[发明专利]一种基于分层嵌套算法的净循环冷却水系统综合优化方法

说明书

本发明公开了一种基于分层嵌套算法的净循环冷却水系统综合优化方法，包括：S1、对净循环冷却水系统中的设备进行机理建模，并在此基础上确定净循环冷却水系统综合优化的决策变量和工艺约束条件；S2、根据净循环冷却水系统工艺流程确定管网系统的超结构，根据所得超结构以及决策变量和工艺约束条件建立净循环冷却水系统的混合整数非线性规划模型，将混合整数非线性规划模型视为一内层的非线性规划模型和一外层的组合优化模型的结合；S3、对外层的混合整数非线性规划模型使用禁忌搜索算法来处理选择变量的优化，产生满足选择变量约束的可行性选择变量，在固定可行性选择变量后，利用可行性选择变量的信息对内层的非线性规划模型进行优化求解。

技术领域

本发明涉及工业冷却水领域，特别涉及一种基于分层嵌套算法的净循环冷却水系统综合优化方法。

背景技术

目前，世界能源日益枯竭，可用水愈加短缺，节水节能已经成为全球工业界越来越重视的问题。现绝大多数工业冷却水系统采用循环冷却水系统，其中应用最为广泛的是净循环冷却水系统。但净循环冷却水系统在生产实践中，从系统设计到运行生产都有很多不合理的地方，造成了大量的浪费：在系统设计上，设备与生产需求不匹配造成不必要的投资浪费；在设备运行上，设备运行参数设定不合理，造成大量的电力浪费。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种基于分层嵌套算法的净循环冷却水系统综合优化方法。本发明通过以下技术方案实现：

一种基于分层嵌套算法的净循环冷却水系统综合优化方法，包括步骤：

S1、对净循环冷却水系统中的设备进行机理建模，并在此基础上确定净循环冷却水系统综合优化的决策变量和工艺约束条件；

S2、根据净循环冷却水系统工艺流程确定管网系统的超结构，根据所得超结构以及决策变量和工艺约束条件建立净循环冷却水系统的混合整数非线性规划模型，将混合整数非线性规划模型视为一个内层的非线性规划模型和一个外层的组合优化模型的结合；

S3、对外层的混合整数非线性规划模型使用禁忌搜索算法来处理选择变量的优化，产生满足选择变量约束的可行性选择变量，在固定可行性选择变量后，利用可行性选择变量的信息对内层的非线性规划模型进行优化求解。

较佳的，步骤S2中根据所得超结构以及决策变量和工艺约束条件建立净循环冷却水系统的混合整数非线性规划模型包括：

用一组整型变量对系统的结构进行表示，组整型变量满足若干约束条件，若干约束条件采用连续变量表示，以成本最小为目标函数。

较佳的，步骤S3中对外层的混合整数非线性规划模型使用禁忌搜索算法来处理选择变量的优化，产生满足选择变量约束的可行性选择变量包括步骤：

Step1：初始化控制参数，选取当前点x₀，初始禁忌表TL1为空；

Step2：产生当前点x₀的一个满足选择约束的邻域点集，并把邻域点集中的第一个点x作为当前的候选解；

Step3：判断当前的候选解是否满足特赦准则，如满足，则把这个点保留在邻域点集中，否则转step5；

Step4：判断当前候选解是否满足禁忌准则，如满足，转step5，否则把这个点保留在邻域点集中；

Step5：判断邻域点集中的点是否被评估完，如果是，转Step6，否则选取邻域点集中的下一个点为新的当前候选解并转Step2；

Step6：判断产生的新邻域点集是否为空，如果是，则转Step2，否则转Step7；

Step7：对新邻域点集中的每一个点进行自适应模型转换，得到非线性最优化问题，依次进行包括种群初始化、变异、交叉、迁移及选择操作，通过改进的微分进化算法求解；