(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111454483.9 (22)申请日 2021.12.01 (71)申请人 重庆大学 地址 400030 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 蒋胜龙　文耀民　曹玲玲　唐伟　 陈兰　 (74)专利代理 机构 重庆双马智翔专利代理事务 所(普通合伙) 50241 代理人 顾晓玲 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/04(2012.01) G06F 16/2458(2019.01) (54)发明名称 一种面向钢铁企业氧气系统的不确定优化 调度方法及系统 (57)摘要 本发明属于节能优化技术领域， 具体公开了 一种面向钢铁企业氧气系统的不确定优化调度 方法及系统， 该方法根据制造单元氧气需求量随 机波动特点， 构造基于时变预算的两阶段鲁棒优 化模型， 使能源收益最大化和能源放散操作波动 偏差最小化； 根据不同制造过程的特点构造需求 预测模型： (1)针对高炉炼铁过程， 运用高斯过程 回归构建时间序列模型预测每个调度周期的氧 气需求区间； (2)针对转炉炼钢过程， 通过建立能 力约束的生产调度模型估算各个调度周期的氧 气需求； 最后通过模型的集 成和运行实现氧气系 统的安全、 稳定、 高效运行。 本发明采用数学模型 和机器学习融合技术， 减少了不可预知的随机因 素对氧气系统的干扰， 有助于钢铁企业实现能源 系统的智能化管理。 权利要求书5页 说明书13页 附图4页 CN 114091784 A 2022.02.25 CN 114091784 A 1.一种面向钢铁企业氧气系统的不确定优化调度方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 根据钢铁企业氧气能源系统的供需平衡关系与 氧气需求柔性可调机制， 构建氧气最优 调度模型； 根据氧气需求 量的随机波动特性， 构建基于时变预算的两阶段鲁棒优化模型； 根据高炉炼铁过程氧气需求的连续化特征， 建立基于 高斯过程 回归的时间序列模型预 测其在氧气调度周期内的需求区间； 根据转炉炼钢过程氧气需求的阶跃型特征， 建立基于负载约束的炼钢生产调度模型， 以估算多场景调度条件下的氧气需求区间； 通过EMS数据库获取相应模型的参数取值和氧气需求历史数据， 通过需求预测和求解 两阶段鲁棒优化模型， 获取 氧气供需两端的最优运行决策。 2.如权利要求1所述的面向钢铁企业氧气系统的不确定优化调度方法， 其特 征在于； 目标函数如下： 最大限度保证能源利润f1， 最小化储气罐液位水平在中间水平的偏差f2和过剩/短缺状 况的惩罚f3， 其中， δ表示储气罐液位到其中间液位的偏差， 和 表示介于GVmid之下和之上的偏 差， GVmid表示氧气储存 器的中位值， ω 为供氧方提 供氧气的负载量， 和 表示短缺和过剩 的量； ωr， θ表示在时段θ 时， 制氧系统r的供氧负荷， γ1， γ2， γ3为目标函数中的权重系数， R 为制氧系统中的供 氧端， Θ表示氧气分布的整个时间， θ表示时间Θ的第 θ 阶段； 约束条件如下： 在供氧平衡阶段， 供给方的空气分离装置r的工作负载(2)和连续需求用户q的使用流 量(3)被限制在特定的范围内， 且 对于离散用户的需求只能选择一种氧气配置状态(4): 空气分离装置负载变化约束： 在平衡阶段， 需要限制两个时段的空分装置的负载之间的偏差在一定范围， 由于|ωr ,θ‑ωr ,θ‑1|是非线性函数， 引入两个非负辅助变量 并使它们满足如下公式： 权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 114091784 A 2让 那么空分装置负载变化约束重新表述如下： 柔性需求约束: 每个时段的总能源需求已经由连续用户的流 量和离散用户的所选氧气配置所决定： 平衡约束： 在第( θ‑1)个时段末产生的氧气流入第θ个时段初的氧气存储系统， 总的氧气生成量和 需求量的差值应等于储气罐 液位水平的变化 值， 即 引入两个非负变量 分别表示过剩量和 短缺量， 通过如下相似方程重新表示气 体平衡关系， 容量约束： 将定义氧气储 存系统的安全容 量在特定范围[GVmin,GVmax]之间， 偏差定义： 第 θ个时段， 当前储气罐液位与中间液位 之间的偏差可表示为: |GVθ‑GVmid|， 由于在目标 函数希望偏差是最小的， 所以低于和高于中间水平的偏差量分别用下列不 等式来定义： 其中， 为制氧端r的最小制氧负荷， 为制氧端r的最小制氧负荷， ωr， θ‑1： 在时段 θ‑1时， 制氧端r的供氧负荷， 表示在θ‑1和 θ 时段， 两者氧气负荷的最大偏差， 两者氧气 负荷的最大偏差； 非负辅助变量， Θθ表示第θ 阶段的时间节点1,2,3..., θ； S表 示离散氧气需求的所有场景， dq, θ表示氧气用户q在时段θ 的氧气需求 量， 在场景s氧气需 求下氧气用户q在时段θ 的氧气需求量， GVθ‑1表示在时段θ ‑1时储气罐内气位， GVθ在时段θ 时权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 114091784 A 3