用能与用水同时最小化过程综合方法研究

水网络是一种特殊的质量交换网络,但在水网络设计中同时考虑能量集成的研究很少,且大多限于单杂质系统。因此将水网络中用能与用水同时最小化的多目标优化通过问题分解转化为单目标优化,将多杂质问题转化为单一关键杂质用水操作的最小新鲜水流量问题,通过水夹点分析方法,得到优化的水网络;考虑用水单元操作温度,对水网络进行能量集成,最终得到用水和用能同时集成的优化的水网络。用文献中的例子进行了计算,所得最小用水量和能量消耗量与文献中的结果相同。该法也可以用于多杂质系统。     

融合水夹点分析的具有中间水道用水网络设计

为了快速有效地进行具有中间水道的用水网络设计,提出了基于水夹点分析的用水网络设计方法。水夹点分析基于对用水过程中使用新鲜水或回用水的指导,获得初始中间水道浓度估计值并给出中间水道中水分配的基本规则。首先根据水夹点浓度确定中间水道杂质浓度,并对用水单元进行分组,安排用水单元在用水网络中的位置,然后优化中间水道水流量,确定最优用水网络结构。水夹点分析提供具有中间水道初始用水网络结构,降低数学优化求解的规模和难度,所提夹点设计方法简捷易行。2个实例的计算结果表明,所提出的方法比简单的夹点分析和节水因子方法可分别节水2.56%和7.58%。     

考虑蒸汽温位因素的全局能量集成方法

建立了考虑蒸汽温位因素的全局能量集成超结构,描述了在全局热源、公用工程、汽轮机、全局热阱之间进行热量传递和交换的所有可能的拓扑结构。基于此超结构,建立了全局能量集成的混合整数非线性规划模型,并用列队竞争算法进行求解。通过优化求解,得到高压、中压和低压蒸汽的优化温位和流量,使全局能量集成更有效。实例表明:本文所提出的方法优于没考虑蒸汽温位因素的全局能量集成。     

基于多芯光纤的最小成本增长型网络设计

为满足日益增长的业务需求,光网络需要根据需求进行增长型设计,以提升网络容量和性能。相比现有的光网络中的单芯光纤,多芯光纤可以成倍地提高光纤纤芯密度,为光网络的增长扩容提供更大的容量。该文研究了基于多芯光纤的增长型网络最小成本规划问题,通过建立和求解整数线性规划模型,得到最小新增网络成本和网络设施铺设方案。结果显示：多芯光纤与单芯光纤混合铺设策略可以使新增网络成本达到最小,拓扑增广也可以降低最小新增网络成本。     

考虑碳排放的弹性煤炭供应链网络设计模型

【目的】针对煤炭行业所面临的节点中断风险和需求波动风险以及煤炭供应链的碳排放问题,设计一个包括矿山、处理厂、转运中心、港口和客户的5级低碳、弹性煤炭供应链网络,旨在最小化供应链网络碳排放和总成本的同时满足最低客户需求水平。【方法】考虑煤炭行业特性,建立了混合整数线性规划模型来设计一个多层级、多产品的煤炭供应链网络;以在中断节点增加紧急库存和直接到港口交付作为弹性策略,提高煤炭供应链网络在风险环境下的弹性能力;利用碳税政策将碳减排目标转换为目标函数,从而减少碳排放量。【结果】以一个大型煤炭集团为例,验证了所建立的低碳、弹性煤炭供应链网络设计模型的有效性。【结论】实验结果表明,所设计的考虑碳排放的弹性煤炭供应链网络在面临节点中断和需求波动风险时风险应对能力比传统供应链网络更优。     

考虑水文气象贡献的区域用水总量驱动因子识别

识别用水总量驱动因子、揭示驱动机制对用水管控和用水模拟具有重要理论和现实意义.水文气象和社会经济发展两类因子通过供水与需水影响了区域用水总量.针对水文气象因子贡献值定量测算难题,在利用对数平均迪氏分解法(LMDI方法)识别农田灌溉、工业和居民生活用水的驱动因子的基础上,建立了区域用水总量驱动因识别模型,识别出了 12个...     

能量网络的传递规律与网络方程

为实现多种类型能源的综合利用,在深入探讨能量本质的基础上,建立了能量网络的基本理论。首先定义了由多条能量传递线(管)路相互连接形成的能量网络,传递不同形式能量的子网通过能量转换器(包括泵、换热器等)互相耦合。然后从能量在空间的普遍化传递方程出发,推导出能量在线(管)路中的普遍化传递方程,并深入分析了能量和火用在线(管)路中传递的变化规律。根据所提方法对电能、热能和压能实际传递过程的分析结果与传统方法相同,证明了其正确性。为建立能量网络方程,将电网络理论中的基尔霍夫定律推广至适合于能量网络建模的广义基尔霍夫定律,然后以能量(火用)在线(管)路中的传递特性方程为基础,推导出普遍化的集中参数等效传递方程,再将所得到的方程统一为能量网络方程组并论证了其可解性。通过对一个由电网络和流体网络组成的简单能量网络的实例计算结果表明,如果用户所需热量恒定不变,当电网络和流体网络分别向用户提供热量的比值不同时,该能量网络会有不同的能耗和火用损,而能耗与火用损并不成正比,因此需要寻求最优的比值,由此证明了所提模型和方法的有效性。比研究可为能量网络的建模、分析、运行与规划奠定了基础。     

基于线性规划的电能质量监测网络设计

提出利用线性规划原理对全网电能质量监测装置进行优化配置的方法.其基本思想：以构建监测网络测量误差之和最小为目标和以全网各节点电压满足可观测为约束建立起系统的线性规划模型.通过对算例的计算分析表明,该模型能够大大降低构建电能质量监测网络的经济成本,同时实现对电能质量大范围的实时监测,为以后电能质量的实时监控提供良好技术支持.     

钢铁综合企业用水网络优化及其评价指标体系

把钢铁企业的各用水环节和生产过程作为一个系统来研究,将物质流分析(substance flowanalysis,SFA)的跟踪模型借用到钢铁企业的用水网络优化研究中,构建钢铁企业的用水网络模型及其评价指标体系.以我国某大型钢铁集团为例,构建其用水网络模型,并识别出其用水系统存在的问题,依此对其优化和评价分析.结果显示:节水潜力大的环节主要体现在焦化、连铸和轧钢工序;评价指标中水环境效率提高潜力大,优化措施的节水成效显著.将物质流的跟踪模型理论和方法应用到钢铁企业用水网络的优化分析,可为其提供理论指导.     

计量型Mifare 1射频卡用水控制器的设计

节约资源类产品的开发具有较大的实用价值,本文介绍了以STC89C58单片机为核心,Mifare 1射频卡为数据记忆载体,Atmel24c256为存储芯片的用水控制器的设计。此智能用水控制器应用中适应性强,可靠性高,有良好的推广价值。     

室外管网压力下建筑给水管网的优化设计

针对建筑给水配管的现状,通过一线性规划数学模型,对室外管网压力下的建筑给水管网进行优化设计。实例设计结果表明,采用这种方法不仅能使配管合理,节省建设投资,而且能提高设计效率。     

城市供水管网水量预测的小波神经网络方法

为提高城市供水优化调度的可靠性和实用性，对城市管网水量预测的方法进行了研究．提出了利用小波分解与人工神经网络相结合的小波神经网络管网水量预测模型，该模型以非线性小波基为神经元变换函数，通过伸缩因子和平移因子计算小波基函数合成的小波网络，并从理论上给出了严密的算法；同时通过逐步检验算法，科学地确定了网络结构，克服了普通人工神经网络难以确定网络结构、存在局部极小点等缺点．仿真结果表明，该模型比普通人工神经网络预测模型的预测精度高，并具有很强的适应能力．     

外部多水源给水管网水力计算程序的应用

基于求解管网恒定流方程组的Hardr-Cross法(哈代-克罗斯法)及其算法原理,研究管网图形网络结构与水力计算中数据结构的特征．引入虚节点和虚环,将外部多水源管网问题转化为单水源问题．结合某管罔规划设计,以环为主线的编程思路,用C语言编制相应的计算程序并通过调试．     

建筑给水系统的能谱图及其应用

本文通过建筑内部给水系统的能耗构成分析，给出了能谱图的绘制方法及其在高层建筑分区给水系统节能上的应用．     

降低循环水运行能耗的有效途径

通过改变喷淋塔喷头结构、用热水泵代替冷水泵运行及采用新型填料提高泵轴功率的方法，讨论降低循环水运行能耗的途径。讨论了3种新的降低循环水能耗的方法与途径。     

基于径向基函数网络的能源消费量预测模型

采用径向基函数(RBF)神经网络方法进行能源消费量预测,建立了基于RBF神经网络的能源消费量预测模型。以我国1978~1997年的实际数据作为学习样本,对网络进行训练,拟合效果良好;以1998~2002年的实际数据检验网络,预测精度较高。并通过实例与BP网络进行比较,表明RBF网络预测模型优于BP网络预测模型。     

神经网络预测城市用水量的等维新息模型

根据城市用水量的变化特点,选取能充分体现用水量变化规律的等维新息数据文件,并合理选取望输出,建立了城市用水量预测的神经网络等维新息模型。经实例验证,并与其他预测方法比较,该模型预测误差小,可满足水源规划等工作需要。     

基于神经网络组合模型的能源消费量预测研究

为了提高预测的精度,将神经网络组合预测模型应用于能源消费总量预测中,通过建立RBF、ELM、BP神经网络预测模型,用熵值法确定组合预测模型的加权系数,建立神经网络组合预测模型.利用安徽省统计年鉴获得的1991～2007年安徽省能源消费总量进行检验仿真,结果表明组合预测模型的误差较小,精度较高,预测结果更接近于实际情况.     

基于BP网络的水污染物排放预测模型研究

由于青海省西宁市区和大通县排污、城镇污水处理设施建设相对滞后和工业企业废水达标排放率较低,湟水河小峡桥断面等6个断面连续5年各水期水质均劣于Ⅴ类.黄河中上游流域控制单元青海段总共有5个控制单元,其中2个位于湟水河.基于此,本文建立了通用的研究企业的能源消耗数据与水污染物排放之间的非线性关系的模型,发现了湟水河流域大型企业能耗和水污染排放物之间的非线性关系,预测了湟水河流域大型企业水污染物排放量,对保护黄河上游水环境具有非常重要的现实意义.     

地表水源热泵系统冷热源利用的节能评价

分析了地表水源热泵系统的冷却水温度、流量和扬程等因素对水源热泵系统能效比的影响.以空调冷负荷和冷冻水参数作为控制目标,提出了包含水源热泵机组能耗的冷却水系统能效比分析模型.利用该模型分析了地表水直接进入热泵机组的地表水源热泵系统和以板式换热器间接换热的地表水源热泵系统的运行能效.结果显示,冷却水温度变化对能效比的影响大于冷却水系统静扬程变化对能效比的影响.部分负荷工况下冷却水温度为23~24℃时系统能效比达到最大值.