采用个体进化能力实时评价和强制更新策略的换热网络优化方法

针对启发式方法在优化换热网络时出现个体进化停滞的现象,提出了一种采用个体进化能力实时评价和强制更新策略的进化算法。首先,建立个体进化能力评价机制,实时考察每个个体进化过程中的性能变化;其次,当个体进化能力退化时,建立强制更新策略,通过随机抽取当前结构中的换热单元,并给予其换热量以随机扰动,提高个体的结构变异能力,促进其整型变量的全局优化,改变个体原先的优化路径从而寻得更优的结构。将该算法应用于无分流换热网络实例中,取得了优于现有文献的结果,表明了该算法具有较强的全局搜索能力。     

换热网络优化中换热单元生成频次的影响分析及策略改进

换热单元的生成频次对换热网络优化有直接的影响，分析其机理可以指导求解算法的改进。本文采用节点非结构模型及强制进化随机游走算法，通过设置不同的换热单元生成概率与生成个数以改变换热单元的生成频次，观察并记录个体在优化过程中产生的年综合费用变化情况。发现不同生成频次下整型变量和连续变量的相对优化频率发生了变化，从而改变了整体优化过程，并且与个体当前优化状态不适应的生成频次会造成相对优化频率不平衡、优化结果较差。基于此，本文提出了一种具有生成参数动态调节策略的换热单元生成方式，在优化过程中根据个体状态实时调整换热单元的生成概率与生成个数，平衡整型变量与连续变量的相对优化频率。最后，采用15SP、10SP和20SP算例进行验证，换热网络的年综合费用较文献结果分别下降了1.06%、0.16%、0.68%，验证了该策略使得换热单元的生成频次更为合理，有效地提高了算法的优化效率。     

采用换热单元数限制策略的RWCE算法优化换热网络

针对强制进化随机游走算法(RWCE)在优化后期换热单元数和最小年综合费用变化缓慢的问题,提出强制限制换热单元数的方式优化换热网络:首先对换热网络结构中换热单元数下限进行控制,若某种结构的换热单元数小于该下限值,即强制增加换热单元,确保后期仍有较多的换热单元参与进化;为进一步优化换热网络,在维持换热单元数下限的基础上,对换热单元的换热量重新分配,使其在跳出局部极小换热单元数的同时,进一步精细搜索,增强结构进化能力。通过9SP和16SP算例验证,得到相较文献更低的年综合费用,分别为2 926 484和6 830 843$/a,表明引入该策略的RWCE算法,具有更强的全局搜索能力,兼顾了整型变量和连续变量的优化,优化效率和质量得以提高。     

精细搜索策略应用于质量交换网络综合

质量交换网络是化工过程系统的重要组成部分,其优化设计对降低污染排放具有重要意义。采用启发式算法优化质量交换网络时,存在难以兼顾全局搜索和局部搜索的问题。通过分析不同精度优化参数下的优化结果,揭示了该问题的成因,并提出一种精细搜索策略用于基础算法所得结构的深度优化。该策略包含两种方法,方法1采用具有个体回代与分化的高精度强制进化随机游走算法,可保留个体结构变异能力;方法2采用确定性方法依次对多维目标函数中的每个变量进行一维搜索,具有精度高收敛快的优点。将该策略应用于焦炉气脱硫和空气除氨算例,得到的结果分别为407308 USD·a^-1和127807 USD·a^-1,经济性优于现有文献中的结果,验证了本策略的有效性。     

混合微分进化算法应用于换热网络优化

针对微分进化(Differential Evolution,DE)算法应用于换热网络优化存在局部搜索能力不足、收敛速度慢和求解精度低等问题,提出一种混合微分进化(Hybrid Differential Evolution,HDE)算法。当DE算法的变异、交叉和选择操作不再使种群的最优值继续进化时,加入梯度操作使当前种群的最优个体趋向更好的解。为了防止算法早熟收敛,当种群的多样性低于设定的阈值时,引入迁移操作,在最优个体附近区域重新生成新的个体并以此替换旧的个体,增强算法的种群多样性。通过算例验证了该算法可以有效适用于换热网络的优化过程,具有更强的局部搜索能力,更快的收敛速度和更高的优化效率。     

换热器动态场协同效应分析

针对处于频繁过渡过程中的换热器动态强化方法,以及过程控制中的动态过程,提出了用以评价动态性能指标的换热器场协同的观点.在建立了换热器通用动态模型的基础上,着重分析了动态场协同效应与换热器的控制性能、换热器的动态过渡过程之间的关系,为工作于频繁扰动和工况变动的换热器的设计和性能优化建立了联系.     

能源岛回热技术的发展现状

利用燃气轮机循环实现热、电、冷三联供的能源岛系统是可持续发展能源利用的新技术，采用回热技术可显著提高燃气轮机循环效率。为此，综述了能源岛中回热技术的发展现状，对回热器材料、换热型面、回热器的制造情况进行了研究。发现采用不锈钢材料和耐热陶瓷作为回热器的材料还有一些问题有待解决；强化板式和板翅式换热型面是很有发展前途的回热器换热型面。通过分析，提出了新型回热器的构想，为进一步开展回热技术研究提出了方向。     

烤房类型及配套烘烤技术对烟叶淀粉含量的影响

采用热风循环普通烤房和立式炉热风室烤房及配套烘烤技术,对红花大金元和K326品种的上、中、下3个部位烟叶进行烘烤,测定烘烤过程中的烟叶淀粉含量,并对初烤烟叶进行评吸鉴定.结果表明采用热风循环普通烤房及配套烘烤技术和立式炉热风室烤房及其配套烘烤技术调制后的烟叶淀粉含量分别为6.83%和7.73%,其差异达到了极显著水平,而且热风循环烤房及配套烘烤技术调制出的烟叶评吸质量也有一定程度的改善.     

可再生能源多能互补的分布式能源系统两级超结构模型

针对现有分布式能源系统设计受区域、资源和政策差异性的影响,建立了一套考虑可再生能源多能互补的超结构模型框架和通用求解方法。通过对系统流程结构和单元设备物理特性的逻辑描述,确定模型输入输出参数。引入强制进化随机游走算法,实现不同用能负荷需求、可再生能源形式和区域条件的求解计算。将提出的优化模型应用于具体算例,根据资源、设备条件和逐时负荷需求,确定了设备组合配置和运行方案,验证了该模型的实用性。     

隔代强制进化遗传算法在换热网络优化中应用

在对换热网络分级超结构及其数学模型分析的基础上，对网络综合优化问题进行了研究．针对普通遗传算法及其它优化算法无法保证网络优化质量和效率的缺点，对遗传算法进行了改进，提出了换热网络隔代强制进化遗传算法。该方法将换热网络结构信息转化为种群中染色体信息，利用种群的进化实现网络结构的优化，在进化过程中使用隔代强制策略，使种群向更优方向稳步进化，保证各代优化结果的有效性，降低最优群体的生成代数，并利用最优个体保存技术记录优化过程中最佳换热网络结构。采用此方法对具体换热网络实例进行了优化综合，结果表明：隔代强制进化遗传算法能在网络优化过程中避免早熟收敛而陷入局部最小点的现象，使搜索质量和效率得到有效提高。用隔代强制进化遗传算法对有分流和无分流换热网络进行优化综合，均能获得综合性能良好的网络结构。