技術領域

本發明屬于信息技術及數學建模領域，涉及冶金副產煤氣的安全與經濟評估技術，特別涉及一種結合冶金企業生產計劃的煤氣安全與經濟評估方法。?

背景技術

鋼鐵工業總能耗約占全國工業總能耗的10%，副產煤氣是鋼鐵聯合企業中重要的二次能源，約占企業能源消耗總量的30%。鋼鐵企業副產煤氣主要包括焦爐煤氣、高爐煤氣和轉爐煤氣。由于廠區規劃、管網設計和生產調度等方面的問題，鋼鐵企業往往存在一方面因煤氣過剩而放散，一方面煤氣用戶因供氣不足而需要補充其他能源的現象。鋼鐵企業的煤氣利用情況直接影響著企業的生產成本。因此，正確地認識鋼鐵聯合企業中煤氣供需關系的變化規律，科學地制定生產計劃及煤氣調度方案、實施煤氣的生產、存儲、分配和利用，特別是富余煤氣的使用策略，對優化利用鋼鐵聯合企業的煤氣資源、降低噸鋼能耗、減少溫室氣體排放都有十分重要的現實意義。?

有關鋼鐵聯合企業的煤氣的預測和優化調度方法，國內外都進行了大量的研究工作。中國發明專利CN200710178960.7提出了鋼鐵企業煤氣動態仿真方法，通過建立各個煤氣相關設備以及煤氣管網建立完整的動態模型，來完整地描述煤氣系統，但涉及的仿真機模塊數量多，仿真機建模工作量大，難以投入實際的生產應用；中國發明專利CN200710016562.5提出了一種基于歷史數據的煤氣量回歸預測方法，能夠滿足短期預測的要求，但無法實現長期的煤氣供需量預測。?

基于現有技術的種種不足，本案提出一種新型的評估方法。?

發明內容

本發明的目的，在于提供一種煤氣安全與經濟評估方法，其可以預測出鋼鐵企業不同生產計劃下的煤氣供需量，并在此基礎上進行煤氣系統的安全與經濟評估，幫助能源調度人員了解不同生產計劃下的煤氣系統供需及平衡狀態，并提供科學合理的煤氣調配方案，還可借助本發明優化調整生產計劃，以保證冶金企業?煤氣資源的高效利用，最終達到節能減排的目的。?

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：?

一種煤氣安全與經濟評估方法，包括如下四個階段：?

第一階段：煤氣設備單元劃分及調度優先級設定：將冶金企業煤氣系統的各種設備劃分為發生單元、緩沖單元、轉換單元及消耗單元，將具體的設備劃分為前述幾個單元中，再為每種設備設置調度優先級；?

第二階段：煤氣量影響因素分析：以主生產工序的歷史運行數據以及各分廠產量為基礎，采用灰色系統關聯度法分析出影響煤氣量的主要因素；?

第三階段：基于生產計劃的煤氣量預測：根據第二階段分析出的影響煤氣量的主要因素情況，采用回歸法預測出某給定生產計劃下的煤氣量數據，并確定煤氣供應和消耗間的平衡關系，評估整個煤氣管網的安全狀態；?

第四階段：煤氣供應與消耗的優化調配：若評估出煤氣供應不足，根據設備的調度優先級對消耗用戶進行調配，以保證調度優先級高的用戶的煤氣量；若評估出煤氣處于富余狀態，依托基于非線性規劃的煤氣安全與經濟評估模型進行煤氣的優化調配。?

上述第一階段的具體內容是：將冶金企業煤氣系統的各種設備按照其在煤氣管網中的作用和表現出來的特征，劃分為四類：發生單元、緩沖單元、轉換單元及消耗單元，其中，發生單元包括焦爐、高爐和轉爐；緩沖單元包括煤氣管網、煤氣柜和自備電廠鍋爐；轉換單元包括高爐煤氣余壓透平發電裝置；消耗單元包括高爐熱風爐、軋鋼加熱爐和燒結預熱爐；在此基礎上，為每種設備設置不同的調度優先級，優先級越大，表示在生產中必須保證該設備的煤氣量，應盡量避免對此類設備進行煤氣調配；相反若優先級越小，則表示在煤氣不足或富余時，首先考慮對此類設備進行煤氣調配，必要時進行此類設備的啟停。?

上述第二階段具體包含以下步驟：?

（21）相關歷史數據準備：將過去N天某生產工序的煤氣日累計流量以及可能影響煤氣量的指標的日統計值列表，并將煤氣日累計流量定義為母序列，記為{s₀(i)},i=1,2,…,N，其中s₀(1)表示第一個時刻的值，s₀(2)表示第二個時刻的值，s₀(i)表示第i個時刻的值；將影響指標的數據序列定義為子序列，記為{s_k(i)},k=1,2,…,m；i=1,2,…,N，s_k(i)表示第k個影響指標第i個時刻的值；?

（22）原始數據的歸一化處理：采用均值化方法來預處理原始數據，令s₀的平均值為?s_k的平均值為?則有：?