赵贤聪等：钢铁生产过程富余煤气动态优化分配模型 ·103 70 200 a 18 h 人工调节 B 60 人工调节 180 人工调节 4 B3 16 中间储气量 -B程 50 140 。-B1 + 14 40 -B4 B3 中间储气量 120 13 ◆B5 B 30 c. 定100 +B5 储气证下下限 0 3 11 3 5 20 4 6 2 3 4 6 周期 周期 周期 图5煤气柜权重因子变化时各周期优化前后的煤气柜储气量.()高炉煤气柜：(6)焦炉煤气柜：（©）转炉煤气柜 Fig.5 Gasholder levels before and after optimization during each time period while GPV changes:(a)BFG gasholder:(b)COG gasholder:(c) LDG gasholder 储气量达到最优 标准差， 综上所述，模式2的特点是煤气柜权重因子越大 越利于煤气柜的稳定.优化结果表明选择权重因子 SDA= (Vc-)2 (14) B4或B5,煤气柜稳定性最好，随着煤气柜权重因子 式中：n表示周期数，本模型n=6;Vc,表示G副产煤 的减小，优化效果逐渐变差，考虑到B5的煤气柜权 气柜第t周期的储气量；V。me表示G副产煤气柜的 重因子过大，不利于维持锅炉的稳定，而B4与B5优 中间储气量.SDA越小，煤气柜稳定性越好. 化效果完全一样，因此选择煤气柜权重因子相对较小 通过计算可以得到采用不同权重因子时，各煤气 的B4作为权重因子，而B4与上节中的A2实际上是 柜的SDA,如图6所示.可见，采用权重因子分别为 一样的. A1、A2、B4和B5时，优化后煤气柜的SDA值最小，与 3.3最优权重因子的选取及煤气柜稳定性的讨论 人工调节相比，优化后高炉煤气柜、焦炉煤气柜和转 综合3.1和3.2的研究结果可知，权重因子的值 炉煤气柜的SDA值分别下降了29.77%、2.12%和 对优化后的煤气柜储气量有很大影响，这种影响可以 37.28%.考虑到A1的锅炉权重因子过低，B5的煤气 通过标准偏移量(standard deviation amount,,SDA)进行 柜权重因子过高，皆不利于锅炉的稳定，故最终选取 量化，标准偏移量是指煤气柜储气量与中间储气量的 A2(B4)作为优化模型的权重因子 (60r ☑☑高护煤气柜焦炉煤气柜转炉煤气柜 0 ☑高炉煤气柜了焦炉煤气柜网转炉煤气柜) 最优区而？ SDA降低 50 46.05 SDA降低，最优区间 43.85 43.85143.87 44.12 44.82 44.80 44.96 43.981 43.85 4385 44.8 40 30 27.5 3029.6 29.6 275 23.4 2019 193 9. 21.0 20 19.6 166 16.6 104 10.4 05 110.4 104 104 10 10.4 A2 A4 BI B2 B3 B5 图6不同权重因子下优化前后的SDA.(a)权重因子A1~A5:(b)权重因子B1~B5 Fig.6 SDA before and after optimization under penalty values:(a)penalty values Al ~A5:(b)penalty values Bl ~B5 3.4关于发电量的讨论 图7()为例，阴影区域面积表示优化后从煤气柜进 当权重因子为A2(B4)时，优化前后锅炉的发电 入锅炉的高炉煤气，累计达到了84000m3,结合表2 量，优化前（人工操作）的发电量为25368.83kW-h, 和式(5)可知，这部分煤气至少可转换成为26880 优化后发电量达到了37025.1kWh,较优化前增加了 kW·h电力.可见优化后高炉煤气柜不仅比优化前要 11656.27kW·h,增幅达45.9%，相当于额外增加了 接近中间柜位，而且增大了锅炉系统的发电量，减少 5828元的发电收益 了外购电的成本.同样的情况也出现在转炉煤气柜 优化后锅炉发电量增大的原因可从图7得知.以 (图7(c)),优化后累计有50000m3转炉煤气从煤气赵贤聪等: 钢铁生产过程富余煤气动态优化分配模型 图 5 煤气柜权重因子变化时各周期优化前后的煤气柜储气量． ( a) 高炉煤气柜; ( b) 焦炉煤气柜; ( c) 转炉煤气柜 Fig． 5 Gasholder levels before and after optimization during each time period while GPV changes: ( a) BFG gasholder; ( b) COG gasholder; ( c) LDG gasholder 储气量达到最优． 综上所述，模式 2 的特点是煤气柜权重因子越大 越利于煤气柜的稳定． 优化结果表明选择权重因子 B4 或 B5，煤气柜稳定性最好，随着煤气柜权重因子 的减小，优化效果逐渐变差，考虑到 B5 的煤气柜权 重因子过大，不利于维持锅炉的稳定，而 B4 与 B5 优 化效果完全一样，因此选择煤气柜权重因子相对较小 的 B4 作为权重因子，而 B4 与上节中的 A2 实际上是 一样的． 3. 3 最优权重因子的选取及煤气柜稳定性的讨论 综合 3. 1 和 3. 2 的研究结果可知，权重因子的值 对优化后的煤气柜储气量有很大影响，这种影响可以 通过标准偏移量( standard deviation amount，SDA) 进行 量化，标准偏移量是指煤气柜储气量与中间储气量的 标准差， SDA = 1 n ∑ n 1 ( VG，t － VG，center ) 槡 2 ． ( 14) 式中: n 表示周期数，本模型 n = 6; VG，t表示 G 副产煤 气柜第 t 周期的储气量; VG，center表示 G 副产煤气柜的 中间储气量． SDA 越小，煤气柜稳定性越好． 通过计算可以得到采用不同权重因子时，各煤气 柜的 SDA，如图 6 所示． 可见，采用权重因子分别为 A1、A2、B4 和 B5 时，优化后煤气柜的 SDA 值最小，与 人工调节相比，优化后高炉煤气柜、焦炉煤气柜和转 炉煤气 柜 的 SDA 值 分 别 下 降 了 29. 77% 、2. 12% 和 37. 28% ． 考虑到 A1 的锅炉权重因子过低，B5 的煤气 柜权重因子过高，皆不利于锅炉的稳定，故最终选取 A2( B4) 作为优化模型的权重因子． 图 6 不同权重因子下优化前后的 SDA． ( a) 权重因子 A1 ～ A5; ( b) 权重因子 B1 ～ B5 Fig． 6 SDA before and after optimization under penalty values: ( a) penalty values A1 ～ A5; ( b) penalty values B1 ～ B5 3. 4 关于发电量的讨论 当权重因子为 A2( B4) 时，优化前后锅炉的发电 量，优化前( 人工操作) 的发电量为 25368. 83 kW·h， 优化后发电量达到了 37025. 1 kW·h，较优化前增加了 11656. 27 kW·h，增幅达 45. 9% ，相当于额外增加了 5828 元的发电收益． 优化后锅炉发电量增大的原因可从图 7 得知． 以 图 7( a) 为例，阴影区域面积表示优化后从煤气柜进 入锅炉的高炉煤气，累计达到了 84000 m3 ，结合表 2 和式( 5 ) 可 知，这 部 分 煤 气 至 少 可 转 换 成 为 26880 kW·h电力． 可见优化后高炉煤气柜不仅比优化前要 接近中间柜位，而且增大了锅炉系统的发电量，减少 了外购电的成本． 同样的情况也出现在转炉煤气柜 ( 图 7( c) ) ，优化后累计有 50000 m3 转炉煤气从煤气 · 301 ·