应用遗传算法优化设计管壳式换热器

两级管壳式换热器优化设计是一个有约束非线性规划问题,目前还没有方法能够保证寻找到该问题的全局最优解.传统的转动坐标轴直接搜索可行方向法(DSFD方法)可以获得该问题的局部最优解,但该最优解对初始点的依赖性很大,需要多次尝试寻找"全局"最优解.应用遗传算法对两级管壳式换热器进行优化设计,优化结果与DSFD方法优化结果对比表明,遗传算法更易于寻找"全局"最优解,提高优化过程的效率.     

电厂循环水系统的建模与优化

循环水系统作为火电厂的重要组成部分,其优化问题已引起人们的高度重视.针对火电厂循环水系统高能耗问题,根据某火电厂提供的数据,建立了其循环水系统发电量与耗电量差额的数学模型,用有约束非线性规划的方法解出其最优解.仿真结果表明,该优化模型和求解算法能够找到最优循环水量和最佳真空,使水泵高效运行,以节约电厂耗电.     

改进的混沌优化方法在电站机组负荷分配中的应用

利用搜索过程中的先验知识，提出了一种改进的变尺度混沌优化算法，对电厂机组负荷分配这一类高维、非线性问题进行寻优。该算法利用混沌运动的遍历性和随机性进行全局搜索，结合下降法思想在当前最优解的局部空间搜索，提高算法的收敛速度。通过罚函数，将非线性约束问题转化为非约束问题求解，在寻优操作过程中检验解的有效性。并采用目标函数中负荷取值区间判别方法，降低优化问题的规模，减少了计算次数。与传统遗传算法相比，改进的混沌优化算法获得了更好的效果。     

基于模拟退火粒子群算法的五强溪水电站厂内经济运行模型与应用

围绕水电站厂内经济运行问题,建立了以发电耗水量最小为目标的机组组合优化模型,针对传统粒子群算法(PSO)寻优能力不足及易陷入局部最优的缺点,引入收缩因子并结合模拟退火算法,提出了一种模拟退火粒子群算法(SAPSO),同时采用动态规划修补策略处理约束条件。以五强溪水电站为例,将SAPSO算法应用于厂内经济运行模型求解,获得电站机组组合及机组间最优负荷分配策略,并与SA算法、PSO算法及实际运行数据进行对比。结果表明,SAPSO拥有更强的寻优能力和寻优速度,实现了机组间负荷的最优分配,工程实用性强。     

考虑顾客满意度的电动汽车充电桩规划策略

基于模拟退火算法(SA),研究了电动汽车充电负荷对配网电压的影响及充电桩的最优分布问题。首先,分析了不同时刻、不同负荷渗透率和同一时刻同一渗透率3种情景下,电动汽车充电负荷对配网电压偏移量造成不同程度的影响;然后,根据排队理论,以顾客等待时间和充电桩利用率建立满意度函数,得到最优的充电桩数量;再以节点压降最小为目标函数,通过模拟退火算法得到充电桩的最优分布策略。通过IEEE33节点系统的计算结果证实,优化后的站址分布能够大大地减弱电动汽车充电负荷对配网系统节点电压的影响,为衔接配网规划与充电桩规划提供参考。     

多目标规划决策_MODM_与舰用蒸汽透平通流部设计

本文首次将舰用蒸汽透平级和/或级组设计问题表述为一个三目标多变量有约束非线性规划决策问题,叙述了各目标函数值和气动力约束及机械约束的求值方法,讨论了叶栅损失模型及通流部分热力计算方法的选择及其最优解,最后以一单级蒸汽透平优化问题数值计算实例(给定速度系数)所作的分析证实了本文提出的模型的正确性及优化算法的收敛性。     

蚁群加速遗传算法在水环境优化问题中的应用

提出了水环境优化问题的一种新方法——蚁群加速遗传算法，给出了实施该算法的详细步骤。并对新方法的收敛性和全局优化性进行了理论和实例分析，在污水处理模型的参数识别问题中，新方法得到了精度较高的全局最优解。新方法具有精度高、速度快和鲁棒性强等特点，是一种既可以较大概率搜索全局最优解，又能进行局部细致搜索的较好的非线性优化方法，可广泛应用于各种水环境优化问题中。     

PSOSA算法在蒸汽动力系统运行优化中的应用

为了保证蒸汽动力系统在最优的状态下运行，提出蒸汽动力系统优化的一种新方法——基于模拟退火算法思想的粒子群优化算法（PSOSA），建立了蒸汽动力系统的数学模型，将汽轮机模型进行了合理线性化，该模型保证了系统运行优化求解精度，避免了非线性模型求解的困难。结合某石化企业蒸汽动力系统的实例进行优化操作，得到了操作费用最少的优化运行结果，节省了大量的成本。     

基于模拟退火遗传算法的水电站优化调度研究

采用模拟退火遗传算法(SAGA)研究了水电站优化调度问题,与GA和经典的DP算法相比,结果表明该算法具有较强的局部搜索能力和较好的收敛能力,能以较快的速度找到全局最优解,是一种有效的搜索方法,可用于水电站优化调度中。     

模拟退火算法在水污染控制系统规划中的应用

阐述了模拟退火算法的工作原理及其实现技术，对其在水污染控制系统规划中的应用作了初步探讨，浙江某区域排放口优化问题的研究表明，模拟退火算法是一种全局最优化算法，只要优化参数选取合适，所得到的规划结果就比较接近实际情况，有利于水质规划工作。     

Application of nonlinear programming methods for calculation of temperature profiles in parallel-flow multi-channel heat exchangers

This paper presents an algorithm combining non-linear programming techniques with methods of solving initial value problems to solve a non-linear boundary value problem describing the temperature field in a parallel-flow multi-channel heat exchanger. The method is illustrated by an example of determining temperature profiles in a four-channel heat exchanger. The calculations are performed with the aid of the computer program Mathcad^® 2000 Professional.     

Optimal scheduling of heat-integrated multipurpose plants under fouling conditions

This work presents a systematic mathematical framework for scheduling the operation of multipurpose plants involving heat-integrated unit operations under fouling considerations. A salient characteristic of this problem is that the performance of each heat-integrated unit, which decreases with time due to fouling, can be restored to its initial state by performing cleaning operations. Based on a uniform time discretization, the overall problem is formulated as a mixed integer non-linear programming (MINLP) model. An iterative procedure is proposed for the solution of the resulting non-convex MINLP model, involving the solution of a series of mixed integer linear programming and non-linear programming subproblems. The optimization algorithm determines simultaneously: (i) the production schedule, (ii) the number of cleaning operations required along with their corresponding timings, (iii) the optimal utility utilization profile and (iv) the heat transfer medium flow rate profiles over time. An example problem is presented to illustrate the applicability of the proposed approach. It is proved that fouling considerations can significantly affect the production schedule as well as heat integration opportunities.     

换热网络中大步长与接受差解的关联分析及改进策略

RWCE算法优化换热网络时,较大的优化步长能够在接受差解的作用下促进结构变异,从而有效地跳出局部最优解。但持续的大步长无法保留结构变异后新生成的、换热量较小的换热单元,影响结构进化效率。基于大步长与接受差解的关联性,提出了一种大步长与接受差解联动策略,将接受差解和采用大步长同频,仅当接受差解时才使用大步长,并必定接受大步长作用下的新结构,保证大步长对结构变异的促进作用,解决大步长作用下新生成单元难以保留的问题,全面提升结构进化效率。将大步长与接受差解联动策略应用于20sp和15sp算例,分别得到结果为1 395 389和1 511 551$/a的最优换热网络结构,性能较基础RWCE算法提升7.06%和1.69%,验证了该策略对提升算法结构进化效率的有效性。     

Optimum design of double pipe heat exchanger

Heat exchangers are used in industrial processes to recover heat between two process fluids. Although the necessary equations for heat transfer and the pressure drop in a double pipe heat exchanger are available, using these equations the optimization of the system cost is laborious. In this paper the optimal design of the exchanger has been formulated as a geometric programming with a single degree of difficulty. The solution of the problem yields the optimum values of inner pipe diameter, outer pipe diameter and utility flow rate to be used for a double pipe heat exchanger of a given length, when a specified flow rate of process stream is to be treated for a given inlet to outlet temperature.     

换热网络全局优化的多维峰谷轮换法

在峰谷轮换法的基础上提出了利用多维峰谷轮换法对以年综合费用最少为目标函数的无分流换热网络进行优化.在换热网络变量寻优过程中,首先将目标函数极小化得到一个局部极小值点,然后沿着多个方向进行变量搜索,找出最先跳出局部极小值点的变量组合,使得跳出局部极小值的搜索效率高于单变量的搜索效率,并可寻找到更好的换热网络结构,将极小化与跳出局部极小值点过程交替进行直至求得全局最优解.通过算例验证了该方法的可行性,且可找到比其它方法的优化结果更优的换热网络结构.     

Energy management of a fuel cell/ultracapacitor hybrid power system using an adaptive optimal-control method

Energy management of a fuel cell/ultracapacitor hybrid power system aims to optimize energy efficiency while satisfying the operational constraints. The current challenges include ensuring that the non-linear dynamics and energy management of a hybrid power system are consistent with state and input constraints imposed by operational limitations. This paper formulates the requirements for energy management of the hybrid power system as a constrained optimal-control problem, and then transforms the problem into an unconstrained form using the penalty-function method. Radial-basis-function networks are organized in an adaptive optimal-control algorithm to synthesize an optimal strategy for energy management. The obtained optimal strategy was verified in an electric vehicle powered by combining a fuel-cell system and an ultracapacitor bank. Driving-cycle tests were conducted to investigate the fuel consumption, fuel-cell peak power, and instantaneous rate of change in fuel-cell power. The results show that the energy efficiency of the electric vehicle is significantly improved relative to that without using the optimal strategy.     

基于连续性的换热网络整型变量优化策略

换热网络优化是典型的混合整数非线性问题,其整型变量(换热网络的结构)的组合情况对于其优化的走向以及局部最优解的质量具有至关重要的作用.分析了换热网络结构与性能之间的连续性特征;利用最速下降法对换热网络整形变量进行初步优化以确定合适的换热器数目,生成一系列连续变化的换热网络结构;以结构序列作为优化变量,借助换热网络性能连续性原理,将多维整型变量转换为一维连续变量,对整型变量进行启发式的连续性搜索.通过具体算例求解,该方法帮助优化过程跳出了局部最优的陷阱,并得到了较好的优化结果.     

较大规模换热器网络的一种综合优化方法

基于分级超结构换热器网络模型的特点，改进了计算温度分布的通用解方法，以遗传算法和模拟退火算法为主，以瞎子爬山优化算法以及一些特殊优化策略为辅，设计了相应的计算程序，它需要的计算机内存要比现有的其他方法小。实例证明，该方法可成功地应用于较大规模的换热器网络的优化，并得到比现有各种方法更优的结果。