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炼化一体智能化工厂计划优化模型设计及案例分析
炼化企业供应链协同优化对实现智能炼厂至关重要,计划优化系统是供应
链协同优化实现的核心系统。本文详细介绍了规划总院自主研发的新一代计划
优化软件整体框架及主要功能,在该平台基础上结合炼化一体化企业流程数据、
原油数据库及产品销售等边界条件进行了炼化一体化模型设计及建设,用于开
展各类优化分析,并基于线性规划原理,通过边际效益分析及多方案对比分析,
结合原油保本价法、缩减成本法及等量替代法等不同的原油选购方法,开展了
原油选购测算及应用分析,并对炼化一体化企业加工原油提出了相关建议,指
导企业原油选购。
炼化企业是典型的流程工业,其复杂性导致企业经营过程中受制约的因素
众多,全厂的最优方案并不是单个装置最优结果的叠加,需要对全厂的各个环
节进行协同优化,炼化企业供应链协同优化对实现智能炼厂至关重要,供应链
协同优化是实现全厂优化和科学决策的基础,其目的是通过协同决策及时把控
市场趋势,快速响应市场供应与需求,及时进行采购、生产、交付,实现敏捷
弹性运营。其中计划优化系统是供应链协同优化实现的核心系统,目前国内外
大型炼化一体化企业应用的计划优化软件基本还是20世纪研发,单机版应用
为主的计划优化软件,随着信息技术的飞速发展及智能炼厂建设要求,需要研
发新一代的计划优化平台,基于计划优化平台建立数学规划模型,实现原油选
购优化、生产装置负荷优化、中间物料走向优化、油品调合优化、竞争性产品
评估等功能,通过多方案对比实现不同优化方案比选,实现供应链整体优化,
探索不同的原油选购方法,帮助企业做出科学统一的决策。
1炼化一体化计划优化模型设计
目前,行业内常用的炼化计划建模软件大多于20世纪研发,受限于当时
计算机和软件技术的不足,存在单机版系统、图形化程度低、数据集成和结果
数据库共享不方便等不足,而且按使用年限购买服务价格昂贵,随着云计算技
术的进步,将专业应用软件部署在云平台上已是大势所趋,采用必威体育精装版技术研发
全新B/S架构的软件是优化软件的发展目标,将传统的以用户为中心的单机版
应用向以流程为导向的网络化协同应用转变,且技术层面具备图形化建模、在
线操作、并行式计算与存储、EXCEL导入导出等条件是业务发展的迫切要求,
也是在计划优化领域实现炼化一体化企业智能化的重要支撑。
中国石油规划总院响应国家提升自主创新能力、加快油气行业“卡脖子”技
术攻关的号召,自主研发了新一代计划优化软件——凌睿炼化计划优化平台
(refineryintelligentplanningoptimization,RIPO)。RIPO按照基于“平台
+应用”建设模式,采用微服务技术架构开发如图1所示。包括模型管理、优化
应用、结果输出和基础管理4个模块,覆盖企业从原料采购、装置加工、产品
调和、产品销售的供应链全链条加工过程,满足炼化企业生产计划优化与管理
的需要。
图1RIPO整体架构图
RIPO系统界面友好,符合人机交互习惯,系统从建模、运算到结果分析
都简便易用;系统按照互联网时代访问应用特点开发,用户间的协同共享十分
便捷、高效。RIPO可解决目前行业内传统软件普遍存在的需要在本地安装程
序、软件图形化程度低、数据分散存储等技术难题,软件在易用性、规范性、
安全性等方面要优于同类软件,系统从建模、运算到结果分析都简便易用,且
用户间协同共享便捷、高效。
用数学规划方法优化生产经营关键需要解决3个问题,即生产经营优化模
型的构建、模型的自动生成和模型的求解[1-2]。其中生产经营优化模型的构建
是要把计划优化问题转化为数学模型,用数学的语言进行描述;模型自动生成
和求解方面,RIPO平台采用通用数学建模软件GAMS,结合自主研发的计划
优化线性规划和非线性问题处理算法处理。所以基于RIPO平台建模的主要工
作是生产经营优化模型的构建。
结合原油数据库、原油采购、装置加工、生产工艺流程、产品调和及销售
等条件,通过RIPO优化平台开展优化模型建模。涵盖从原油进厂到产品出厂
的整个链条,目标是企业效益最大化。
计划优化模型如图2所示,包含原料采购模块、原油数据库及常减压蒸馏
模块、二次装置生产方案模块、装置加工量约束模块、物料调和指标控制模块、
产品销售模块,此外为了更精确地进行描述和控制,模型还有物性传递模块(硫
传递)、全局控制模
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