技术中，预先建立批量加工过程数学模型中的复杂变量设置，本发明实施例分解了混合优化问题，从而可以简化建立原油精炼调度计划。

Description

炼油厂原油精炼调度方法及装置
技术领域
本发明涉及炼油技术领域，具体涉及一种炼油厂原油精炼调度方法及装置。
背景技术
原油作业的短期调度是一个组合性问题，涉及非常多的细节，非常复杂。近年来，为了提高利润，炼油厂运营有效技术的发展被赋予高度重视。炼油厂的运营有三个层次：生产计划，生产调度和过程控制。到目前为止，在过程控制层面，已经安装了先进的控制系统进行单元控制，以优化大多数炼油厂的一些生产目标，从而显著提高单位水平的生产率。然而，优化的生产单位并不意味着工厂的整体经济优化。在规划层面，使用基于线性规划技术的商业软件，特别是其中可对流程工业进行建模的软件，我们可以制定整个炼油厂的总体生产计划。因此，可以认为规划层面的技术已经得到了很好的发展，进一步改进的空间并不大。短期调度处于中级层次，缺乏有效的技术和软件工具。这三个层次应该共同合作，以有效运作一个加工工厂。因此，利用成熟的计划和过程控制技术，开发有效的短期调度技术至关重要。
为了寻找有效的短期调度技术，近年来，很多方案采用数学规划方法对批量加工过程进行建模。基于对时间的描述方式的不同，这些数学规划模型可以分为两类：离散时间模型和连续时间模型，前者将调度范围划分为具有统一持续时间的多个时间间隔，事件(例如操作的开始和结束)应该发生在时间间隔的边界处。主要缺点是均匀时间间隔必须足够小，以获得可接受的精度，这导致了大量的变量，并且使得该问题很难解决。后者虽然可以显著减少离散变量的数量，但其却同时存在非线性约束，使得该问题依然难以求解。此外，为了使问题可以解决，大多数离散时间和连续时间的数学规划模型做出了特殊的假设，然而，基于这些假设所得到炼油计划并不能满足实际的需求。如果能够有效地找到一个满足实际需求的炼油计划，就可以解决原油操作的短期调度问题。因此，如何分解混合优化问题来建立原油精炼调度计划成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于如何分解混合优化问题来建立原油精炼调度计划。
为此，根据第一方面，本发明实施例公开了一种炼油厂原油精炼调度方法，包括：
确定原油精炼调度的优化目标，优化目标包括最小化生产成本和最大化加工速率；根据最大化加工速率确定各个蒸馏塔待处理原油量；将待处理原油拆分成若干个原油包，各原油包中原油数量至少能够被至少一个蒸馏塔处理；根据各个蒸馏塔待处理原油量和各个原油包中的原油数量确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包，以最小化生产成本。
可选地，根据最大化加工速率确定各个蒸馏塔待处理原油量包括：获取炼油厂原油精炼调度的蒸馏塔数量；获取各蒸馏塔精炼调度的约束条件；根据蒸馏塔数量和约束条件线性规划各个蒸馏塔待处理原油的原油数量，以最大化加工速率。
可选地，约束条件包括：原油进料速度约束、总生产率约束和初始状态约束中的一种或多种。
可选地，根据各个蒸馏塔待处理原油量和各个原油包中的原油数量确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包包括：根据蒸馏塔数量和各个蒸馏塔待处理原油量建立运输问题数学模型；将各个原油包中的原油数量作为运输问题数学模型的输入得到运输分配结果，运输分配结果为确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包。
根据第二方面，本发明实施例公开了一种炼油厂原油精炼调度装置，包括：
目标确定模块，用于确定原油精炼调度的优化目标，优化目标包括最小化生产成本和最大化加工速率；原油量确定模块，用于根据最大化加工速率确定各个蒸馏塔待处理原油量；原油包拆分模块，用于将待处理原油拆分成若干个原油包，各原油包中原油数量至少能够被至少一个蒸馏塔处理；原油包分配模块，用于根据各个蒸馏塔待处理原油量和各个原油包中的原油数量确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包，以最小化生产成本。
可选地，原油量确定模块包括：数量获取单元，用于获取炼油厂原油精炼调度的蒸馏塔数量；约束条件单元，用于获取各蒸馏塔精炼调度的约束条件；线性规划单元，用于根据蒸馏塔数量和约束条件线性规划各个蒸馏塔待处理原油的原油数量，以最大化加工速率。
可选地，约束条件包括：原油进料速度约束、总生产率约束和初始状态约束中的一种或多种。
可选地，原油包分配模块包括：建模单元，用于根据蒸馏塔数量和各个蒸馏塔待处理原油量建立运输问题数学模型；分配单元，用于将各个原油包中的原油数量作为运输问题数学模型的输入得到运输分配结果，运输分配结果为确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包。
根据第三方面，本发明实施例公开了一种计算机装置，包括处理器，处理器用于执行存储器中存储的计算机程序实现如下方法：
确定原油精炼调度的优化目标，优化目标包括最小化生产成本和最大化加工速率；根据最大化加工速率确定各个蒸馏塔待处理原油量；将待处理原油拆分成若干个原油包，各原油包中原油数量至少能够被至少一个蒸馏塔处理；根据各个蒸馏塔待处理原油量和各个原油包中的原油数量确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包，以最小化生产成本。
根据第四方面，本发明实施例公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，存储介质中存储的计算机程序被执行实现如下方法：
确定原油精炼调度的优化目标，优化目标包括最小化生产成本和最大化加工速率；根据最大化加工速率确定各个蒸馏塔待处理原油量；将待处理原油拆分成若干个原油包，各原油包中原油数量至少能够被至少一个蒸馏塔处理；根据各个蒸馏塔待处理原油量和各个原油包中的原油数量确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包，以最小化生产成本。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明实施例提供的炼油厂原油精炼调度方法及装置，在确定原油精炼调度的优化目标后，根据优化目标中的最大化加工速率确定各个蒸馏塔待处理原油量，而后，将待处理原油拆分成若干个原油包，根据各个蒸馏塔待处理原油量和各个原油包中的原油数量确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包，从而实现优化目标中最小化生产成本。相对于现有技术中，预先建立批量加工过程数学模型中的复杂变量设置，本发明实施例分解了混合优化问题，从而可以简化建立原油精炼调度计划。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种炼油厂原油精炼调度方法流程图；
图2为本发明实施例公开的一种炼油厂原油精炼调度装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
为了分解混合优化问题来建立原油精炼调度计划，本实施例公开了一种炼油厂原油精炼调度方法，请参考图1，为本实施例公开的一种炼油厂原油精炼调度方法流程图，该炼油厂原油精炼调度方法包括：
步骤S100，确定原油精炼调度的优化目标。本实施例中，所称优化目标包括最小化生产成本和最大化加工速率。在具体实施例中，生产成本可以包括原油库存成本和原油转换成本，一般而言，在对油罐中不同原油之间进行切换调度时，会产生原油转换成本。生产成本和加工速率均与精炼调度有关。
步骤S200，根据最大化加工速率确定各个蒸馏塔待处理原油量。在具体实施例中，根据最大化加工速率确定各个蒸馏塔待处理原油量可以包括：获取炼油厂原油精炼调度的蒸馏塔数量；获取各蒸馏塔精炼调度的约束条件；根据蒸馏塔数量和约束条件线性规划各个蒸馏塔待处理原油的原油数量，以最大化加工速率。本实施例中，所称约束条件包括原油进料速度约束、总生产率约束和初始状态约束中的一种或多种，具体地，原油进料速度约束是指原油的进料速度应该在允许的范围内，总生产率约束是指整个炼油系统的总生产率不能大于管道的最大流量，初始状态约束是指每个蒸馏塔都有足够的原油进行处理。在线性规划时，为了描述蒸馏塔处理原油类型的有效性，可以设定与一类原油和蒸馏塔相关的成本：如果最好是用蒸馏塔j加工原油i，那么成本很低；如果原油i不能被蒸馏塔j加工，将成本设定为非常大的数目。我们可由蒸馏塔加工的原油类型，从最好到最差，并设定成本的增长路线。通过设定成本增长路线后，可以根据该增长路线确定各个蒸馏塔的待处理原油量，具体地，可以确定单个蒸馏塔分别处理各种类型原油的原油量。
步骤S300，将待处理原油拆分成若干个原油包。本实施例中，各原油包中原油数量至少能够被至少一个蒸馏塔处理。在执行步骤S200后，每个蒸馏塔处理的原油量是已知的。而后，需要在调度范围内将要处理的原油数量分成多个包，并将这些包分配到蒸馏塔中。
步骤S400，根据各个蒸馏塔待处理原油量和各个原油包中的原油数量确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包，以最小化生产成本。在具体实施例中，根据各个蒸馏塔待处理原油量和各个原油包中的原油数量确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包可以包括：根据蒸馏塔数量和各个蒸馏塔待处理原油量建立运输问题数学模型；将各个原油包中的原油数量作为运输问题数学模型的输入得到运输分配结果，运输分配结果为确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包。在执行步骤S200之后，各蒸馏塔的处理量是已知的，但各蒸馏塔分配原油包的数量还未知，需要由调度人员确定。因此，似乎这样的问题是一个组合问题，很难解决。本实施例中，将原油的类型看作供应商，将蒸馏塔看作需求者来对待，那么这个问题就可以被视为一个运输问题。因此，可以根据蒸馏塔数量和各个蒸馏塔待处理原油量建立运输问题数学模型，而后，将各个原油包中的原油数量作为输入，通过解决这样的运输问题，每个蒸馏塔都分配了许多不同类型的原油。通过合并相同类型的原油的包，可以为每个蒸馏塔形成调度。这样，可以确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包。
本实施例还公开了一种炼油厂原油精炼调度装置，请参考图2，为本实施例公开的一种炼油厂原油精炼调度装置结构示意图，该炼油厂原油精炼调度装置包括：目标确定模块100、原油量确定模块200、原油包拆分模块300和原油包分配模块400，其中：
目标确定模块100用于确定原油精炼调度的优化目标，优化目标包括最小化生产成本和最大化加工速率；原油量确定模块200用于根据最大化加工速率确定各个蒸馏塔待处理原油量；原油包拆分模块300用于将待处理原油拆分成若干个原油包，各原油包中原油数量至少能够被至少一个蒸馏塔处理；原油包分配模块400用于根据各个蒸馏塔待处理原油量和各个原油包中的原油数量确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包，以最小化生产成本。
在可选的实施例中，原油量确定模块包括：数量获取单元，用于获取炼油厂原油精炼调度的蒸馏塔数量；约束条件单元，用于获取各蒸馏塔精炼调度的约束条件；线性规划单元，用于根据蒸馏塔数量和约束条件线性规划各个蒸馏塔待处理原油的原油数量，以最大化加工速率。
在可选的实施例中，约束条件包括：原油进料速度约束、总生产率约束和初始状态约束中的一种或多种。
在可选的实施例中，原油包分配模块包括：建模单元，用于根据蒸馏塔数量和各个蒸馏塔待处理原油量建立运输问题数学模型；分配单元，用于将各个原油包中的原油数量作为运输问题数学模型的输入得到运输分配结果，运输分配结果为确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包。
此外，本实施例还公开了一种计算机装置，包括处理器，处理器用于执行存储器中存储的计算机程序实现如下方法：
确定原油精炼调度的优化目标，优化目标包括最小化生产成本和最大化加工速率；根据最大化加工速率确定各个蒸馏塔待处理原油量；将待处理原油拆分成若干个原油包，各原油包中原油数量至少能够被至少一个蒸馏塔处理；根据各个蒸馏塔待处理原油量和各个原油包中的原油数量确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包，以最小化生产成本。
在可选的实施例中，根据最大化加工速率确定各个蒸馏塔待处理原油量包括：获取炼油厂原油精炼调度的蒸馏塔数量；获取各蒸馏塔精炼调度的约束条件；根据蒸馏塔数量和约束条件线性规划各个蒸馏塔待处理原油的原油数量，以最大化加工速率。
在可选的实施例中，约束条件包括：原油进料速度约束、总生产率约束和初始状态约束中的一种或多种。
在可选的实施例中，根据各个蒸馏塔待处理原油量和各个原油包中的原油数量确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包包括：根据蒸馏塔数量和各个蒸馏塔待处理原油量建立运输问题数学模型；将各个原油包中的原油数量作为运输问题数学模型的输入得到运输分配结果，运输分配结果为确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。计算机处理器用于执行存储介质中存储的计算机程序实现以下方法：
确定原油精炼调度的优化目标，优化目标包括最小化生产成本和最大化加工速率；根据最大化加工速率确定各个蒸馏塔待处理原油量；将待处理原油拆分成若干个原油包，各原油包中原油数量至少能够被至少一个蒸馏塔处理；根据各个蒸馏塔待处理原油量和各个原油包中的原油数量确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包，以最小化生产成本。
在可选的实施例中，根据最大化加工速率确定各个蒸馏塔待处理原油量包括：获取炼油厂原油精炼调度的蒸馏塔数量；获取各蒸馏塔精炼调度的约束条件；根据蒸馏塔数量和约束条件线性规划各个蒸馏塔待处理原油的原油数量，以最大化加工速率。
在可选的实施例中，约束条件包括：原油进料速度约束、总生产率约束和初始状态约束中的一种或多种。
在可选的实施例中，根据各个蒸馏塔待处理原油量和各个原油包中的原油数量确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包包括：根据蒸馏塔数量和各个蒸馏塔待处理原油量建立运输问题数学模型；将各个原油包中的原油数量作为运输问题数学模型的输入得到运输分配结果，运输分配结果为确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包。
本发明实施例提供的炼油厂原油精炼调度方法及装置，在确定原油精炼调度的优化目标后，根据优化目标中的最大化加工速率确定各个蒸馏塔待处理原油量，而后，将待处理原油拆分成若干个原油包，根据各个蒸馏塔待处理原油量和各个原油包中的原油数量确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包，从而实现优化目标中最小化生产成本。相对于现有技术中，预先建立批量加工过程数学模型中的复杂变量设置，本发明实施例分解了混合优化问题，从而可以简化建立原油精炼调度计划。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种炼油厂原油精炼调度方法，其特征在于，包括：
确定原油精炼调度的优化目标，所述优化目标包括最小化生产成本和最大化加工速率；
根据所述最大化加工速率确定各个蒸馏塔待处理原油量；
将待处理原油拆分成若干个原油包，各原油包中原油数量至少能够被至少一个蒸馏塔处理；
根据所述各个蒸馏塔待处理原油量和各个原油包中的原油数量确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包，以最小化生产成本。
2.如权利要求1所述的炼油厂原油精炼调度方法，其特征在于，所述根据所述最大化加工速率确定各个蒸馏塔待处理原油量包括：
获取炼油厂原油精炼调度的蒸馏塔数量；
获取各蒸馏塔精炼调度的约束条件；
根据所述蒸馏塔数量和所述约束条件线性规划各个蒸馏塔待处理原油的原油数量，以最大化加工速率。
3.如权利要求2所述的炼油厂原油精炼调度方法，其特征在于，所述约束条件包括：原油进料速度约束、总生产率约束和初始状态约束中的一种或多种。
4.如权利要求1-3任意一项所述的炼油厂原油精炼调度方法，其特征在于，所述根据所述各个蒸馏塔待处理原油量和各个原油包中的原油数量确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包包括：
根据蒸馏塔数量和各个蒸馏塔待处理原油量建立运输问题数学模型；
将所述各个原油包中的原油数量作为所述运输问题数学模型的输入得到运输分配结果，所述运输分配结果为确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包。
5.一种炼油厂原油精炼调度装置，其特征在于，包括：
目标确定模块，用于确定原油精炼调度的优化目标，所述优化目标包括最小化生产成本和最大化加工速率；
原油量确定模块，用于根据所述最大化加工速率确定各个蒸馏塔待处理原油量；
原油包拆分模块，用于将待处理原油拆分成若干个原油包，各原油包中原油数量至少能够被至少一个蒸馏塔处理；
原油包分配模块，用于根据所述各个蒸馏塔待处理原油量和各个原油包中的原油数量确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包，以最小化生产成本。
6.如权利要求5所述的炼油厂原油精炼调度装置，其特征在于，所述原油量确定模块包括：
数量获取单元，用于获取炼油厂原油精炼调度的蒸馏塔数量；
约束条件单元，用于获取各蒸馏塔精炼调度的约束条件；
线性规划单元，用于根据所述蒸馏塔数量和所述约束条件线性规划各个蒸馏塔待处理原油的原油数量，以最大化加工速率。
7.如权利要求6所述的炼油厂原油精炼调度装置，其特征在于，所述约束条件包括：原油进料速度约束、总生产率约束和初始状态约束中的一种或多种。
8.如权利要求5-7任意一项所述的炼油厂原油精炼调度装置，其特征在于，所述原油包分配模块包括：
建模单元，用于根据蒸馏塔数量和各个蒸馏塔待处理原油量建立运输问题数学模型；
分配单元，用于将所述各个原油包中的原油数量作为所述运输问题数学模型的输入得到运输分配结果，所述运输分配结果为确定分配给各个蒸馏塔的待处理原油包。
9.一种计算机装置，其特征在于，包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序实现如权利要求1-4任意一项的所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，存储介质中存储的计算机程序被执行实现如权利要求1-4任意一项所述的方法。
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