多级离心泵叶轮和蜗壳协同优化研究

为了解决多级离心泵高效运行区窄,整体能效偏低的问题,本文对比转速为64.3的双进口多级离心泵叶轮和蜗壳进行了优化设计研究。对比了不同代理模型在多级离心泵水力性能优化中的适用性,选择了GA-BP神经网络作为最优代理模型,以叶轮和蜗壳的9个主要设计参数作为优化变量,0.6Qd和1.0Qd工况泵的效率为优化目标,通过拉丁超立方抽样方法和自动数值分析程序构建样本库,使用NSGA-II算法获得多目标优化问题的帕累托最优解,并根据实际工程需求选取了适当的参数组合。结果表明:模型泵在小流量工况和设计工况点效率分别提高了2.49%和3.09%,大流量工况扬程陡降问题得到缓解。该方法可以为多级离心泵的正向设计提供参考。

独立光伏发电系统中混合储能系统的优化配置策略

太阳能光伏发电作为我国新能源的技术应用,正在蓬勃兴起.由于太阳能间歇性、波动性和不稳定性的缺点,给太阳能光伏发电的应用与推广带来了诸多困难.为提高太阳能光伏发电的可靠性,保证供电质量,必须对太阳能光伏发电进行储能和放电控制,建立独立光伏发电系统,以实现日夜供电.独立光伏发电系统的设计,需要考虑工作环境、工作状态以及工作元件等诸多因素,并建立数学模型.本研究结合蓄电池和超级电容器的充放电特性,合理配置和规划蓄电池和超级电容器的容量数量比,并以储能系统的全寿命周期作为经济目标,建立独立光伏发电系统可靠性指标约束模型.

大庆油田集输系统能量优化技术探索研究与应用分析

大庆油田历经60余年的开发建设,建成了庞大的生产及耗能系统,随着开发时间的不断延长,运行成本持续增长,能耗管控压力较大。“十三五”期间,大庆油田参与研发了集输系统能量优化技术,通过仿真模拟和数据挖掘相结合的方式,探索能耗最低运行参数。“十四五”以来,大庆油田对集输系统能量优化技术进行了推广应用,通过进行采出液物性研究、完善优化软件功能、建立能量优化示范区,取得了良好的节能效果。集输系统能量优化技术在全油田不同区块具有较好的现场适应性,为提质增效工作提供技术支撑。

典型压缩空气蓄能(CAES)电站热力学分析与系统优化

压缩空气蓄能(CAES)作为大规模储能技术之一,是一种行之有效的调峰方式,同时也为风能等可再生能源的高效利用以及智能电网的建设提供了新的解决方案。通过探寻CAES系统内部的热力学机理,可以评估系统的性能,并提供系统优化的思路。文中利用Aspen Plus软件对世界第一座CAES电站-Huntorf电站做了流程模拟,并对电站的热力学性能做了详细分析,指出其在燃烧室和排气存在较大比例的火用损失。针对这一问题,在原系统的基础上提出了增加回热的优化系统;并通过火用分析对比,说明了优化系统的性能改善之处;最后研究了两个系统的性能随燃烧室出口温度的变化规律,为系统的进一步优化提供了参考依据。

基于响应面法的车门防撞梁多学科设计优化

对车门防撞梁的原始设计方案进行优化,以M形截面车门防撞梁替代原管型防撞梁的设计方案,并以M形截面车门防撞梁的材料参数作为设计变量,以提高车门防撞梁的轻量化性能及其在侧面碰撞中的吸能性为优化目标,采用正交试验设计方法进行样本数据设计,使用响应面法建立车门防撞梁轻量化性能及吸能性的多学科近似模型,通过遗传法最终得到最优的车门防撞梁材料方案,在保证其质量不增加的情况下,显著提高了车门防撞梁的碰撞吸能性。

碰撞安全性能驱动的车身前端结构优化设计

为了提高概念设计阶段车身结构设计对后续详细设计阶段的指导意义,通过车身零部件的隐式参数化建模方法实现CAE驱动的概念设计。以车身正碰主要吸能结构的前防撞梁、吸能盒以及前纵梁为例,建立了包含对车身结构碰撞性能具有较大影响的细部结构的参数化模型,并对模型的网格质量进行控制,可以实现参数化CAD与CAE模型间的快速响应。概念设计阶段该参数化模型可以通过形状、尺寸、材料的协同优化,提高后续工程设计的可靠性和效率,缩短开发周期。

考虑风电消纳能力单目标及多目标模糊机组组合模型及应用

从机组经济调度优化的角度入手,研究了风电消纳的合理应对方式。为使机组组合安排能在消纳更多风电的同时兼顾电力系统运行的安全、可靠性准则,并满足一定的经济性,分别以弃风电量、机组运行费用和机组运行风险度三方面为优化目标建立了机组组合的优化模型及这三者共同的多目标优化模型。利用粒子群算法及模糊多目标优化方法对模型进行求解,并将上述模型和算法应用于某10机算例的计算中。分析结果表明,该建模思路能为风电的有效接纳提供有益的指导。

工程抗震方法的统一性研究—反问题、最优控制和最优化

提出各种工程抗震方法在数学模型上统一为纳维方程的五类反问题,即源项控制反问题、参数控制反问题、区域控制反问题、边界条件控制反问题和初始条件控制反问题;同时,阐述了求解这五类反问题的两种方法:其一,将纳维方程转化为状态形式的波动方程,将反问题转化为最优控制问题进行求解,给出了能量形式的性能指标;其二,采用有限元离散方法将纳维方程转化为振动方程,将反问题转化为最优化问题进行求解,建立优化数学模型。最后以区域控制反问题为例,对拱坝结构的抗震设计进行了计算分析,得到了具有最佳抗震性能的体型形式。

面向智能用电的家庭微网能量优化研究

针对住宅领域用户侧用能优化问题,文中提出一种整合可再生能源发电以及储能系统的能量管理优化模型,将住宅领域纳入到需求侧管理中来.根据电力市场的动态电价信息,将最小化用电成本作为主要优化目标,采用二进制粒子群算法(BPSO)对优化模型进行求解,实现对家用电器以及储能系统的优化调度.同时,对不同用电场景进行仿真分析,结果显示,光伏发电和储能系统的整合可以在一定程度上降低用电成本以及峰均比,验证了模型的有效性.

太阳能小屋电池铺设模型构建及求解

随着石油、煤炭等不可再生能源的大量使用,传统化石能源匮乏,人们逐渐将视线转向可再生能源,太阳能作为一种清洁、高效的可再生能源逐渐被人们运用到了现实生活中.本文以山西省大同市为例对太阳能小屋的铺设条件进行分析,构建贴附式、架空式、进化多元约束优化铺设模型,并利用Matlab软件对模型进行仿真求解.本文将最佳倾角模型用于架空式铺设模型设计与计算中,更加全面考核了多种外在因素对小屋电池铺设的影响,所得结果更加优异;进化算法在参数估计中具有较强的鲁棒性,能快速地对参数进行模拟仿真,对相应约束条件进行相关设定,即可得参数的最优解.该文中所构建的求解模型在实际生活中具有一定的应用及推广价值.

国内拱坝优化的研究现状及动态

拱坝优化是优化方法在水利水电工程上最有效的应用之一.近年来,拱坝优化方法得到迅速发展,受到国内外水利水电工作者的高度重视.简要介绍了拱坝优化法的应用现状和发展动态,评价了拱坝优化的最新研究成果,归结出拱坝优化的优点及目前尚待解决的问题,最后指出拱坝优化在工程应用中的发展前景.

信息物理融合的智慧能源系统多级对等协同优化

针对能源电力系统的优化管理与控制问题,提出了一种信息物理融合的智慧能源系统(Intelligent energy systems,IES)多级对等协同优化方法.在信息物理融合能源系统(Cyber-physical energy systems, CPES)的基础上,构建了智慧能源系统的局域和广域两级协同优化架构.综合考虑产消者能源实体对等交互过程中的社会福利、供求平衡和需求意愿等因素,基于Stone-Geary函数和双向拍卖机制构建了智慧能源系统能量优化模型,给出了通过收敛判定域引导的全局随机寻优与区域定向寻优策略,有效地提高了算法的局部搜索能力.此外,通过双向拍卖机制的理性定价以及智能合约的辅助服务,有效地实现了用户友好的对等交易模式.仿真实例表明,在社会福利最大化的前提下可获得产消者电力资源最优分配结果,进一步验证了本文方法的有效性和可行性.

基于一致性耦合关联的交直流混合配电网协调能量管控

交直流混合配电网是未来电网的一个重要形态,其能量管控研究具有重要意义。对多源并入的交直流混合配电网搭建局部和区域双层调度模型,提出交直流混合配电网的分布式调度优化策略。在局部调度层,考虑可再生分布式能源和储能设备联合出力,保证对负荷的平稳供给,并将优化调度结果上传给区域调度层;在区域调度层,对交流区域和直流区域各自进行独立优化,充分考虑各区域的自主运行特性,同时满足交直流混合配电网的运行约束条件,并提出基于一致性理论的分布式能量管控方法,获得最优可行解。算例结果验证了所提策略的有效性。

多能源参与的电力主辅市场联合优化模型

我国新一轮电力体制改革稳步推进,成效显著。辅助服务市场与现货市场的协调运行方式已成为下一阶段现货市场试点建设的关键问题之一。风电、光伏等多种类型的发电资源共同参与电力市场竞争,已成为我国电力市场发展的必然趋势。为此,提出了多能源参与的电力现货与辅助服务市场的联合运行方式,构建了现货与辅助服务市场的联合优化出清模型,包含了常规火电机组、水电机组、风电、光伏等新能源机组共同参与市场竞争,考虑了机组运行与电网运行的各类安全约束条件。在此基础上,构建了算例验证所提出的联合优化模型的正确性与有效性,分析了主辅市场联合运行的出清结果与效益。

600MW机组暖风器疏水泵提高安全可靠性的研究

针对大同发电有限公司600MW机组锅炉暖风器疏水泵运行中出现的问题,全面分析了疏水泵无法正常运转的原因,主要采用了更换泵的转子部件的措施,经全面综合改进,重新按所需参数设计新叶轮,加粗轴并提高材料强度,机械密封改为盘根密封,改进装配工艺等措施,并调整优化了运行方式,同时使性能曲线向下倾斜;改后经严格测试,不但很好地解决了疏水泵安全稳定运转问题,而且达到了节能节水的效果,取得了很好的经济效益。

商业楼宇用能控制策略研究及应用

在目前电力市场环境下,除大力发展新能源之外,降低能源消耗量及提高能源利用效率显得尤为重要,在此环境下设计了商业楼宇用能优化系统。结合商业楼宇用能实际情况,完善技术路线,对商业楼宇的信息物理系统(cyber physical system,CPS)用能控制策略进行分析与优化,统一接入省级智慧能源服务平台,通过平台生成用能优化、需求响应策略并下发至边端执行;采用通用分组无线服务专网(general packet radio service,GPRS)与本地光纤、工业以太网混合组网方式,确保通信的安全性和可靠性;可编程控制柜,通过边缘计算实现单体设备运行最优,在网络中断的情况也能闭环运转;安装各类传感器和控制器,实时监测运行数据,调控运行状态。

供热机组冷端优化配置研究

为了优化热电联产机组的冷端配置,提高机组建设运行的经济性,以北方地区某2×350 MW超临界双抽供热机组为例,计算了机组初投资的年固定分摊费用、年运行费用和不同冷端配置方案的年费用值。通过比较年费用值,分析了不同的冷端配置方案的变化趋势,并确定了最优方案。研究结果表明,对于双抽供热机组,在采暖季和非采暖季采取不同的汽轮机特性曲线和运行小时数进行冷端优化计算时,其结论与仅考虑一种汽轮机特性曲线、各月相同的运行小时数的计算方法所得结论不一致。在非采暖季时,较大的冷端配置方案具有较低的年费用值;在采暖季时,较小的冷端配置方案具有较低的年费用值。综合考虑全年工况,双抽供热机组的冷端配置采用较小初投资的方案,更有利于工程的经济性。

面向空域和机动性的拦截弹能量管理优化研究

研究了拦截弹能量管理优化问题,通过分配拦截弹的第3级双脉冲固体发动机推进剂装药量,使拦截弹的作战空域和机动性综合最优。首先建立了拦截弹质量和动力模型,然后提出了拦截弹空域、全弹和第3级Ⅱ脉冲机动性分别最大的单目标优化模型,以及其综合性能最优的多目标优化模型。最后采用粒子群优化算法,面向拦截弹空域和机动性,对第3级双脉冲装药量分配进行了优化及分析。

节能环保及自动化高温染色机的研发

介绍了目前染色机在载量少、浴比大及染色质量参差不齐等问题。阐述了DYECOWIN高温染色机的性能及针对目前染色机存在问题的解决方案,通过可调控防旋涡喷流技术、三段式储布技术、提升织物循环效果的导布应用、人体工学取样出口、简易清洁保养的缸底结构、智能水少技术、模糊(快思)逻辑温控技术、节能调控技术及新式过程控制器应用,大幅提高各项染整参数的程序优化及自动化,实现了高效、资源节约及绿色环保。

基于熵产分析的锅炉对流传热受热面优化分析设计

依照热力学第二定律,对电厂锅炉对流传热受热面进行了熵产分析,建立了对流受热面传热和流动阻力熵产的计算模型,并综合考虑对流受热面初投资,提出了一项评价电厂锅炉对流传热受热面经济性的指标——单位传热量的总费用。以该指标达到最小为目标函数,并以相同的进出口汽温、烟温和流量为限制条件,对某300 MW机组锅炉尾部低温过热器进行优化设计,分析在不同横向管排数和管圈数下,受热面单位传热量总费用的变化规律,确定较合理的优化设计方案。计算结果表明,与原始设计数据相计较,优化设计方案的运行和初投资费用之和最小。该方法具有通用性,可为锅炉不同对流换热受热面优化设计提供参考。