粗糙環(huán)境下天然氣工業(yè)系統(tǒng)的模擬與優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于油氣藏開發(fā)工程管理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種粗糙環(huán)境下天然氣工業(yè)系 統(tǒng)的模擬與優(yōu)化方法，涉及到區(qū)域天然氣產(chǎn)業(yè)動態(tài)規(guī)劃模型的建立、模擬及求解方法等。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，與天然氣相關(guān)的研究主要集中在新技術(shù)的使用方面，而關(guān)于天然氣產(chǎn)業(yè)鏈 及其經(jīng)濟(jì)效益的研究很少涉及。天然氣產(chǎn)業(yè)規(guī)劃是一個(gè)復(fù)雜的涉及不同的標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)情況的 決策問題。如果不對其進(jìn)行科學(xué)的系統(tǒng)模擬有優(yōu)化，有可能造成決策失誤，從而導(dǎo)致巨大的 經(jīng)濟(jì)損失。
[0003] 本發(fā)明針對長江流域的天然氣產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，這些天然氣是化工產(chǎn)品的原材料。甄別 影響規(guī)劃的主要不確定性因素。然后使用粗糙集、動態(tài)系統(tǒng)和多目標(biāo)規(guī)劃理論和方法對它 們進(jìn)行分析和建模。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提出一種粗糙環(huán)境下天然氣工業(yè)系統(tǒng)的模擬與優(yōu) 化方法，便于對天然氣產(chǎn)業(yè)進(jìn)行規(guī)劃，為相關(guān)政策、決策的制定提供依據(jù)。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：粗糙環(huán)境下天然氣工業(yè)系統(tǒng)的模 擬與優(yōu)化方法，包括以下步驟：
[0006] A、確定天然氣產(chǎn)業(yè)所含產(chǎn)品種類以及相應(yīng)權(quán)重；
[0007] B、設(shè)定天然氣產(chǎn)業(yè)中的粗糙變量；
[0008] C、構(gòu)建天然氣產(chǎn)業(yè)粗糙多目標(biāo)規(guī)劃模型；
[0009] D、運(yùn)用粗糙期望值算子對模型進(jìn)行處理；
[0010] E、對模型進(jìn)行求解。
[0011] 進(jìn)一步的，步驟C中，所述構(gòu)建天然氣產(chǎn)業(yè)粗糙多目標(biāo)規(guī)劃模型，具體為：
[0012]
[0013] 其中，醋酸絲束產(chǎn)量；f2-乙酸酐產(chǎn)量；f3-醋酸產(chǎn)量；f 4-甲醚產(chǎn)量；f5-聚 甲醛產(chǎn)量；f6 -四氫呋喃產(chǎn)量；f7 -丁內(nèi)酯產(chǎn)量；f8 -脲醛樹脂產(chǎn)量；f9 -聚對苯二甲酸丁 二酯產(chǎn)量；f1D -化肥產(chǎn)量；
[0014] X1-甲醇的權(quán)重；X2-脲醛樹脂中甲醛的權(quán)重；X3-尿素在脲醛樹脂中的權(quán)重；X 4-甲 醇中甲醛的權(quán)重；X5-甲醇在二甲醚中的權(quán)重；X6-丁二醇在四氫呋喃中的權(quán)重；x 7-丁二醇 在聚對苯二甲酸丁二酯中的權(quán)重；X8-乙酸在乙酸酐中的權(quán)重；X9-乙酸酐在醋酸絲束中的 權(quán)重；X 1。-甲醛在聚甲醛中的權(quán)重；
[0015] C1 -醋酸絲束價(jià)格；c2 -乙酸酐價(jià)格；c3 -醋酸價(jià)格；c4 -甲醚價(jià)格；c5 -聚甲醛 價(jià)格；c6_四氫呋喃價(jià)格；c7_ 丁內(nèi)酯價(jià)格；C8-脲醛樹脂價(jià)格；c9_聚對苯二甲酸丁二酯 價(jià)格；C1O -化肥價(jià)格。
[0016] 進(jìn)一步的，步驟D中，運(yùn)用粗糙期望值算子對模型進(jìn)行處理包括：
[0017] 名袢棚創(chuàng)摁型亦細(xì)糙SB·佶笪子作田下_
[0018]
[0019] 其中（[a;, bj, [Ci, dj)表示一個(gè)粗糙區(qū)間，cX = a;〈 = bi〈=山。
[0020] 由期望值算子，目標(biāo)與約束條件可轉(zhuǎn)化為
[0021]
[0022] 進(jìn)一步的，步驟E中，所述對模型進(jìn)行求解包括：
[0023] 先將多模型中的多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問題，再求得單目標(biāo)問題的最優(yōu)解。
[0024] 本發(fā)明的有益效果是：便于對天然氣產(chǎn)業(yè)進(jìn)行規(guī)劃，為相關(guān)政策、決策的制定提供 依據(jù)。
【附圖說明】
[0025] 圖1為粗糙多目標(biāo)規(guī)劃模型示意圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明中粗糙環(huán)境下天然氣工業(yè)系統(tǒng)的模擬與優(yōu)化方法流程圖；
[0027] 圖3為實(shí)施例中天然氣產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)量優(yōu)化前后的模擬圖；
[0028] 圖4為實(shí)施例中天然氣產(chǎn)業(yè)中的醋酸絲束產(chǎn)量優(yōu)化前后模擬圖；
[0029] 圖5為實(shí)施例中天然氣產(chǎn)業(yè)中的乙酸酐產(chǎn)量優(yōu)化前后模擬圖；
[0030] 圖6為實(shí)施例中天然氣產(chǎn)業(yè)中的丁內(nèi)酯產(chǎn)量優(yōu)化前后模擬圖；
[0031] 圖7為實(shí)施例中天然氣產(chǎn)業(yè)中的二甲醚產(chǎn)量優(yōu)化前后模擬圖；
[0032] 圖8為實(shí)施例中天然氣產(chǎn)業(yè)中的聚甲醛產(chǎn)量優(yōu)化前后模擬圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面對在分析和建模過程中有可能用到的術(shù)語進(jìn)行釋義：
[0034] 粗糙集：具有相同上下近似的一族集合稱為粗糙集，記為
[0035] 粗糙變量：一個(gè)粗糙變量Ck是從粗糙空間（Λ，Δ，A，π )到實(shí)數(shù)集的一個(gè)可測函 數(shù)。一個(gè)粗糙變量的上下近似分別為Q= {C k ( λ ) I λ e Δ }，Cf HUm 6 Λ};
[0036] 系統(tǒng)動力學(xué)-粗糙多目標(biāo)規(guī)劃模型（SD-RMOP):-般的SD-RMOP結(jié)構(gòu)如圖1所示：
[0037] 將系統(tǒng)分為五組：初始集，方案集，產(chǎn)品集、粗糙變量和目標(biāo)集。
[0038] (I) Gni為初始集，表示輸入值或原始數(shù)據(jù)，有m年被預(yù)測（G i，G2, . . .，GJ。
[0039] (2) XnS方案集，表示所有方案構(gòu)成的集和。
[0040] (3) ZkS產(chǎn)品集，表示由方案X確定的產(chǎn)量，可記為（ZpZ2，...，Zk)。
[0041] (4) Ck是粗糙變量。
[0042] (5) FkS目標(biāo)集，表示被Z JP C k影響的目標(biāo)集合。
[0043] 上述模型可以采用如下方式描述：
[0044] 層次：層次參數(shù)被原始數(shù)據(jù)和速率參數(shù)控制，BP
[0045] Zk= (Z !，Z2，· · ·，Zk) = ?? G2, · · ·，Gm，X1, X2, · · ·，Xn)
[0046] 目標(biāo)：目標(biāo)函數(shù)被層次參數(shù)和粗糙變量控制，BP
[0047] Fk= (F F2, . . . , Fk ) = f (Z1, Z2, ZK, C 1, C 2C κ)
[0048] 粗糙：粗糙變量是產(chǎn)品的價(jià)格，受到其他因素影響：
[0049]
[0050] 由此，構(gòu)建的SD-RMOP模型：
[0051]
[0052] 多目標(biāo)線性規(guī)劃在粗糙期望值算子作用下，可記為
[0053]
[0054] 由期望值算子，目標(biāo)與約束條件可轉(zhuǎn)化為
[0055]
[0056] 對于上述模型，考慮如下最小化問題
[0057]
[0058] 其中，u(y)是單調(diào)遞增函數(shù)。問題Pu的最優(yōu)解是原多目標(biāo)問題的有效解。算法過 程：
[0059] (1)轉(zhuǎn)化：將原多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)換為原有的單目標(biāo)問題；
[0060] (2)求解：單目標(biāo)問題的最優(yōu)解即是原問題的有效解。
[0061] 本發(fā)明粗糙環(huán)境下天然氣工業(yè)系統(tǒng)的模擬與優(yōu)化方法流程如圖2所示，其包括以 下步驟：
[0062] A、確定天然氣產(chǎn)業(yè)所含產(chǎn)品種類以及相應(yīng)權(quán)重；
[0063] B、設(shè)定天然氣產(chǎn)業(yè)