基于实时优化松弛反馈的汽油调合再调度方法、系统

本发明涉及工业装置建模，尤其涉及一种基于实时优化松弛反馈的汽油调合再调度方法、一种基于实时优化松弛反馈的汽油调合再调度系统，以及一种计算机可读存储介质。

背景技术：

1、在炼油厂的生产过程中，由于原油供应的波动、工艺和操作过程中的误差以及环境因素等不确定因素，常常会导致组分油的属性和流量出现波动。这些波动有可能使得最终的成品油不符合既定的质量标准，从而造成产品不合格。当出现不合格的成品油时，为了使其满足标准，通常需要对这些油品进行重新混合，这一过程不仅增加了操作成本，还可能影响到汽油的生产效率和交付时间。

2、为了减少组分油属性和流量波动带来的影响，目前许多炼油厂已经采用了管道调合实时优化技术。该技术能够在组分油调合过程中实施滚动优化，从而在动态过程中实时调整组分油的混合比例，以尽可能地减小波动造成的影响，保证成品油的质量稳定性。然而，实时优化过程在调整时受到一定的限制。由于炼油厂的生产调度方案需要在一定的范围内执行，实时优化过程对于组分油混合比例的调整幅度是有限的。如果调整幅度过大，可能会影响后续生产调度计划的执行，导致整个生产流程的混乱低效。

3、为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种基于实时优化松弛反馈的汽油调合再调度技术，用于在保证成品油质量达标和维持生产调度计划的稳定性之间找到平衡点，从而提高整个生产流程的效率。

技术实现思路

1、以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。

2、为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种基于实时优化松弛反馈的汽油调合再调度方法、一种基于实时优化松弛反馈的汽油调合再调度系统，以及一种计算机可读存储介质，用于在保证成品油质量达标和维持生产调度计划的稳定性之间找到平衡点，从而提高整个生产流程的效率。

3、具体来说，根据本发明第一方面提供的基于实时优化松弛反馈的汽油调合再调度方法包括以下步骤：以最大化成品油产量和提货量，以及最小化辛烷值过剩为目标，构建汽油调合调度的多目标模型，并确定其对应的第一约束条件；获取汽油调合调度的样本数据，并据此求解所述多目标模型，以确定第一最优调度方案；构建考虑属性松弛的实时优化模型，并确定其对应的优化目标函数和第二约束条件，其中，所述实时优化模型包括累计调合模型和研究法辛烷值调合效应模型；采用属性松弛反馈的方式，修正所述多目标模型的目标函数和第一约束条件，以构建基于实时优化松弛反馈的汽油调合再调度模型；以及根据所述样本数据，求解对所述汽油调合再调度模型，以确定基于实时优化松弛反馈的第二最优调度方案。

4、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述最大化成品油产量和提货量的第一目标函数被表示为：所述最小化辛烷值过剩的第二目标函数被表示为：其中，ft,c,n为周期t内组分油c的第n个储罐的油品移动流量；gt,p,m为周期t内成品油p的第m个储罐是否接收该成品油的二元变量，值为0表示周期t内成品油p的第m个储罐不接收该成品油，值为1表示周期t内成品油p的第m个储罐接收该成品油；lpt,p,m为周期t内成品油p的第m个储罐的提货量；qc,ron为组分油c的研究法辛烷值属性；为成品油p的研究法辛烷值属性下限。

5、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述第一约束条件包括：组分油罐物料平衡约束：cst,c,n＝cst-1,c,n+crt,c,n·cpt,c-ft,c,n·h，其中，cst,c,n为周期t内组分油c的第n个储罐中的组分油库存量。cst-1,c,n为周期t-1内组分油c的第n个储罐中的组分油库存量。crt,c,n表示周期t内组分油c的第n个储罐是否用于接收周期t内计划生产的组分油。cpt,c为周期t内组分油c的计划产量。和/或组分油罐容量约束：其中，为组分油c的第n个储罐的库存下限；为组分油c的第n个储罐的库存上限。和/或调合配方约束：其中，表示调合成品油p时组分油c的配方下限；表示调合成品油p时组分油c的配方上限。和/或成品罐库存物料平衡约束：pst,p,m＝pst-1,p,m+ft,p,m·h-lpt,p,m，其中，pst,p,m表示周期t末成品油p的第m个储罐的库存量；pst-1,p,m表示周期t-1末成品油p的第m个储罐的库存量。和/或成品油罐容量约束：其中，表示成品油p的第m个储罐的库存罐容下限；表示成品油p的第m个储罐的库存罐容上限。和/或成品油提货量约束：其中，表示成品油p的第m个储罐的单次提货量下限；表示成品油p的第m个储罐的单次提货量上限。和/或成品油需求约束：其中，表示成品油p的需求量下限；表示成品油p的需求量上限。和/或成品油属性约束：其中，为成品油p的第了个属性的约束下限；为成品油p的第了个属性的约束上限；qc，j为组分油c的第j个属性的属性值。和/或组分罐参调约束：(1-xt,c,n)·ft,c,n＝0其中，xt，c，n为组分油储罐选择的二元变量，xt,c,n＝1表示周期t内组分油c的第n个储罐参调，xt，c，n＝0表示不参调。和/或组分油接收约束：其中，crt，c，n表示组分油c的第个储罐用于接收周期t内计划生产的组分油c，c表示参调组分油的种类数。和/或成品罐参调约束：(1-gt,p,m)·ft，p，m＝0，其中，gt，p，m表示周期t内成品油p第m个储罐接收成品油的二元变量，ft,p,m表示周期t内成品油p的第m个储罐接收油品的流量。和/或调合头流量平衡约束：其中，ft，c，n表示周期t内组分油c的第n个储罐油品移动的流量，ft，p，m表示周期t内成品油p的第m个储罐接收油品的流量。和/或成品罐调合与提货约束：lpt,p,m·(1-gt，p，m)＝0，其中，lpt，p，m表示周期t内成品油p第m个储罐的提货量，gt，p，m表示周期t内成品油p第m个储罐接收成品油的二元变量。

6、进一步地，在本发明的一些实施例中，求解所述多目标模型的步骤包括：采用nsga-ii算法求解所述多目标模型，以获得对应的非支配解集；以及从所述非支配解集中选择基于膝点的全局最优解，以作为所述第一最优调度方案。

7、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述采用nsga-ii算法求解所述多目标模型，以获得对应的非支配解集的步骤包括：构建大小为n的初始种群；以及对所述初始种群进行基于交叉变异的预设轮次的进化，直到获得指定进化次数后的非支配解集，其中，对于第t次进化，将大小为n的父代种群pt与大小为n的种群qt合并，以得到大小为2n的合并种群rt，采用快速非支配排序法，对所述合并种群rt中的多个个体进行排序，并将所述多个个体分成l个等级{f1,f2,…fl}，再创建一个空的子代种群pt+1，并按照从小到大的顺序将各所述等级的个体加入到所述子代种群pt+1中，以继续进行第t+1次进化。

8、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述构建大小为n的初始种群的步骤包括：创建汽油调合调度方案中流量、提货量、组分油接收的二元变量，以作为种群中的个体，其中，所述二元变量包括0/1变量和实数变量的编码形式；根据所选组分罐随机生成一个流量值作为组分油流量，并将成品油流量表示为组分油流量之和，以构建个体染色体；随机选择成品罐进行提货，并赋予其随机提货量，其中，每一周期允许在多个所述成品罐进行提货；随机选择所述组分罐来接收组分油，其中，每一所述周期内每种所述组分油只允许选择一个所述组分罐来进行接收；以及响应于完成每一所述个体的构造，计算所述个体的目标函数值和约束违反度，并按照所述目标函数值和所述约束违反度，将各所述个体按序填入空的目标种群，直到填满所述目标种群，以作为所述初始种群。

9、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述按照从小到大的顺序将各所述等级的个体加入到所述子代种群pt+1中的步骤包括：判断添加第i个等级fi中的所有个体之后，所述子代种群pt+1的个体数是否会大于n；响应于添加后的子代种群pt+1的个体数小于或等于n的判断结果，将所述等级fi中的所有个体都添加到所述子代种群pt+1中；以及响应于添加后的子代种群pt+1的个体数大于n的判断结果，采用拥挤算子对所述等级fi中的各所述个体进行基于拥挤距离的排序，并逐一将所述等级fi中剩余的拥挤距离最小的个体添加到所述子代种群pt+1中，直到所述子代种群pt+1中的个体数达到n。

10、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述构建考虑属性松弛的实时优化模型的步骤包括：将全罐油品的属性指标范围换算为调合头的指标范围，并通过调整调合头处的成品油属性对调合过程进行优化控制：

11、

12、其中，和分别表示全罐油品属性j指标的上限和下限，和分别表示使全罐油品属性j指标的上限和下限满足规定范围的调合头属性指标的上限和下限，vprotol,j表示全罐油品属性j的累积调合体积属性积，vproheel,j表示全罐油品属性j的罐底油体积属性积，volh表示罐底油体积，vols表示调合目标体积，volt表示已调合体积，volr表示未调合体积。

13、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述构建考虑属性松弛的实时优化模型的步骤包括：将所述研究法辛烷值调合效应模型表示为：其中，表示考虑调合效应补偿之后组分油i的辛烷值属性值，roni表示组分油i的辛烷值属性值，pbi表示组分油i的调合效应补偿值，ronb表示调合成品辛烷值属性预测值，ri表示组分油i的质量配方，ρi表示组分油i的密度。

14、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述第二约束条件包括：属性约束条件：其中，表示组分油i的属性j，松弛参数δj＞0表示成品油的属性j不满足对应的下限约束，松弛参数δj＜0表示成品油的属性j不满足对应的上限约束，松弛参数δj＝0表示成品油的属性j不违反属性约束条件。和/或配方约束条件：rimin≤ri≤rimax i＝1,2,…,n，其中，rimin表示组分油i的配方下限，rimax表示组分油i的配方上限。和/或配方变化步长约束：d≥ri_last-ri，d≥ri-ri_last，其中，d表示单次变化的最大步长，ri_last表示上次优化算出的组分油i的调合配方。和/或组分油流量约束：rc·total_fiow＜powerc，其中，total_fiow表示调合总流量，powerc表示组分油c的移动路径中油泵的流量参数。

15、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述采用属性松弛反馈的方式，修正所述多目标模型的目标函数和第一约束条件，以构建基于实时优化松弛反馈的汽油调合再调度模型的步骤包括：响应于松弛参数δi＞0，提高所述成品油属性约束的下限值：响应于松弛参数δi＜0，降低所述成品油属性约束的上限值：以及响应于所述辛烷值属性对应的松弛参数δron＞0，在所述最小化辛烷值过剩的第二目标函数中加上所述松弛参数δron：

16、此外，根据本发明第二方面提供的基于实时优化松弛反馈的汽油调合再调度系统包括：存储器，其上存储有计算机指令；以及处理器，连接所述存储器，并被配置用于执行所述存储器上存储的计算机指令，以实施如本发明第一方面任一项所述的基于实时优化松弛反馈的汽油调合再调度方法。

17、此外，根据本发明第三方面提供的计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。所述计算机指令被处理器执行时，实施如本发明第一方面任一项所述的基于实时优化松弛反馈的汽油调合再调度方法。