原油调度计划是指炼油企业在中长期生产计划制定之后，根据当前生产和运营约束制定的原油卸载、输送和加工方案。它影响着炼油企业经济效益的高低，决定着生产过程的平稳与否。本文分别对三类炼油企业的原油调度问题中离散和连续时间模型的应用进行了研究。针对内陆型炼油企业原油调度问题，现有文献基于不同建模方式建立了各种模型求解，但没有全面的比较分析。本文对当前最有效的三类异步连续时间模型进行系统的比较，深入分析这三类模型的异同和优缺点，在此基础上提出改进的多操作序列模型，模型在求解效率和解的质量上较现有模型有着显著的提升。沿海型炼油企业原油调度问题包含了更多实际运营约束，因此现有文献中的多操作序列模型还不能直接应用，对应的混合整数非线性规划模型也很难求解。本文建立了适用于沿海型炼油企业原油调度问题的多操作序列模型，并提出改进的全局优化算法对该混合整数非线性规划问题进行求解，算法能在较短时间内获得上下界相对间距很小的解。对于结构更为复杂的多区域型炼油企业原油调度问题，目前鲜有文献进行研究。本文对多区域型炼油企业及其原油调度问题进行了完整定义。对于此类问题，由于规模大、实际复杂约束多，现有模型和算法难以应用。为此采用分上下层的方法求解：上层优化模型采用离散时间建模方法以统筹规划区域间的原油输送方案，下层采用基于调度经验规则的启发式算法分别求解各区域内部的具体调度方案。为提高求解效率，本文进一步探讨了上层问题的分阶段建模求解方法。对某炼油企业实际调度问题的求解结果表明，本文提出的模型和算法能够在很短时间内获得满意的调度方案，灵活便利，实用性强。本文通过上述模型、算法和应用的研究，不仅对原油调度优化的理论研究作出了有益的补充，而且也对数学建模优化方法在大规模复杂原油调度问题中的实际应用进行了积极的探索。