点击数: 更新日期: 2023-03-07
中文题目：原油作业过程优化的研究进展
论文题目：Research progress on crude oil operation optimization
录用期刊/会议： 化工学报（EI）
原文DOI： 10.11949/0438-1157.20210850
原文链接：https://hgxb.cip.com.cn/CN/10.11949/0438-1157.20210850
录用/见刊时间：2021年11月05日
封面图片：
封面摘要：本文综述了原油作业过程优化当前研究的已有成果，着重论述了原油采购优化、原油储运优化以及原油调和优化以及不确定性条件下原油作业过程优化四个主要方向的研究进展。
作者列表：
1） 郑万鹏 中国石油大学（北京）信息科学与工程学院 控制科学与工程 博19
2） 高小永 中国石油大学（北京）信息科学与工程学院 自动化系 教师
3） 朱桂瑶 中国石油大学（北京）信息科学与工程学院 控制科学与工程 硕19
4） 左 信 中国石油大学（北京）信息科学与工程学院 自动化系 教师
文章简介:
本文综合了近年来关于原油作业过程优化的相关研究成果，从不同的研究方法与角度出发重点阐述了原油作业过程中原油采购优化、原油储运优化、原油调和优化以及不确定性条件下的原油作业过程优化四个主要研究方向的学术进展，对目前研究领域已有的理论成果进行总结分析。此外，本文根据原油作业过程优化当前已有的研究基础，对该方向的未来发展趋势进行了展望。
摘要:
原油作业过程是石油供应链的重要组成环节，包括炼油企业生产过程中的原油采购、原油分配、原油输送、原油储存和原油调和等多个工业流程。原油作业过程优化具有很高的学术理论价值与工业应用价值，与其相关的研究工作是目前学术界与工业界共同关注的热点。首先简要描述了原油作业过程，并对其优化问题的难点进行分析；其次，分别从优化模型、优化算法以及不确定性优化方法三个研究角度，重点阐述了原油采购优化、原油储运优化、原油调和优化以及不确定性条件下原油作业优化四个主要研究方向的学术进展，并对当前已有的研究成果进行了归纳总结；最后，对原油作业过程优化当前存在的一些问题提出了建议，并对该领域未来的发展方向与趋势进行了展望。
背景与动机:
原油作业过程优化的目标是在保障炼油厂生产装置不断供、满足炼油生产计划的预期收率目标以及尽量少地切换生产方案的前提下，最大化炼油厂在整个原油作业过程的经济收益。炼油企业通过制定原油作业过程的优化方案可以减少原油的采购、运输、加工和存储成本，充分利用自身的生产加工能力，提高资源利用效率，增加生产收益率，以此来满足企业生产需求和最大化利润的生产目标。因此，原油作业过程优化是大多数炼油厂提高经济效益和竞争力的重要举措和有效手段。
设计与实现:
本文对原油作业过程优化的四个研究方向进行了研究综述：1）对于原油采购优化方向，本文从原油价格预测、原油价格长期预测以及原油价格预测组合策略等研究角度总结了其相应的建模方法、研究创新点以及优缺点分析；2）对于原油储运优化方向，本文基于数学规划模型与Petri网络模型两种主要研究方法，从原油存储优化、原油输送优化、原油分配与进料优化以及原油储运多目标优化等多个研究角度总结了其相应的优化模型、优化算法、算法创新点、算法设计思路以及优缺点分析；3）对于原油调和优化方向，本文以数学规划模型作为主要研究方法，从原油调和操作优化与原油调和全局优化两个研究角度总结了其相应的优化模型、优化算法、算法创新点、算法设计思路与优缺点分析；4）对于不确定性条件下原油作业过程优化方向，本文从外部不确定性因素影响与内部不确定性因素影响两个研究角度总结了其相应的优化模型、优化方法、研究创新点、方法设计思路以及优缺点分析，可为原油作业过程优化的学术研究提供参考。
主要内容:
1. 原油采购优化问题的研究进展综述
本节内容综述了近年来原油价格预测的主要学术进展与理论成果，并以精确预测原油价格、提升预测性能为核心，从原油价格预测模型、原油价格的长期预测以及原油价格预测模型的组合策略三个角度介绍当前原油价格预测方向的建模方法与理论创新。
2. 原油储运优化问题的研究进展综述
本节内容分别从数学规划模型和Petri网络模型两个主要研究方向出发，详细阐述了当前已有的原油储运优化问题的关键研究进展。根据原油储运优化问题的研究进展，总结提出的原油储运过程优化模型的设计框架如图1所示。
图1.原油储运过程调度优化模型的设计框架
3. 原油调和优化问题的研究进展综述
本节内容分别从原油调和的操作优化以及原油调和的全局优化等问题角度出发，根据原油调和优化问题的研究进展，总结提出的原油调和过程优化模型的设计框架如图2所示。
图2.原油调和过程优化的模型设计框架
4. 不确定条件下原油作业过程调度优化问题的研究进展
本节内容从外部不确定性因素影响与内部不确定性因素影响两个研究角度，总结了不确定性问题的优化模型、优化方法、研究创新点、方法设计思路以及优缺点分析。
结论及展望:
本文综述了原油作业过程优化当前研究的已有成果，着重论述了原油采购优化、原油储运优化以及原油调和优化以及不确定性条件下原油作业过程优化四个主要方向的研究进展。在此基础上，本文根据当前原油作业过程优化的研究进展以及工业应用中亟待解决的实际问题，从自组织学习算法、数据驱动的过程建模方法、机理，数据和经验融合、全流程协同优化以及动态多目标优化对未来发展趋势做出相应的展望。
通讯作者简介:
高小永，副教授，博士生导师，中国石油大学（北京）信息科学与工程学院自动化系主任，自动化专业负责人。北京自动化学会常务理事、中国自动化学会过程控制专业委员会委员、中国化工学会信息技术应用专业委员会委员、中国系统工程学会过程系统工程专业委员会委员。研究领域为复杂石油石化工业过程智能制造，主要方向有：机理与数据驱动的故障诊断、复杂工业过程建模与优化控制、工业过程计划与调度优化等。主持国家自然科学基金项目2项、校企联合项目10多项，发表SCI/EI等各类论文50多篇。
Email：x.gao@cup.edu.cn