《考慮調度問題的熱膜耦合海水淡化系統最佳化設計的研究》是依託中國海洋大學，由伍聯營擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：考慮調度問題的熱膜耦合海水淡化系統最佳化設計的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：伍聯營
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
海水淡化技術能耗大、淡水價格高是制約其推廣和套用的主要瓶頸之一，開展海水淡化過程的節能降耗及水電聯產的生產調度研究對於推動經濟發展和社會需求都有重要意義。本課題將熱法和膜法淡化技術進行集成，並與發電系統相結合，研究水、電聯產技術。研究熱法、膜法海水淡化系統之間以及與發電系統間物流、能流的協調與匹配特性，採用分離級、分配節點和混合節點的概念構建耦合海水淡化系統的最佳化模型，同時考慮季節、水源、水電需求等因素對集成系統的影響；將海水淡化耦合系統中的分離級個數、膜組件類型及個數、熱膜間的物流分率等作為最佳化變數，採用隨機最佳化算法對海水淡化耦合系統進行最佳化求解。以水、電為產品、多水源為原料、多種淡化技術及發電系統為生產設備，開展多產品水電聯產計畫調度的研究，提出考慮生產調度問題的熱膜耦合海水淡化系統的最佳化設計方法。
結題摘要
海水淡水是解決淡水資源短缺的有效途徑。但其能耗大、淡水成本高，因此，開展海水淡化技術的節能降耗研究具有重要的意義。 本項目對海水淡化及其集成系統的最佳化設計和計畫調度問題進行了研究，結果如下： 1遺傳算法的改進 基於基本遺傳算法的二進制編碼同時對不同類型的變數進行編碼存在的缺陷，提出了混合編碼的遺傳算法，依據不同類型變數的特點，改進了交叉和變異運算元。算例表明改進的遺傳算法是可行的、有效的。 2 多級閃蒸系統的最佳化 建立了多級閃蒸系統的數學模型，最佳化結果在閃蒸級數、總換熱面積和性能比方面優於文獻值。探討了操作參數對系統性能的影響，海水濃度升高，閃蒸級數不受影響、性能比減小、鹽水循環比增大；淡水產量增大，閃蒸級數和性能比增大；頂溫的升高，閃蒸級數和循環比減小、性能比增大；海水溫度升高，性能比、閃蒸級數和循環比都增大。 3 熱膜耦合海水淡化系統的研究 建立了基於分離級的熱膜耦合海水淡化系統的超結構模型，將產水比作為集成系統的一個最佳化變數，通過算例給出了集成系統的最優結構及相應的操作條件。 探討了海水濃度對多級閃蒸和反滲透系統的產水成本的影響，海水濃度大於44000mg/L時，宜採用多級閃蒸技術；海水濃度低於44000mg/L時，宜採用反滲透技術。 4 水電聯產系統的最佳化設計 建立了水電聯產系統數學模型，並對三種操作策略分別最佳化求解。滿足水需求時，系統的最優操作模式為發電廠、MSF和RO三者的集成，且 MSF與RO的產水比存在最優值，發電採用背壓蒸汽輪機；滿足電需求時，系統的最優結構為電廠與MSF的組合，發電採用背壓蒸汽輪機；同時滿足水、電需求時最優操作模式隨著淡水需求量的變化而變化。當淡水需求較小時，採用電廠+MSF組合，發電選用抽汽式汽輪機；當淡水需求量較大時採用電廠+MSF+RO的組合，發電機選用背壓式汽輪機。 5 水電聯產系統調度問題的研究 引入儲罐單元，提出了水電聯產系統的調度模型，短期調度的運行模式為電力需求少的時段，多產水進行儲存，電力需求大的時段多發電、減少水產量，不足的部分採用儲存水補充；中期計畫問題，在調度期內的任何時間區間電力需求都得到滿足，通過調整計畫期內水電的生產負荷，可以實現水電需求在不同季節的協調、互補，減小了電廠負荷的波動，降低了生產費用。
