高能耗行业中物质流、能量流与信息流的协同研究

本项目主要针对目前国内外对高耗能行业的能源大系统中物质流、能量流与信息流综合研究的不足，结合钢铁工业的特点，分析了钢铁工业的能源大系统中物质流、能量流与信息流的基本特性，尝试给出了物质流、能量流与信息流的数学描述，进而应用控制论、熵理论、协同学等方面的理论成果，从理论的高度以及学科交叉的角度研究了钢铁工业中物质流、能量流与信息流之间的协同演化问题。认为在一定外界条件下，可以通过钢铁工业能源大系统中物质流、能量流和信息流的协同作用实现钢铁工业从高能耗、高物耗、高排放的混沌状态向低能耗、低物耗、低排放的有序状态的演化发展，最终实现钢铁工业的绿色生产及信息化。研究基本达到了预期目标，获得了相应的研究成果，解决了相应的关键科学问题，对今后的研究奠定了重要的研究基础。.目前项目取得了以下主要进展及成果：.1.分析了钢铁工业能源大系统中物质流、能量流和信息流的流结构和基本特性，初步建立了钢铁工业能源大系统物质流、能量流和信息流的数学模型。.2.分析了钢铁工业能源大系统中物质流、能量流和信息流之间的协同关系，建立了“三流”之间的关系模型，研究了“三流”的协同机理，获得了钢铁工业的物质流-能量流-信息流协同形成机制。.3.研究了钢铁工业能源大系统的协同实现机制，构建了钢铁工业能源大系统中物质流、能量流与信息流的协同控制方案。.4.建立了基于序参量的钢铁工业能源大系统中物质流、能量流与信息流的协同评价模型，构建了钢铁工业的协同评价机制。.5.初步建立了钢铁工业能源大系统的综合仿真平台。该综合仿真平台具有以下几项功能：①提供物质流动网络图、能量流动网络图、信息流动网络图；②根据协同评价模型计算出物质流、能量流与信息流的协同度；③提供协同控制模块，通过改变某些参量来实现大系统按照某一预定方向的协同演化；④提供能源管理模块，实现钢铁企业中主要能源介质的优化调度、预测分析和管理。