高能耗行業中物質流、能量流與信息流的協同研究

《高能耗行業中物質流、能量流與信息流的協同研究》是依託華中科技大學，由龍妍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高能耗行業中物質流、能量流與信息流的協同研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：龍妍
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

高能耗行業能耗過高導致了能源形勢與環境的惡化，這嚴重影響了我國節能降耗工作以及整個社會的可持續發展。在目前嚴峻的能源形勢下，如何對高耗能行業進行控制和管理達到節能、經濟和環保的目標，這是人類面臨的重大課題。本項申請將以能源大系統作背景，以高能耗行業作為主要研究對象，以人口-經濟-社會-資源（能源）-環境的可持續協調發展為主線，採用控制論、協同學、熵理論等作為研究的理論基礎，從理論的高度以及多學科交叉的角度將物質流、能量流和信息流三者聯繫起來進行分析，研究物質流、能量流和信息流的基本特性以及三者之間的協同關係，構建高能耗行業能源大系統中物質流、能量流與信息流的協同形成機制、協同實現機制以及協同評價機制。充分利用物質流、能量流和信息流之間的相互關係來發現目前高能耗行業存在的主要問題，為這些行業的管理、規劃以及最佳化改造提供科學、可靠的理論依據。本項目的實施有助於我國節能減排工作的順利開展和實施。

結題摘要

本項目主要針對目前國內外對高耗能行業的能源大系統中物質流、能量流與信息流綜合研究的不足，結合鋼鐵工業的特點，分析了鋼鐵工業的能源大系統中物質流、能量流與信息流的基本特性，嘗試給出了物質流、能量流與信息流的數學描述，進而套用控制論、熵理論、協同學等方面的理論成果，從理論的高度以及學科交叉的角度研究了鋼鐵工業中物質流、能量流與信息流之間的協同演化問題。認為在一定外界條件下，可以通過鋼鐵工業能源大系統中物質流、能量流和信息流的協同作用實現鋼鐵工業從高能耗、高物耗、高排放的混沌狀態向低能耗、低物耗、低排放的有序狀態的演化發展，最終實現鋼鐵工業的綠色生產及信息化。研究基本達到了預期目標，獲得了相應的研究成果，解決了相應的關鍵科學問題，對今後的研究奠定了重要的研究基礎。 目前項目取得了以下主要進展及成果： 1.分析了鋼鐵工業能源大系統中物質流、能量流和信息流的流結構和基本特性，初步建立了鋼鐵工業能源大系統物質流、能量流和信息流的數學模型。 2.分析了鋼鐵工業能源大系統中物質流、能量流和信息流之間的協同關係，建立了“三流”之間的關係模型，研究了“三流”的協同機理，獲得了鋼鐵工業的物質流-能量流-信息流協同形成機制。 3.研究了鋼鐵工業能源大系統的協同實現機制，構建了鋼鐵工業能源大系統中物質流、能量流與信息流的協同控制方案。 4.建立了基於序參量的鋼鐵工業能源大系統中物質流、能量流與信息流的協同評價模型，構建了鋼鐵工業的協同評價機制。 5.初步建立了鋼鐵工業能源大系統的綜合仿真平台。該綜合仿真平台具有以下幾項功能：①提供物質行動網路圖、能量行動網路圖、信息行動網路圖；②根據協同評價模型計算出物質流、能量流與信息流的協同度；③提供協同控制模組，通過改變某些參量來實現大系統按照某一預定方向的協同演化；④提供能源管理模組，實現鋼鐵企業中主要能源介質的最佳化調度、預測分析和管理。