大型石化企业的生产系统纷繁复杂,工艺装置众多,既有炼油装置也有化工装置。装置生产过程所需的蒸汽和电力通常由热电厂蒸汽动力系统提供,装置与热电厂存在着密集的能量联系。大多数研究者将装置和热电厂作为独立部分进行优化,无法保证优化配置方案的全局最优性。本文将热电厂与装置作为整体进行研究,使用系统工程方法论进行协同优化。本文研究内容如下:（1）运用热力学分析对Bruno所提蒸汽动力系统的超级结构进行分类简化,去除蒸汽冷凝器和电加热器的配置。若系统的电热比高,则选择含有燃气透平、余热锅炉、高压锅炉、给水加热器、背压和凝汽式透平的结构进行优化。若系统的电热比低,则选择含有中压锅炉、背压式透平的结构进行优化。在此基础上,以最小年度费用为目标函数,建立了混合整数非线性规划（MINLP）模型,并提出了一种定制化求解策略,通过将非线性方程线性化大幅提升求解效率并保证解的全局最优性。为探究不同电热比下热电厂蒸汽动力系统的配置规律,对三个案例进行了优化分析。（2）基于热电厂与装置的连接关系,提出了热电厂与装置蒸汽动力系统同步优化的方法。该方法将装置分为三类:第一类装置蒸汽和电力需求无法调节,第二类装置可以通过减温减压调节蒸汽需求,第三类装置既可以通过减温减压调节蒸汽需求,也可以通过驱动选择调节热电需求。首先采集各类装置蒸汽和电力需求等数据,然后建立装置蒸汽动力系统约束,最后通过与热电厂蒸汽动力系统的连接关系建立耦合模型。耦合模型以最小年度费用为目标函数,本文以热电厂与烷烃脱氢装置同步优化为例来论证同步优化方法的优异性。（3）探究了热电厂运行与工艺装置流程协同优化的问题,介绍了全局系统下装置节能优化和分离序列选择的步骤。针对节能优化,首先对工艺流程进行模拟,使用模拟数据对工艺流程开展有效能分析,然后针对有效能损失较大的位置提出改进措施,最后由热电厂运行模型评估改进措施。针对分离序列的选择,首先使用直观推断和渐进调优确定多个候选分离序列,然后对分离序列所构成的工艺流程进行模拟。根据用能一致性原则绘制过程的组合曲线图,分析提出热集成措施,最后由热电厂运行模型评估分离序列的操作费用,选择操作费用较低的分离序列,以乙烯装置节能优化和重整装置分离序列选择为例来说明全局优化方法的有效性。