项目名称: 基于流程网络的钢铁企业能量流网络建模与多能源介质集成优化研究

项目编号: No.61603370

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2017

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 曾玉娇

作者单位: 中国科学院过程工程研究所

项目金额: 19万元

中文摘要: 钢铁行业是我国发展循环经济、深化节能减排的重点行业。深入剖析能量流动态行为规律并构建优化的能量流网络是我国钢铁行业新一轮节能降耗的重要突破口。本课题基于殷瑞钰院士提出的“能量流网络化”思想,系统分析钢铁生产过程中能量流运行网络及其输入-输出动态特性,探讨能量流网络的构建方法,建立覆盖全流程能源使用、回收、存储、转换和输配各环节的能量流网络模型,为分析和评估能量流网络动态行为提供模型支持;在此能量流网络模型基础上,综合应用系统工程和全局优化方法,构建多能源介质集成优化模型;并通过大系统分解-协调理论和全局优化方法解决多能源介质集成优化问题的求解,获得不同能源介质在其发生、转换和使用全过程各环节上的协调优化分配方案,实现钢铁企业能源系统的高效、有序运行,为进一步研究钢铁生产过程中物质流-能量流协同优化运行机制提供理论支持和方法依据,为推进我国钢铁乃至冶金行业的可持续发展水平做贡献。

中文关键词: 钢铁企业;流程网络;能量流网络模型;多能源介质;集成优化

英文摘要: The iron and steel industry is one of the key industries in which our country develops the circular economy and strengthens the energy conservation and emissions reduction. The key breakthrough for the new round of energy-conservation of China's steel industry is to deeply analyze the dynamic behavior pattern of energy flow and construct the optimal energy flow network. According to the thought of energy flow network proposed by academician Ruiyu Yin, in this project the input /output characteristics of the energy flow in the steel production process are deeply analyzed, the method of modeling energy flow network is discussed, and an full process energy flow network model is built, covering energy use, recovery, storage and transformation sectors, which can provide the the model basis for analysis and evaluation energy flow network in the steel works. On this basis, the integrated optimization model of multi-type energy medium is established by using the theory of systems engineering and method of global optimization. In order to solve the integrated optimization model, effective optimization strategies based on the decomposition-coordination principle and global optimization methods are proposed. And then, the optimal allocation of different energy medium among the energy production, transmission, use and many other links in the whole process is obtained, and the orderly and efficient operation of the energy system in the steel works is achieved. Hence, it will provide the theory support and method basis for studying the collaborative optimization operation mechanism of the material flow and energy flow in the steel production process, and make contributions to promote the sustainable development level of China's steel industry as well as the metallurgical industry.

英文关键词: Iron and Steel works;Process network;Energy flow network model;Multi-type energy medium;Integration Optimization

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