钢铁企业煤气系统预测与调度建模研究

【摘要】：2012年，我国钢铁业能耗约占全国总能耗16%。大型钢铁企业能源成本占总生产成本30%左右，而钢铁厂副产煤气可以提供其生产能耗的1/3，因此对于副产煤气的充分合理利用可以有效的减少钢铁企业能源成本。在实际生产过程中，由于生产计划、存储条件、煤气调用方式顺序等的影响，使得一方面由于煤气过剩而放散，一方面煤气不足而消耗电能等其他能源，因此对于煤气的合理规划调度对于提高企业的能耗成本有着重要的意义。 预测是煤气优化调度的基础。通过基于生产计划的煤气消耗预测，可以及时把握各种煤气的动态需求，提前做好能源准备以及调度工作。基于煤气消耗的产量预测，可以判断生产过程是否正常，操作是否有失误，及时进行检测、维修和操作改正。本文用BP神经网络基于历史数据进行煤气产耗预测，预测结果比较理想，可以很好的为优化调度提供决策支持。 本文将煤气系统抽象为煤气管网和调度单元。用矩阵形式表达了煤气管网的网络结构；建立了基于调度单元分类的优化调度模型。根据调度单元的具体特点，将调度单元分为四类。针对每一个具体单元建立了其目标函数与约束条件，运用最小二乘回归和偏最小二乘回归理论建立煤气优化调度数学模型并说明了钢铁业煤气调度的基本准则。通过以上的煤气流量预测与调度模型的建立，可以实现钢铁企业副产煤气的合理利用，既能保证企业的正常生产，又能有效的提高煤气的利用率，从而节约成本，提高企业的市场竞争力。间接的减少污染排放，保护了环境，实现了可持续发展。 【关键词】：副产煤气 煤气预测 BP网络 最小二乘法 调度模型
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：N945.12
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景与意义9-11
• 1.1.1 我国能源消耗简介9
• 1.1.2 钢铁企业能耗分析9-10
• 1.1.3 副产煤气现状分析10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 生产调度问题的研究11-12
• 1.2.2 能源管理系统发展12-13
• 1.2.3 煤气系统管网模型化研究13-14
• 1.3 研究思路与研究目的14
• 1.4 论文布局14-15
• 第2章 钢铁企业副产煤气概述15-24
• 2.1 钢铁企业主要能源及其分布15-18
• 2.2 钢铁企业副产煤气18-21
• 2.2.1 焦炉煤气18-19
• 2.2.2 高炉煤气19-20
• 2.2.3 转炉煤气20-21
• 2.3 钢铁企业煤气管网21-22
• 2.3.1 煤气输送管路21
• 2.3.2 工作站点21-22
• 2.4 副产煤气利用技术22-23
• 2.4.1 焦炉煤气利用技术22-23
• 2.4.2 高炉煤气利用技术23
• 2.4.3 转炉煤气利用技术23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 钢铁企业煤气产耗预测24-46
• 3.1 预测学与常用预测算法24-27
• 3.1.1 预测学基础24
• 3.1.2 常用预测算法24-27
• 3.2 基于神经网络的预测算法27-32
• 3.2.1 BP 网络算法28-31
• 3.2.2 附加动量法的 BP 网络算法31-32
• 3.3 数据之间的灰色关联度分析32-35
• 3.3.1 灰色关联度分析基础32-34
• 3.3.2 针对高炉煤气消耗的灰色关联分析法实例34-35
• 3.4 高炉煤气产耗预测 BP 网络仿真35-41
• 3.4.1 高炉煤气消耗预测仿真35-39
• 3.4.2 高炉煤气发生预测仿真39-41
• 3.5 基于时间序列误差权值修正的加动量 BP 算法41-44
• 3.5.1 小区间单调曲线法说明41-42
• 3.5.2 误差权值修正算法的仿真42-43
• 3.5.3 焦炉煤气发生基于误差权值修正算法的仿真实例43-44
• 3.6 两种预测基准44-45
• 3.6.1 基于生产计划的能源消耗预测44
• 3.6.2 基于能源消耗的产品产量预测44-45
• 3.7 本章总结45-46
• 第4章 煤气系统建模分析46-61
• 4.1 煤气系统模型化分析46-50
• 4.1.1 煤气系统网络结构46-47
• 4.1.2 煤气系统单元分类47-50
• 4.2 煤气优化调度数学模型50-58
• 4.2.1 最小二乘回归建模理论基础50-51
• 4.2.2 基于单元分类回归模型构建51-53
• 4.2.3 模型的数学表示53-58
• 4.2.4 模型的求解步骤58
• 4.3 建模数据预处理58-59
• 4.4 煤气优化调度原则59
• 4.5 本章总结59-61
• 结论61-63
• 参考文献63-66
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果66-67
• 致谢67-68
• 作者简介68

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