区域供冷供热管网系统优化设计研究

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1、学校代号10532学号B090100048分类号TU81密级公开博士学位论文区域供冷供热管网系统优化设计研究学位申请人姓名曾竞培养单位土木工程学院导师姓名及职称张国强教授学科专业土木工程研究方向可再生能源在建筑领域的应用论文提交日期2017年11月17日学校代号：10532学号：B090100048密级：公开湖南大学博士学位论文区域供冷供热管网系统优化设计研究学位申请人姓名：曾竞导师姓名及职称：张国强教授培养单位：土木工程学院专业名称：土木工程论文提交日期：2017年11月17日论文答辩日期：2017年11月20日答辩

2、委员会主席：李念平教授DesignOptimizationInvestigationofDistrictCoolingandHeatingPipeNetworkSystembyZENGJingB.E.(WuhanAutomotivePolytechnicUniversity)1998M.S.(HuazhongUniversityofScienceandTechnology)2004AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegr

3、eeofDoctorofEngineeringinHeating,VentilatingandAir.ConditioningEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorZHANGGuoqiangNovember,2017湖南大学学位论文原创性声明＿独立进行研宄所収得的本人郑芾声明：所藥交的论文是木人在导师的指导Ｋ＇研宄成果。除了文中特别加以标注引用的内＃外，论文中不包含任何其他人个人，或集体已经犮表或撰写的成

4、果作品。对本文的研宄做出朮耍页献的个人和览体均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声叨的法律后果山本人承担。作者签名：日期：年＂月２／Ｈ学位论文版权使用授权书Ｊ本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，卜Ｊ怠学校保。留并向国家有关部门成机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内務編入有关数据库进行检索，可以采用影印。、缩印或扫描等复制手段保存和汜编本学位论文本学位论文ＭＴ１、保密□年解密后适用本授权书。，在２

5、、不保密０１。＂”（诘在以上相应方框内打Ｖ）作者签名：ｎ期：２＾／年＂月》／ｎ导师签名：Ｆ１期：Ｐ／年／Ｉ月ｔｊｆｙ区域供冷供热管网系统优化设计研究摘要中国城镇化进程快速推进，建筑呈现集群化以及规模化发展，区域冷热能源供应系统因其环境友好、节能等优点，成为建筑群能源供应新兴方式之一。尤其在经济较发达的长江流域夏热冬冷地区，人们对室内热舒适度要求日益提高，为区域供冷供热系统提供了巨大市场。因此，从节能减排、环境保护、提高居民生活质量和建设现代化城市等背景出发，以区域供冷供热系统为研究对象，解决目前理论

6、以及应用层面尚存问题，具有很大的理论与现实意义。区域供冷供热系统研究涉及多个学科，属于交叉科学问题，核心点包括：能源站系统集成方法与优化运行策略、能量输配管网优化设计与运行控制以及用能负荷特征分析等。其中能量输配管网是桥接产能与用能的关键环节，是区域供冷供热系统稳定运行的关键因素之一。因此，本研究聚焦于能量输配管网优化，以期通过管网布局以及管径优化两个方面，提高输配系统的经济性能，为加速推广区域供冷供热系统的应用和发展提供理论依据。本文提出了基于图论、遗传算法以及层次分析法的区域供冷供热系统管网优化新方法。（1）基于图

7、论基本原理，结合经典流体力学，通过对区域供冷供热管网系统进行简化和抽象，建立了管网系统的平面管网数学模型和空间管网数学模型。（2）基于遗传算法在求解组合优化问题方面的优势，采用单亲二进制遗传算法和整数遗传算法分别作为管网布局优化和管径优化的寻优算法，并对其遗传操作算子进行改良，以适应管网布局优化和管径优化的需求。（3）结合管网数学模型和改进的遗传算法，提出了基于层次分析法的区域供冷供热系统管网优化新方法。首先，通过不同的优化目标函数对管网进行布局优化，获得合理的管网布局集合；然后，对合理的管网布局集合中的每一个布局分别

8、进行管径优化，获得每一个布局下的最优管径组合和管网年折算费用；最后，通过对管网布局集合的管网年折算费用的比较，找出其中最小的管网年折算费用，其对应的布局即为最终的最优布局，其对应的管径组合即为最终的最优管径。在管网管径优化方面，以管网年折算费用为优化目标函数，建立了基于典型设计日逐时冷热负荷的区域供冷供热管网管径优化数学模型。在计