不可逆往复式Brayton循环性能分析与优化：(2)多目标优化

在第(1)部分导出循环功率密度表达式的基础上,应用NSGA-Ⅱ算法,以循环压缩比为优化变量,引入功率、热效率、功率密度和生态学函数为目标函数,对不可逆往复式Brayton循环进行不同目标组合的单、双、三和四目标优化,并比较了LINMAP、TOPSIS和Shannon Entropy 3种决策方式下多目标优化的结果。结果显示,多目标优化得到的偏差指数小于单目标优化得到的偏差指数,当以■、■和■或■和■为优化目标时,采用TOPSIS决策方式得到的偏差指数为0.130 9;当以■和η为优化目标时,采用LINMAP决策方式得到的偏差指数为0.130 9。这3种优化方案得到的结果偏差远小于单目标优化得到的结果偏差,其设计方案更接近于理想方案。研究结果可为实际热机优化提供参考。     

不同运行方案下AA-CAES系统性能分析及优化

针对先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统储能方式与输出方式单一以及■效率低的问题,提出了不同输出方式和储能方式组合的4种运行方案,并对不同运行方案下系统参数进行了优化。从热力学和经济学角度出发,讨论了储能功率、储气室最大压比和压缩机进口空气温度对4种运行方案下系统性能的影响,并采用NSGA-Ⅱ算法,以■密度和年利率为目标函数对系统进行了多目标优化。结果表明：方案3的系统■效率和年利率最高,方案4的系统■密度最大;随着储能功率的增加,4种运行方案下的系统■效率和年利率升高,而■密度降低;随着储气室最大压比的增大,系统的■效率和年利率降低,而■密度增大;随着压缩机进口空气温度的升高,系统年利率和■效率降低,方案3和方案4的系统■密度增大,而方案1和方案2的系统■密度降低;方案1～方案4的最佳■密度分别为5.92 MJ/m³、6.73 MJ/m³、9.00 MJ/m³和9.84 MJ/m³,最优年利率分别为19.19%、16.04%、25.40%和21.25%。     

含电池储能系统的电热联合系统风电接纳能力评估

为促进风电消纳,减少“弃风”,将电池储能系统（BESS）接入电热联合系统。为考虑风功率的不确定性,基于风功率预测误差的概率特性建立风功率场景概率模型。然后,建立包含BESS的电热联合系统风电接纳能力评估模型。模型具有系统运行成本最低和“弃风”电量最小2个不同维度优化目标,且目标优化之间可能存在冲突。为求解该模型,基于改进主要目标法将其转换为多个单目标优化问题,并采用GAMS中DICOPT求解器给出风电接纳能力评估模型的帕累托解集。基于帕累托解集,从接纳电量和接纳成本两方面对BESS接入后的电热联合系统风电接纳能力进行深入分析。最后进行仿真分析,验证了该文所提模型及求解算法的有效性。     

基于RSM和NSGA-Ⅱ法的风电系统经济优化研究

针对风电储能系统复杂多变运行工况引发系统效率低和经济性差问题,提出一种基于响应面法(RSM)和非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)相结合的多目标优化方法.首先建立系统平衡及成本守恒模型,并以效率和成本差作为系统评价指标;其次,以变量转速、蓄电池类型、蓄电池充放电状态及功率波动量组合为设计工况,通过中心复合设计实验(CCD)获...     

基于可逆功比的热电联产系统（火用）成本分析方法

为了分析多联产系统的各种输出能量的单位■成本,提出一种基于可逆功比的■成本分析方法。此方法假设完成可逆过程的热力系统输出的各种形式能量的单位■成本相等,且与输入能量的平均单位■成本相等。通过此假设和可逆功比(即可逆过程的做功量与总能量的比值),构建成本平衡方程,分析了燃气轮机热电联产系统输出能量的■成本,最后进行了天然气分布式能源系统算例的■成本分析。结果表明:利用此方法可以得出与“质优价高”一致的结论。     

不同安装地点的微网经济性定量评估

提出一种基于单位综合发电成本的多能源微网系统(micro-grid with multi-energy system,MGMES)经济性评价指标,建立计算单位综合发电成本的优化模型。该模型综合考虑安装地点的MGMES一次性投资成本、燃料、环境运行成本,采用基于粒子群算法的配置和运行交错的优化方法,求解特定负载和安装地点优化的单位综合发电成本,最后根据风、光资源的分布,选取5个典型安装地点作为MGMES的安装地点并进行实例分析。     

压缩空气储能系统分析及多目标优化

为解决压缩空气储能系统热力学性能与经济学性能相互制约的问题,本文同时考虑热力学性能与经济学性能对系统进行优化.首先建立了系统的热力学模型和经济学模型,研究了关键节点参数对系统性能的影响规律,在此基础上以热力学评价指标能量效率和经济性评价指标单位能量成本为目标函数对系统进行多目标优化.研究结果表明:增大膨胀比、提高透平入口温度能够提高系统效率、降低发电成本;系统最佳运行工况条件下,能量效率可达55.12％,单位能量成本为396.60$/kW.     

含DG随机出力的配电网多目标无功优化

针对分布式电源(DG)出力具有间歇性和不确定性的问题,建立了基于两点估计法(2PEM)含DG随机出力的配电网概率潮流计算模型,并将基于Pareto最优前沿解集的多目标进化算法(MOEA)与两点估计概率计算模型相结合,建立了以网损、节点电压偏移量及优化成本为目标函数的多目标无功优化模型。将该优化模型应用于IEEE33标准节点测试系统中的仿真结果表明,该方法具有较好的适应性,能为决策者提供多样性选择,增加了决策的灵活性。     

计及(火用)分析的综合能源系统多目标优化调度

建立综合能源系统优化调度模型并进行高效求解有利于可再生能源的开发利用,发掘综合能源系统降本增效的潜力。针对含光伏发电的综合能源系统,以系统■效率倒数最小和总运行成本最小为目标,结合电-热-冷综合需求响应模型和运行约束,构建综合能源系统多目标运行模型。针对模型中存在的非凸非线性项进行等价线性转化处理,将问题由多目标混合整数线性分式规划等价转换为多目标混合整数线性规划,进一步采用ε约束法将其转换为一系列单目标混合整数线性规划问题进行高效求解获得帕累托Pareto前沿,并采用TOPSIS法进行决策。算例仿真表明,所建立的含光伏发电的综合能源系统能提升系统运行灵活性,相比于单目标运行,计及■分析的综合能源系统多目标优化调度能够实现系统运行成本和效率的折衷。     

基于多目标模糊层次分析法的厂级负荷分配研究

文中以电厂节能减排为先导,结合目前国内600MW主流机组为研究对象,建立了基于经济性、快速性、环保性的多目标厂级负荷优化分配数学模型。结合现场数据获得了机组煤耗率与大气污染物排放特性曲线,进而利用模糊决策理论与模糊层次分析法进行多目标问题的建模。在此基础之上,以动态规划方法作为优化算法,借助MATLAB软件对多目标优化模型进行了算例仿真,并且对仅以最小煤耗率为目标的单目标优化方案与多目标优化方案进行了对比分析。仿真结果表明:采用模糊层次分析法的多目标优化方案在经济性与环保性方面优于单目标优化方案。     

面向用户冷、热、电负荷需求的多能源系统耦合运行优化策略

建立了由风能和太阳能作为驱动能源的冷热电联产多能互补系统(DCERs CCHP),包含发电、冷热电联产(CCHP)和辅助供热三个子系统,将该系统与以天然气作为驱动能源的冷热电联产系统(NG CCHP)相对比,建立了能源绩效、环境绩效和经济绩效三个维度评估体系,并以能效最高、成本最小和环境效益最大为目标,构建调度策略优化模型,进行实例仿真。结果表明,与传统的NG CCHP相比,DCERs CCHP具有更好的能源绩效、经济绩效和环境绩效;与其他单目标优化模式相比,综合优化模式下的系统运行效果最佳;NG占比增加将降低项目盈利能力,风电、光伏设备成本降低将提升项目的盈利能力。     

基于交互式多目标优化算法的风光互补发电系统优化

风光互补发电系统的优化配置是一个多目标优化问题,优化目标为系统安装成本,约束条件为供电可靠性。合理的匹配设计是充分发挥风光互补发电系统优越性的关键。在成本(目标)函数的最优化计算中,提出一种基于偏好的交互式多目标优化算法,利用交互式遗传算法优化目标权重值组成的种群,利用粒子群优化算法优化加权单目标函数,并将其应用到风光互补发电系统的优化配置中。计算结果表明,在满足负荷用电的前提下,风光互补发电系统的经济性能优于单独的光伏系统和风电系统。     

计及购电成本的电网交易能力研究

在电力市场环境下,考虑购电成本对电网交易能力的影响,建立兼顾电网交易能力和购电成本的多目标交易优化模型,运用模糊建模的方法将多目标优化问题转化为求解最大满意度的单目标非线性规划问题,采用原对偶内点法求解。通过对IEEE-30节点测试系统进行仿真计算,结果表明所提出的多目标交易优化模型,可以在提高交易能力的同时尽量减小购电成本,验证了模型及算法的有效性。     

面向提高微网中分布式电源配置的电力优化模型

针对微电网中分布式电源优化配置问题,文章从经济性、环保性和电能质量的角度,将电压偏差、线路损耗、经济成本和碳排放目标两两组合作为优化目标,以微电网系统的供电可靠性为约束条件,建立了微电网中分布式电源优化配置模型。在传统NSGAⅡ算法的基础上,提出了一种改进的NSGAⅡ算法用于求解含约束的多目标优化模型。通过仿真,验证了优化模型和改进算法是合理有效的。     

基于LCC的农村供水管网多目标遗传优化

针对农村供水的特点,为提高供水工程的效果和效益、合理降低寿命周期成本,引入全寿命周期设计理论,提出了包括初建成本、运行成本及维护成本的农村供水管网寿命周期成本(LCC)计算公式,建立了考虑LCC、供水管网节点平均水头富裕度的多目标优化模型。运用精英保留策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对供水管网优化模型进行求解,并依据侧重点的不同为决策者提供3种典型管径组合方案。工程实例证明了供水管网优化模型合理性,应用NSGA-Ⅱ进行农村供水管网优化是可行的。     

考虑需求响应特征的多站融合协同优化调度

多站融合是新型的变电站模式,对多站融合中的需求响应资源进行合理调控能够有效缓解供需不平衡,提高电力系统综合运行效率,实现资源优化配置。基于多站融合的一般形式,建立了数据中心的负荷模型、电动汽车充电站模型以及储能电站模型。从充电费用、削峰填谷和配电网损耗3个方面建立了基于需求响应资源的多元多目标协同优化调度模型,为简化问题的求解复杂度,将多个子目标组合转化为单目标模型,采用基于粒子群算法的带权重极小模理想点法求解该多目标优化问题。通过算例分析比较了几种不同优化方案下的计算结果,验证了所提模型的有效性。     

吸收式热泵多效蒸发海水淡化热力性能研究

提出了两级吸收式热泵多效蒸发海水淡化工艺流程,并建立了系统的数学模型。计算分析了溴化锂溶液浓度和加热蒸汽温度对系统的造水比、生产单位淡水所需传热面积和吸收式热泵的热力系数的影响。研究结果表明,系统的造水比和吸收式热泵的热力系数随加热蒸汽温度和LiBr浓溶液浓度的降低而增大,生产单位质量淡水所需传热面积随加热蒸汽温度的降低而急剧增加;通过调整溴化锂溶液的浓度,能够实现对不同品质热源的利用;该系统不仅能够保证淡水不被溴化锂污染,而且其造水比明显优于喷射泵多效蒸发系统和多效蒸发系统。     

火电机组海水淡化系统能耗特性及其热力成本分析

以某电厂亚临界600MW火电机组及其海水淡化系统为例,基于热力学基本原理研究了机组热力系统以及海水淡化系统的能耗特性,构建了基于质量单元的电-水热耗分摊模型和海水淡化热力成本计算模型,并以机组运行负荷、海水淡化系统的造水比、煤价等作为敏感元素,进行了敏感性分析.结果表明:在联产抽汽量一定时,淡化水的成本随着机组负荷的降低而增加;在负荷一定时,淡化水的成本随着抽汽量的增加而降低,但变化幅度不大;海水淡化造水的总成本随着标准煤单价的提高而增加,且标准煤单价对造水成本的影响较大;造水比对淡化水的热力成本影响较大,不同负荷下淡化水热力成本随着造水比的增大而急剧降低.     

具有非理想气体工质的往复式Brayton循环多目标优化

基于前人建立的不可逆往复式Brayton循环模型,在考虑多种不可逆损失项和非理想气体比热模型的情况下,以压缩比为优化变量,对无因次功率、效率、无因次生态学函数和无因次功率密度进行性能分析与多目标优化,并通过比较3种决策方式得到的的偏差指数,获得优化方案。结果表明：在进行单目标分析时,四个目标函数性能指数会随着不可逆损失项系数的增大而减小;多目标优化结果相比单目标优化更优,其设计方案更理想。     

基于MCS和改进遗传算法的进气消声器优化分析

综合考虑发动机进气消声器声学性能和阻力特性,采用蒙特卡洛模拟(MCS),分别对基于传递矩阵和神经网络建立的进气消声器传递损失和压力损失数值模型进行参数贡献度分析,结合改进遗传算法(GA)对进气消声器进行单目标和多目标优化。研究结果表明:MCS方法有效辨识出参数L2,L4,L6,D2,D3,D4对传递损失和压力损失贡献都较大,简化了优化分析模型。基于神经网络建立的消声器压力损失数值模型精度较高,消声器压力损失大小的限制对进气消声器的优化结果影响较大。在满足压力损失的情况下,单目标优化能使进气消声器的传递损失在单个共振带中心频率处传递损失达到最大值,而多目标优化得到的进气消声器比原始进气消声器控制进气噪声最多降低5. 31 d B,在整个工况范围,进气噪声基本都有所降低,性能优于单目标优化的结果。