一种基于目标级联分析法的碳排放优化方法

摘要

一种基于目标级联分析法的碳排放优化方法,将生产过程分为顶层的多车间调度层、中层的单一车间调度层和底层的制造单元规划层；每个制造单元规划层的制造单元自行其事设计自己的最优生产方案，计算各个生产活动的碳排放量；进行基于目标级联分析法的碳排放多层协调优化，所述制造单元规划层重新优化设计自己的生产方案，优化循环次数+1。本发明将优化过程与能源采集与监控装置紧密结合，提高大型分布式制造企业能源综合利用效率，降低能源使用成本。本发明可满足分布式制造企业不同类型车间个性化节能减排需求，提供分布式产品制造过程碳排放优化方法，对推动节能技术在制造企业中的高速普及应用具有积极效果。

主权项

1.一种基于目标级联分析法的碳排放优化方法,其特征在于：包括步骤：步骤S1，设定碳排放最优值TTOTAL、碳排放最大值TMAX、碳排放最小值TMIN和优化循环次数极限NMAX，其中TMIN≤TTOTAL≤TMAX；将生产过程分为顶层的多车间调度层、中层的单一车间调度层和底层的制造单元规划层；每个制造单元规划层的制造单元自行其事设计自己的最优生产方案；步骤S2，采集能源耗费，所述能源耗费包括用煤量、用水量、用电量和用蒸汽量；步骤S3，计算各个生产活动的碳排放量；步骤S4，判断总的碳排放量是否小于等于TTOTAL；如果是，碳排放优化成功；否则，进入步骤S5；步骤S5，判断优化循环次数是否大于等于NMAX；如果是，碳排放优化失败；否则，进入步骤S6；步骤S6，重新设定碳排放指标TTOTAL；步骤S7，进行基于目标级联分析法的碳排放多层协调优化，所述单一车间调度层和制造单元规划层重新优化设计自己的生产方案，优化循环次数+1；进入步骤S3；其中，步骤S2包括：步骤S21，通过各类能源数据采集仪器采集所述能源耗费，所述能源耗费包括用煤量、用水量、用电量和用蒸汽量；所述能源数据采集仪器包括智能电表、智能水表和蒸汽流量计，所述能源数据采集仪器带通讯功能；步骤S22，所述能源数据采集仪器通过串行接口接入通讯网络，并将采集的用煤量、用水量、用电量和用蒸汽量通过接口服务器上传到应用服务器；步骤S23，所述接口服务器获取所述能源耗费，并上传至应用服务器的碳排放处理单元的数据获取单元；所述应用服务器按时段保存所述能源耗费，并进入碳排放量计算步骤S3；其中，步骤S3包括：步骤S31，计算生产过程中每种生产活动的二氧化碳排放量，该二氧化碳排放量等于所述能源耗费乘以排放因子之和，如下式：E_i＝A_i×EF_i；公式中，E_i为第i种生产活动的二氧化碳排放量，A_i为第i种生产活动的能源耗费；EF_i为第i种生产活动的排放因子，即单位能源耗费下的二氧化碳排放量；步骤S32，计算二氧化碳总排放量，如下式步骤S33，计算甲烷和氮氧化物的二氧化碳排放当量，其是排放量、排放因子和增温潜势的乘积，如下式：E_ij＝A_ij×EF_ij×GWP_j；公式中，E_ij为第i种生产活动的第j种温室气体的排放量，A_ij为第i种生产活动的第j种能源耗费；EF_ij为第i种生产活动的第j种温室气体的排放因子，即单位能源耗费下的温室气体排放量，GWP_j为第j种温室气体的增温潜势；步骤S34，甲烷和氮氧化物的二氧化碳总排放当量可以由下式计算得到：$E=\underset{i}{\Sigma }\underset{j}{\Sigma }{A}_{\mathrm{ij}}\times {\mathrm{EF}}_{\mathrm{ij}}\times {\mathrm{GWP}}_j.$