基于水力-热力耦合模型的供热管网优化调度研究

在城市集中供热管网运行过程中,供热系统的输配能耗由水泵能耗和供、回水管网的热损组成,降低供热系统的输配能耗对实现低碳供热目标具有重要意义．本文基于网络图论、流体输配原理和管道的一维传热,建立了集中供热管网的动态水力-热力耦合模型,并针对天津市实际供热管网的运行过程进行了仿真模拟,利用实际运行数据验证了动态水力-热力耦合模型的精确性．建立了集中供热管网输配能耗的计算模型,并对供热系统的运行能耗进行经济性分析．基于所建立的能耗分析模型,结合粒子群优化算法,建立了多热源环状管网的优化调度方法,该方法以供热管网的总输配损耗的成本最低为目标函数,以热源的供水温度、热源泵的转速比、热力站入口处的阀门开度为决策变量,以满足能量守恒和质量守恒为约束条件,通过进行算法参数匹配,给出基于PSO算法的多热源环状供热管网优化调度的计算步骤,并结合天津市实际管网对优化调度方法的调控过程进行了分析．仿真计算结果表明,由于管网存在输配延迟属性,热力站的总负荷变化与室外温度变化不存在静态的正相关性,此外,也发现水泵运行费用为整个管网运行费用的主要组成部分,占总运行费用的58%以上．本研究为城市集中供热管网运行调节的优...     

多水库联合调水工程的规模优选

为确定"引哈济锡"调水工程中调出区水库的正常高水位、输水工程的隧洞过水能力和受水区水库的正常高水位,建立了一个以供水量最大、缺水量和弃水量最小为目标,以逐月的调水量和供水量为决策变量的多库多目标调水工程的规模优选模型.在满足供水保证率和缺水量不超过破坏深度的前提下,对调水工程规模的每种组合方案,采用粒子群算法进行求解,以投资费用为评价参考,优选出适宜的工程规模.     

多水库联合调水工程的规模优选

为确定"引哈济锡"调水工程中调出区水库的正常高水位、输水工程的隧洞过水能力和受水区水库的正常高水位,建立了一个以供水量最大、缺水量和弃水量最小为目标,以逐月的调水量和供水量为决策变量的多库多目标调水工程的规模优选模型.在满足供水保证率和缺水量不超过破坏深度的前提下,对调水工程规模的每种组合方案,采用粒子群算法进行求解,以投资费用为评价参考,优选出适宜的工程规模.     

方案比较法在输气管道设计中的应用

以输气管道设计为研究对象,用每年管网造价和管网运行费用构成输气管道的年当量费用,并以此为目标函数,建立了输气管道优化设计方案比较法的数学模型．运用方案比较法在进行管道设计时可为设计者提供有价值的决策依据,选择合理的方案．     

区域复合供能系统运行策略分析

针对由天然气冷热电三联供与江水源热泵组成的复合系统,以重庆市某经济区为研究对象,建立发电机、冷热源、输配系统能耗模型。在确定的冷热源机组配置及输配系统运行方式的基础上,分别对机组3种不同开启顺序下的节能性和经济性进行分析计算。结果表明,在最佳运行策略下,系统能源效率高达2.49,年总消耗天然气275.52万m~3,耗电1078.91万k Wh,年运行费用769.57万元,相比另外两种策略能源节能率分别高达1.26%、6.83%,节能效果显著。     

基于遗传算法的供水管网优化设计研究

从经济性和可靠性角度出发,应用数学建模与最优化理论,对城市供水管网优化设计进行了系统的研究．通过对已有管网优化设计数学模型的分析,提出了以经济性和可靠性为目标函数的多目标优化数学模型．建模过程中,将系统可靠性定义为“节点富余水头加权平均值”和“管网恢复力”,使对管网系统可靠性的评价更加直观和定量化．同时将管网年费用作为经济性衡量指标;管径组合方案优化采用遗传算法进行求解;编制了相应计算程序,对某一管网进行优化设计．研究结果表明由该方法产生的优化设计方案在经济性、水力性和可靠性方面均好于传统设计方案．     

直接法用于单相电机优化设计的研究

本文提出了电机优化设计的数学模型，介绍了直接法中虎克－杰夫法在优化设计中的应用。论文以材料费用为目标函数，铁心长度及绕组匝数为变量编制了计算程序，对单相电机进行了优化设计并给出计算结果。     

基于MATLAB的基坑支护优化设计

基于MATLAB优化算法及其工具箱,采用m法分层地基系数法,针对排桩支护这一基坑常用支护形式进行了分别以支护桩费用和侧向变形为单目标的优化设计,同时探讨了以费用和变形为多目标的支护优化设计方法。通过实例计算,分析了各参数对支护优化的影响。     

电磁装置优化设计的某些问题

本文以三相碰放大器整流电源为例，研究电磁装置优化设计中的某些问题，如目标函数中除考虑主要材料费用外增加运行费用对优化设计的影响，改变运行费用的权因子（负载率）对设计结果的影响，变量尺度大小（数量级）对收敛性及最优解的影响等。应用了ＳＷＩＦＴ算法求解非线性规划问题，编制ＦＯＲＴＲＡＮ Ⅳ程序，在ＲＤ－１１微型机上进行寻优计算，并对结果进行了分析讨论。     

引红济石调水工程输水隧洞开挖支护形式与投资分析

介绍了引红济石调水工程钻爆法段隧洞开挖支护形式,对已开挖支护了的洞段施工费用与合同费用进行了详细的分析对比,剖析了投资费用增加的原因,提出了减少投资的方法及措施,以达到控制投资的目的。     

基于粒子群算法的3种分级水网络超结构比较

根据换热网络分级超结构模型，提出了针对冷却水换热网络的3种改进换热模型.与传统的分级结构不同之处在于水网络不需要公用工程的设计，冷流只包括冷却水.并且3种设计方法均考虑了水的分流和汇流，实现了水的非等温混合.结构二和结构三可以实现换热器中水的分阶段混合.通过权衡公用工程费用和投资费用的关系来确定最小年度总成本.使用粒子群算法优化了换热水网络中的热负荷和水的质量流量.通过两个案例可知，提出的3种改进结构费用低于前人的研究结果，案例1中结构3的费用最低，案例2中结构1的经济性最优.     

数字高程模型在半干旱区径流模拟中的应用

采用GIS方法构建了甘肃省某地数字高程模型(DEM),研究了区域内地表水流方向、集水能力、子集水区的划分及水系网络空间分布等水文特征。以栅格化径流系数法为基础,模拟了该集水区年均产流量及其空间分布。研究结果表明,利用DEM不仅可模拟地表水系网络的空间分布,而且可模拟小型水道的空间走向;利用栅格化径流系数法,可快速分析子集水盆地产流量。不同的降水年型和降水保证率对径流的空间分布及变化有很大的影响。该文的研究结果对半干旱区集水农业工程的规划和管理具有重要意义。     

微机合成工业规模换热网络的新方法

分析了采用双最小换热温差合成换热网络的原理。基于允许能量穿越伪Pinch点进行冷热流股匹配而不会招致外供能量的增加,把网络作为一个整体进行合成,从而可减少换热单元个数和避免不必要的分流。本文提出了一种设计成本最低换热网络的计算机自动合成方法,能对工业规模的换热网络进行自动合成。实例研究表明,用新方法合成的网络,结构简洁,且其年总花费比用Pinch法得到的结果更接近预估目标值。     

逆流多效蒸发淡碱浓缩工艺节能技术研究

建立了带有冷凝水闪蒸和溶液闪蒸等节能措施的逆流多效蒸发淡碱浓缩系统优化设计的数学模型.以系统的年总费用最小为优化目标,以生蒸汽温度、冷凝器中二次蒸汽温度及各效有效传热温度差为决策变量,提出一种新算法———遗传算法结合拉格朗日乘子法、矩阵法、迭代法求最优解.算例表明:采用冷凝水闪蒸和溶液闪蒸是有效的节能技术,生蒸汽温度、冷凝器中二次蒸汽温度对优化结果影响显著,优化设计比常规设计可节省年总费用20.1%左右.新算法对初值要求不高,能快速稳定地收敛于全局最优.     

乌江水系典型小流域年径流序列变化规律及周期特征分析

小流域河川径流序列的变化规律及周期特征分析,对小流域水利工程建设、水资源开发利用等具有重要的现实意义。基于乌江吊水岩冲沟1961—2014年天然径流序列,通过基尼系数、累积距平法、Mann-Kendall法、Morlet小波分析法等方法分析研究了年径流序列的年内分配、趋势特征、突变特征及周期特征。结果表明:吊水岩冲沟年径流年内分配大部分相对合理,部分径流年内分配差距较大;吊水岩冲沟年径流量呈不显著减少变化;年径流量丰枯转变频繁,突变多发生于1992—1998年;年径流量存在明显周期特性,第一主周期为23 a,次周期为17、6 a。研究成果可为小流域水资源开发利用提供依据。     

泵站加压输水系统的优化

以泵站加压输水系统的年费用最低为规划目标，考虑到供水流量随时间的变化过程，建立了确定泵站最优扬程模型、水泵优化选型模型和扬程确定下的输水管优化模型。3个模型分别用线性规划和遗传算法求解。运用这3种模型可得到泵站加压输水系统最优设计方案，这一最优设计方案包括水泵优化选型方案和输水管优化设计方案。     

有固相析出的逆流多效蒸发系统的新设计方法

提出了有固相析出的逆流多效蒸发系统常规设计的一种新方法,将系统的相平衡关系用回归式表达,使模型可以编程用计算机求解;将系统的物料衡算和热量衡算方程组写成矩阵方程的形式,采用迭代法结合矩阵法求解.在常规设计新方法的基础上,提出了系统的优化设计方法,以系统的年总费用最小为优化目标,以生蒸汽压力、冷凝器真空度及各效有效传热温差为决策变量,采用复合形法结合拉格朗日乘子法求最优解.算例表明,生蒸汽压力、冷凝器真空度对优化结果影响显著,优化设计比常规设计可节省年总费用9%左右.算法收敛速度快、收敛稳定性好.     

配电网络无功补偿的优化模型与算法

提出了配电网络无功补偿的优化模型,它以年总支出费用为目标函数,以潮流方程和运行限量作为约束条件,并采用罚函数和变尺度法来求解这一非线性规划问题,这一优化模型是充分考虑配电网的特点和实际运行条件而作出的综合优化模型。     

考虑节点能量消耗的无线传感网络平衡路由算法设计

传统方法设计无线传感网络路由中,往往忽略了节点的能量消耗以及不同节点能耗的差异性,导致出现节点分布不均匀、路由平衡度较差、整体开销成本较大、能耗高等问题.为此,提出了考虑节点能量消耗的无线传感网络平衡路由算法.构建节点能耗模型,建立无线传感网络梯度和传感器节点之间的信息素,结合蚁群算法求解整体能耗模型,实现无线传感网络...     

基于多能互补的内蒙古西部超低能耗草原民居供暖系统综合效果评价

内蒙古西部草原民居现有供暖系统存在着能耗高、热舒适度差、环境污染严重等问题。为评价太阳能、风能及传统供暖方式组成的多能互补供暖系统的综合效果,通过实地调研,得出内蒙古西部草原民居基础模型,之后利用数值模拟方法构建传统供暖系统与多能互补供暖系统,并在典型气象条件下进行模拟计算。结果表明:多能互补供暖系统较传统供暖系统年采暖能耗需求量降低了11096.63 kW·h,年采暖能耗降低率为66.18%,非清洁能源使用量减少了2.33吨原煤;客厅和主次卧的最冷月室内日平均温度明显提高,且热稳定性更好;年运行费用降低额大于年均摊成本支出费用。研究结果为草原民居结合实地情况设计建造多能互补供暖系统提供了参考。