钢铁工业发展面临能源的严重制约，能源优化调配是钢铁企业系统节能的关键技术之一。通过能源优化调配可以实现能质匹配，提高能源的利用率，降低二次能源放散，在满足生产对能源质量和数量要求前提下，降低能源成本。

目前大部分学者都侧重于单一介质优化调配问题，对于多介质优化调配问题研究较少，目前现有的钢铁工业多介质优化调配方案，并没有充分考虑钢铁工业能源系统与钢材生产系统耦合紧密的特点，事实上，生产系统品种、产量、设备状态和工艺路径的不同，能源系统各介质的产生、转化、分配和使用需求不同，都会导致各种能源介质的平衡关系、优化约束边界条件发生变化，使优化效果大打折扣。

本文从钢铁制造流程物质流能量流耦合特点出发，提出了基于能量流网络动态仿真的钢铁工业多能源介质综合优化调配策略。首先基于主生产工序的能量流模型、分介质能量流网络模型，建立钢铁企业物质流能量流集成的能量流网络模型，充分表征物质流、能量流相互耦合和相互影响，然后通过输入当前生产计划、工艺路径、设备运行状况等信息进行钢铁制造全流程仿真，来识别、调整生产系统对能源系统的时变需求，形成多时间周期动态变化的优化约束边界条件，最后针对钢铁企业不同生产场景进行优化求解，给出对应的多能源介质动态优化调配结果，通过优化前后对比分析，验证了论文所提方案的有效性。

钢铁工业多介质优化调配，需要考虑能源系统与钢材生产系统耦合紧密、多能源介质转换的特点，基于主生产工序的能量流模型、分介质能量流网络模型建立钢铁企业物质流能量流集成的能量流网络模型，是充分反映物质流能量流相互耦合和能源介质相互影响的有效表达方式。

      针对设备运行状态变化和生产工况变化，需要提高多能源介质优化调配的适应能力，基于能量流网络动态仿真的多能源介质优化调配是一种可行的方案。通过与钢铁企业目前的信息化系统结合，及时获取生产计划、工艺路径、设备运行状况等信息，通过能量流网络动态仿真确定不同工况对能源系统的需求变化，形成动态的约束边界条件，然后进行优化求解，得到对应的多能源介质动态优化调配方案。

引用格式：孙彦广, 梁青艳, 李文兵, 贾天云. 基于能量流网络仿真的钢铁工业多能源介质优化调配. 自动化学报, 2017, 43(6): 1065-1079

链接：http://html.rhhz.net/ZDHXBZWB/html/2017-6-1065.htm

作者简介：

孙彦广 冶金自动化研究设计院教授级高工。主要研究方向为复杂工业过程建模和智能控制、钢铁企业能源动态调控、物质流能量流协同优化等. Email: syanguang@263.net.

梁青艳 钢铁研究总院博士研究生。主要研究方向为钢铁行业能源管理与优化.本文通讯作者. Email:liang-qingyan@163.com

李文兵 冶金自动化研究设计院教授级高工。主要研究方向为工业信息化和工业流程仿真。 Email: li--wenbing@126.com

贾天云 冶金自动化研究设计院高级工程师。主要研究方向为工业信息化和工业能源管理。E-mail:jiatianyun224@163.com