蒸汽动力系统是石化企业的重要组成部分,同时消耗大量燃料而产生大量污染物,造成了严重的环境问题。因此,蒸汽动力系统的优化操作,不仅是石化企业节能降耗、提高效益的重要途径,也对环境保护和人类社会的可持续发展有着重要的意义。依据蒸汽动力系统自身复杂运行特性对其进行深入理解和分析,是制定系统合理的运行优化方案的前提,对实现石化企业能量系统总体优化也至关重要。本文在阅读大量国内外与蒸汽动力系统多层次集成建模体系结构相关文献基础上,建立了蒸汽动力系统物理结构、流结构、功能层次模型和蒸汽动力系统多周期运行优化的数学模型。并基于粒子群算法收敛速度慢、全局寻优能力弱的缺点,提出了一种新的优化算法——线性变化参数的粒子群(ICPPSO)算法,对约束的处理进行了简化,把约束问题转化为无约束优化问题。运用ICPPSO算法对部分文献中的算例和实际算例进行优化求解,与其他方法相比能很快得到运行优化方案,降低了大量运行成本,表明了其实用性和有效性。石化企业中,由于生产量和季节变化等原因,造成了各周期间蒸汽和电的需求变化比较大,导致锅炉和汽轮机的频繁启停,不仅增加了运行费用,而且对设备的寿命影响较大。在对以往研究设备启停费用模型基础上本文提出了修正,如果不考虑设备启停时间,进行了数学意义上的修正；如果考虑设备启停时间对其模型提出两种修正方案,种方案是把蒸汽和电力需求约束分成三个时间段：设备启动、设备正常运行和设备停运时间；另一种方案是对设备启停逻辑约束进行修正,把启动周期提前、停运周期推迟。本文结合某石化企业的蒸汽动力系统实际情况建立了设备启停费用数学模型,运用ICPPSO算法采用分步求解策略得到了合理的优化运行方案,两种优化方案总运行费用分别减少1.4%和2.3%。该修正模型不仅具有数学方面的意义,而且对具有转运关系的调度问题也有参考作用。我国能源状况面临着经济增长和环境保护的双重制约,能源短缺和环境污染的压力会急剧加大。对此本文提出了包括环境成本在内的石化企业蒸汽动力系统多周期运行优化模型,该模型不仅考虑了污染物的排放,也考虑了污染物的减排因素,增加了污染物排放限制约束,加大了对气体污染物的惩罚力度。结合某石化企业的蒸汽动力系统实际情况建立了多周期运行优化数学模型,运用ICPPSO算法对其优化求解,得到了合理的单元配置、燃料选择和不同操作周期的动力输入、输出和购买蒸汽及环境成本的运行优化方案,并给出了降低包括环境成本在内的运行总成本的合理性建议。