钢铁工业是高能耗行业,氧气系统又是钢铁企业生产不可或缺的重要组成部分,国内几乎所有的大型钢铁企业都配备了相应的氧气生产系统来满足钢铁生产过程中的氧气供应,其中空分设备生产的氧氮氩是气体产品中最主要的组成部分,其能耗由占到了钢铁企业能耗的很大比重。在氧气供需系统中,氧气供应量与消耗量不平衡时就会发生氧气的放散或报警,这就会引起能源资源的浪费或影响钢铁企业的正常生产。我国钢铁企业氧气放散率普遍较高,而一些发达国家的钢铁企业氧气放散率则较低,如北美气体管网中心几乎无氧气放散。因此通过优化调度和控制方法,来平衡氧气管网的供需变化,从而减少氧气的放散,降低能源成本,提高能源利用率,具有重要意义。本文针对以上氧气管网系统中普遍存在的氧气放散,管网压力波动问题进行了深入研究,主要研究工作和贡献如下：1.针对钢铁企业氧气管网系统的工艺流程,分析了氧气管网系统的三个重要组成部分,即氧气发生系统、氧气使用系统和氧气储存系统,重点阐述了钢铁企业主要氧气用户对氧气管网压力的影响。建立了氧气管网系统中各子模块的模型,并使用现场采集的数据对模型进行验证,使建立的数学模型尽可能地和实际生产相匹配。2.分析了钢铁企业的氧气系统采用的调度方法及导致氧气放散的原因。针对钢铁企业的氧气管网系统,给出了其调度优化命题的约束条件,并分别建立了以氧气放散、能耗、经济性为目标的混合整数非线性规划调度模型。基于现场数据的仿真对比分析表明优化调度结果优于人工调度,验证了该方法的有效性。3.提出了两层架构的预测控制策略,实现氧气管网的实时平衡。通过基于管网压力的预测控制来解决氧气供需突发变化下管网不平衡问题,并解决调度模型与实际系统偏差导致的管网不平衡问题。调度优化给出的部分负荷指令与管网压力预测控制器输出的负荷指令叠加下达到空分自动变负荷的预测控制器,从而保证管网的实时平衡。本文对氧气管网进行了系统辨识,得到管网压力预测模型,接着采用预测控制算法来实现控制目的。