大型反渗透海水淡化工程优化调度方法研究

• 作 者: 王小龙
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 反渗透 海水淡化 遗传算法 差分进化算法 优化 调度

反渗透海水淡化技术因其投资省、能耗小、操作方便、易于控制，被公认为21世纪海水淡化的主流技术，经过四十年的发展，取得了飞速进步。但相比于市政普通用水费用，反渗透海水淡化成本仍然较高。在反渗透海水淡化成本中，能耗费用几乎占据一半，如何降低生产成本成为当前国内外学者研究的重点。在查阅相关文献的基础上，建立了反渗透海水淡化系统的优化调度模型，并针对系统的优化模型的特点，较深入地研究了模型的求解算法。本文研究的内容主要包括以下几个方面：以典型的大型多机并联式反渗透海水淡化工程为研究对象，介绍了其主要流程，详细论述了各阶段的单元工序和设备。通过对反渗透海水淡化系统的流程分析，建立了以系统运行费用最小化为目标函数的调度模型，确立了其约束条件和边界条件，利用罚函数法处理带有约束的优化问题。以建立的优化调度模型为依据，利用遗传算法和差分进化算法对其进行优化调度。研究两种算法中种群规模、变异因子和交叉因子对最优值的影响。在研究的理论研究的基础上，提出了一种改进的差分进化算法，求解优化调度模型。针对改进的差分进化算法求解过程中没有考虑机组投入产出比的问题，对改进的差分进化算法进一步改进，并重新对优化模型进行优化操作。通过进一步改进的差分进化算法很好的解决了投入产出问题。利用仿真调度结果对遗传算法和差分进化算法及其改进算法的优化性能进行研究分析。结果显示，差分进化算法在搜索全局最优解的能力上要优于遗传算法，而且运算的时间明显比遗传算算法的短。针对差分进化算法提出一种分层改进的差分进化算法对模型的优化调度，结果验证了算法的有效性。最后，在理论研究的基础上，依据改进的差分进化算法设计出一款基于用户用水需求的优化调度软件并对其功能测试。