蒸汽动力系统的不确定优化设计研究.pdf

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1、丈硿大莩士莩位文蒸汽动力系统的不确定优化设计研究学科专业作者姓名——指导教师刹、力島丨撤如高红教授年月答辩日期硕士学位论文蒸汽动力系统的不确定优化设计研究作者姓名李晖学科、专业化学工程学号指导教师孙力副教授贺高红教授完成日期大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，

2、本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：不邊叶叫较作者签名：日期：年月日大连理工大学硕士学位论文摘要化工行业作为高耗能工业部门之一，其节能减排、提高能量利用效率一直是解决能源问题的有效途径。石化企业蒸汽动力系统作为供能系统为各工艺过程提供蒸汽、电力、动力、冷却水等公用工程，同时其本身需要消耗大量一次能源。所以蒸汽动力系统的优化设计对全局系统的能量利用具有重要影响。本研究在文献的基础上，对蒸汽动力系统部分设备模型进行了改进和补充并验证。将某实际合成氨生产的复杂公用工程系统中多级蒸汽透平分解为多个单级蒸汽透平，从而得到简化的公用工程系统。利用化工流程模拟软件对

3、简化后的公用工程系统进行模拟，并将模拟数据与工业数据对比，结果吻合较好。从而证明多级蒸汽透平在性能上可以分解为多个单级蒸汽透平进行模拟，并利用单级蒸汽透平性能模型推导出多级蒸汽透平性能模型。其次改进了燃气透平模型，并提出了采用离散模型进行优化的步骤。深入分析了蒸汽动力系统实际运行过程中所面临的确定性和不确定性变化因素。将确定性变化直接转化为多周期问题处理，并提出了不确定汽电需求下的优化设计策略，通过每周期选取若干离散的带有各自权重的确定需求工况近似反映该周期需求的波动信息，以降低不确定变量对目标函数和约束条件的影响。并釆用提出的不确定优化策略对某石化企业蒸

4、汽动力系统进行优化设计，与传统优化设计方案进行对比，结果表明：本研究设计方案节约了总费用约且各周期均包含个离散需求工况下优化运行调度安排，远多于传统设计方案中各周期的唯一优化运行方案。分析了蒸汽动力系统中可供选择的驱动源及其优化方法，在考虑不确定汽电需求波动的基础上，建立了考虑机械功驱动的蒸汽动力系统优化设计模型，并通过实际案例研究证明了所建立模型的有效性。其次建立了对于优化设计中选用燃气透平的方案进行二次优化的数学模型，并针对具体案例进行优化设计，最终得到了更加符合实际的优化设计方案。关键词：蒸汽动力系统；数学模型；不确定需求；驱动源优化蒸汽动力系统的不

5、确定优化设计研究，人连理丨：人学硕十位论文：蒸汽动力系统的不确定优化设计研究目录弓丨文献综述蒸汽动力系统简介蒸汽动力系统优化设计研究进展参数确定条件下蒸汽动力系统优化设计参数不确定条件下蒸汽动力系统优化设计考虑机械功驱动的蒸汽动力系统优化设计蒸汽动力系统主要设备的数学模型多燃料锅炉数学模型单级蒸汽透平数学模型燃气透平数学模型余热锅炉数学模型设备购买成本数学模型简介研究内容蒸汽动力系统部分设备模型分析及优化设计方法多级蒸汽透平模型建立燃气透平模型改进蒸汽动力系统优化设计方法超结构建立方法蒸汽动力系统优化设计数学建模及求解方法本章小结考虑不确定汽电需求的蒸汽动

6、力系统的设计研究蒸汽动力系统运行特点分析系统确定性变化系统不确定变化确定汽电需求的蒸汽动力系统优化设计建模标函数约束条件大连理工大学硕士学位论文不确定汽电需求的蒸汽动力系统优化设计建模不确定汽电需求量对目标函数的影响不确定汽电需求量对约束条件的影响案例研究案例描述传统优化设计方案本研究设计方案优化设计方案的对比分析与讨论本章小结考虑机械功驱动的蒸汽动力系统优化设计驱动源优化方法分析考虑机械功驱动的蒸汽动力系统优化设汁建模目标函数约束条件二次优化设计建模案例研究案例描述优化设计方案二次优化设计方案本草小结会吉创新点与展望参考文丨狱攻读硕士学位期间发表学术论文

7、情况大连理工大学学位论文版权使用授权书大连理工大学硕士学位论文弓言能源紧缺已经成为全世界各国共同关注的问题，我国的能源相对贫乏，且能耗远高于发达国家。传统的高耗能、低效率、高排放的经济增长已不再适合当前形势的发展。解决能源紧缺问题是一项长期旳、需要付出巨大成本的系统工程问题，除需要鼓励幵发新能源、优化能源结构、保障能源使用安全并实施环境友好型的能源策略外，节约能源和提高能源利用效率是解决能源问题的有效手段。化工行业作为高耗能工业部门之一，其节能减排、提高能量利用效率一直是解决能源问题的有效途径。石化企业蒸汽动力系统作为供能系统为各工艺过程提供蒸汽、电力、动

8、力、冷却水等公用工程，同时其本身需要消耗大量一次能源。所以蒸汽动力