建筑电气工程中的节能优化设计策略

文章阐述了建筑电气工程节能优化设计的意义,分析了我国建筑节能设计中存在的问题,提出了建筑电气工程节能优化的策略,包括确定建筑节能的主要目标、提高节能技术在实际应用中的可行性、优化配电系统、优化照明系统等。     

基于改进粒子群算法的海洋钻机系统布局优化

为提高海洋钻机的工作效率和平台的空间利用率,应用改进的粒子群算法对海洋钻机系统进行布局优化研究。针对多目标、多约束的钻机系统布局优化问题,建立钻机系统布局优化数学模型,应用多目标粒子群算法直接求解,得出相应的最优解集。利用线性加权法将多目标转变为单目标进行求解分析,针对单目标粒子群算法的缺点,基于约束条件、惯性权重以及遗传算法的选择和杂交对粒子群算法进行改进,完成不同改进算法的测试实验。结果表明,在应用粒子群算法求解布局问题时将约束条件作为目标函数、单独引入遗传算法的杂交思想求解速度和精度更好。提出的基于杂交的动态惯性权重粒子群算法的布局优化问题求解性能更优,得到的优化方案符合海洋钻井作业要求且占用甲板面积较小。     

多油库生产调度工艺运行方案优化

将储运系统的南一油库、南三油库和北油库作为一个整体考虑,以系统总能耗费用最低为目标,建立了多站库优化数学模型,根据模型的结构特点,采用两级递阶优化方法将原优化模型分解成最优管道出站压力模型和出站温度优化模型两个子模型,两者之间通过迭代进行求解。应用该模型对大庆油田多油库生产调度工艺进行了优化,制定了不同油库的优化工艺参数,包括优化的外输温度、压力等。结果表明,优化方案与原方案相比可节约能源10.38%,具有显著的节能效果。     

空调系统节能量测量与验证方法的应用分析

梳理了目前国内外标准、指南中给出的3种节能量测量与验证方法的特点和适用性,重点分析了如何确定节能量计算时的修正因素。根据空调系统能耗组成并结合不同节能改造措施,将能耗修正因素分为室外气象条件、室内人员行为和室内热环境需求3类。以某实际工程为例,应用相似日比较法计算了节能量,指出单一采用室外日平均气温作为相似日的判定依据可能不够全面;相似日比较法只考虑了某种负荷率下的节能效果,在此基础上提出了考虑多种负荷率的综合节能率的优化计算方法,并给出2种计算方法的适用性,为现阶段节能量核定工作提供参考。     

10kV配电变压器雷电防护的研究

配电变压器绝缘水平较低,易遭受雷电侵害,其安全性对配电系统稳定可靠运行具有十分重要的意义。基于散射参数测量法,测量并进行数据处理获得配变的阻抗幅频特性,根据谐振理论构建了宽频数学模型并引入数学算法对模型参数进行优化。通过调研某地区10kV配电线路实际运行中配电变压器的雷击损坏情况,发现了配电变压器中性点绝缘较为薄弱,现有雷电防护措施不能对其进行有效的保护这一问题。利用已建模型,通过在ATP-EMTP中对这一问题进行理论分析与仿真计算,提出了在配电变压器高压侧中性点加装避雷器,降低配电变压器接地电阻以及加装电抗器及电缆3种改进的雷电防护措施,并在ATP-EMTP中对改进措施进行仿真验证,证明了所提方法的有效性。     

油田区块综合节能效果测试方法标准研究

随着我国油气田生产企业标准化工作的不断提升和节能技术的不断进步,油气田企业的节能潜力被不断压缩,目前节能工作已经由管理节能及单体设备的技措节能逐步转变为区块整体节能改造的方式。通过区块采油、集输等各系统的整体优化,转换生产方式,从而实现节能降耗。但通过这些节能措施节能量的测试和计算上有一定的系统性和复杂性,没有现行的测试标准指导节能测试与评价工作。通过对节能量计算基础理论研究,以油田区块节能改造为例,采用系统平衡的方法,推导系统能量单耗、系统效率、节能率及节能量的计算公式,制定《油田区块综合节能效果测试方法》的标准,方便了现场管理人员的统计和计算工作,同时也适用于其他类型的整体改造项目的节能指标测试与计算。通过某稀油区块的现场测试验证,综合节能率为69.01%。     

供热系统汽水换热站控制策略仿真研究

引用已创建的实际供热系统动态数学模型对供热系统蒸汽换热站控制策略进行仿真和研究。仿真结果表明,采用当量室外温度补偿的质量调节能够获取最大的节能量,采用多参数补偿的质量调节,在满足供热质量的前提下,取得节热及节电分别为19%和60%的节能效益。     

多目标遗传算法用于给水管网优化设计的研究

建立了一个基于经济性和可靠性的多目标数学模型用于给水管网优化设计。利用惩罚函数法对遗传算法进行改进后,应用其对多目标数学模型进行求解,并将该优化方法运用于实际工程。结果表明,采用多目标遗传算法得出的结果优于常规优化方法。     

基于“基期能耗—影响因素”模型法的供热系统节能量测量与验证方法的研究

建筑节能是目前全世界各国家共同关注的重要话题,供热系统节能改造是建筑节能的重要组成部分,而科学统一的供热节能量计算方法是目前函待解决的重要问题。本文通过分析影响供热系统能耗的关键因素,选取室外温度累计值,建立了供热系统"基期能耗—影响因素"的数学模型,提出了适合于供热系统节能量的计算和验证方法及不确定度分析方法,并通过北京某供热中心供热节能改造实例验证了方法的可行性,为供热系统节能改造项目的节能量测量和验证提供技术支撑。     

遗传算法在毛细管空调系统水力计算中的应用

在介绍毛细管平面辐射空调系统特点的基础上,提出了在进行系统水力计算过程中,应用遗传算法(GA)求解多目标优化问题的思路,进而建立了毛细管平面辐射空调系统水力计算模型。通过对模型特点的分析,将系统水力计算的问题转化为应用遗传算法求解多目标Pareto最优解的问题。最后,应用具体实例,对遗传算法在毛细管平面辐射空调系统水力计算中的应用方法和步骤,进行了详细说明,这对于毛细管平面辐射空调系统的优化设计和节能运行具有一定的指导意义。     

基于零和博弈的电力系统最优调度

针对电力系统的节能与经济调度问题,建立了综合考虑电网购电成本和发电煤耗的电力系统最优调度模型,并引入零和博弈思想对调度模型进行求解。首先采用零和博弈加权法将多目标调度模型等价转化为单目标优化模型,其权重系数由该博弈的混合策略Nash均衡确定,从而弥补了多目标优化加权系数法受限于决策者主观性的不足;在获得单目标模型后,提出了基于动态发现概率和步长的改进布谷鸟算法并对模型进行优化求解;验证结果表明,该方法在优化求解多目标电力调度模型时具有较高的实用性和优越性。     

绿色建筑设计中对具有数据中心的两栋办公楼的能量建模分析

EnergyPlus是为上海研发中心的两栋办公楼开发的能量模拟模型,用来评估其采用环保设计之后节能效果,并与基准建筑相对比。作为国际IT公司的研发中心,这两栋楼中具有数据中心,使其不同于一般办公楼。数据中心的IT设备具有高能耗特点,并且需要24h不间断的空调运行。为了达到节能目的,设计时考虑了多种节能措施,如外墙采用高性能材料、轻型建筑系统和HVAC系统。通过能量模型,将提出的设计方式与ASHRAE90·1-2004 compliant budget模型进行对比,以强调与"应用标准"相比之下的节能效果,同时显示了潜在的LEED(tm)Credit EA1节能优化性能。同时,将其与中国规范对比,计算中国公共建筑节能标准中的节能量。整体房屋能量模拟结果显示:这种设计方式下的年均节能,按中国规范能达到大概27%,按ASHRAE建筑预算可节省21%,由于节能优化,可达到LEED信用4级。     

区域热水采暖系统多目标稳态在线优化控制的动态仿真

提要通过创建直接连接区域热水采暖系统数学模型和多目标稳态在线优化模型,对此系统不同控制策略进行动态模拟。仿真结果显示单纯应用室外气候补偿控制不能获得预期的室温舒适性和节能效果,而采用基于多目标稳态在线优化控制策略不但能满足室温舒适性目标,且可获得近16%的节能效益。     

基于Pareto的地铁施工场地平面布置多目标优化

为解决地铁工程施工场地平面布置中的多种复杂要求和布置难题,将帕累托(Pareto)最优理论应用于场地布置研究中,构建施工现场多目标优化模型,并借助非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解得出多目标优化方案,实现优化布局目标。首先,构建风险、亲密度以及流动距离三目标模型,并提出设施随机布置策略;其次,以某地铁施工现场为例,分析其在不同施工阶段的风险动态变化特性,借助算法求解得出不同阶段的多目标优化方案解,并分析目标之间的关系;最后,采用专家打分法对方案解进行评选,选出不同阶段的最优布置方案,最终形成地铁施工场地动态布置方案。研究表明:优化得出的动态布置方案在满足多目标要求的同时也具有实际的施工可操作性,提升了施工现场的安全管理水平。     

基于全局能耗的空调水系统运行策略的优化分析

针对多台冷水机组联合运行的一次泵定流量系统,建立其主要设备的能耗模型,以及全局能耗最优化目标函数,运用Matlab软件进行"动态规划"求解,从而实现空调水系统运行策略的优化。最后,结合某实际工程,与仅考虑冷水机组能耗的运行策略优化进行比较,验证了基于全局能耗的运行策略优化节能性更好。     

上海某商场冷热源节能改造及运行优化分析

通过对上海某商场空调系统进行节能改造,采用变频离心式冷水机组更换定频离心式冷水机组,空气源热泵更换模块式风冷热泵,以及对输配系统的冷冻水泵及冷却水泵进行更换并加装变频装置。同时,对于商场机电设备运行采取了相应优化措施。依据测试结果和节能量的计算,可得出在进行整体优化改造后,该商场可节能13.67%。     

三联供与冰蓄冷耦合的复合系统优化设计

本文建立了一个冷热电三联供与冰蓄冷耦合的复合系统优化数学模型,以年总运行成本最小为目标函数,综合考虑了经济性、环保性、节能性评价指标对系统的影响。最后以上海某综合型超高层建筑为研究对象,利用LINGO软件进行多目标优化计算,提出了三联供耦合冰蓄冷系统的设备优化容量以及全年运行策略优化方案,并分析了电、气价格及二氧化碳排放税对系统的影响。     

分布式供电系统多目标能量优化方法

分布式供电系统的能量控制与管理比较复杂,优化分布式供电系统的能量控制与管理,是推广分布式供电技术的一个关键问题。对分布式供电系统的多目标能量优化方法进行了综述,介绍了几种常见的优化模型,分析了这些模型的特点与算法未来的发展方向;总结了分布式供电系统多目标能量优化的主要求解方法,并对启发式、解析法和智能优化法的求解方法进行了分析;探讨了目前分布式供电系统多目标能量优化模型和算法中存在的问题。     

区域热水采暖系统多目标稳态在线优化控制的动态仿真

通过创建直接连接区域热水采暖系统数学模型和多目标稳态在线优化模型，对此系统不同控制策略进行动态模拟。仿真结果显示单纯应用室外气候补偿控制不能获得预期的室温舒适性和节能效果，而采用基于多目标稳态在线优化控制策略不但能满足室温舒适性目标，且可获得近16％的节能效益。     

面向爆管检测的供水管网水压监测点多目标优化

针对单目标优化算法在水压监测点优化布置模型求解过程中计算效率低、解集质量差的问题，提出了一种多目标非支配差分进化算法（NSDE）。首先，对各管段中间添加的节点赋予爆管流量并依次进行模拟，根据各节点压力变化值生成爆管事件判断矩阵；然后，以监测点个数最小化和爆管检测漏损量最大化为目标函数构建监测点优化布置数学模型，利用NSDE算法进行求解；最后对Pareto解集中监测点布局特征展开分析。以net3供水管网为例，采用单目标遗传算法、多目标非支配遗传算法（NSGA-Ⅱ）和NSDE算法分别对模型进行求解，结果表明多目标NSDE算法计算效率更高且优化解质量更好，其Pareto解集对应的多种布局方案可为实际工程中监测点布置提供灵活选择。