[发明专利]有机朗肯循环的智能构建与工质协同优化方法

说明书

本发明属于有机朗肯循环技术领域，具体涉及有机朗肯循环的智能构建与工质协同优化方法，包括如下步骤：S1、预先定义一组候选工质集；S2、通过分隔传热过程与循环其他热力过程，简化有机朗肯循环结构配置；S3、以基本循环为循环结构智能构建的基本单元，编码设计参数和拓扑参数，设计三层嵌套算法框架；S4、采用序列二次规划法、0‑1规划和以计算智能为特征的进化算法进行运算处理；S5、以有机朗肯循环净输出功为目标函数，完成有机工质筛选与循环结构智能构建。可以实现有机朗肯循环结构的智能构建与工质筛选的协同优化。

技术领域

本发明属于有机朗肯循环技术领域，具体涉及有机朗肯循环的智能构建与工质协同优化方法。

背景技术

随着能源危机、气候变暖、环境污染等全球性问题关注度的提高，世界各国在致力于通过改善能源系统性能、回收余热等方式提高化石能源利用率的同时，也致力于提高可再生能源在一次能源消费结构中的比例。由于工业余热、内燃机余热以及太阳能、地热能、生物质能等可再生能源的低品位特性，以水为工质从高温热源吸热为特征的传统发电循环无法很好实现这些能源的利用，由此催生出中低温热能发电技术，其中，有机朗肯循环凭借其低运行成本、低维护成本、生命周期长、易于操作等优势，吸引了大量的关注。

循环结构配置和有机工质是影响有机朗肯循环性能的两个重要因素。有机朗肯循环结构设计的常规方法通常包含两个步骤，其一，人工设计循环结构，其二，循环参数优化。在循环结构设计阶段，基于人工设计，通常只考虑1-2个可提高循环性能的特征，如过热、再热、回热、多级膨胀、超临界等，无法同时将所有可提高性能的循环特征考虑在内。为解决这个问题，出现了尽可能涵盖多种循环特征的“超结构”方法。根据具体问题所构建的循环超结构，是尽可能多的循环结构配置情况的集合。但所构建的超结构越完备，求解最优解的计算越复杂、计算量越大、求解越困难。

有机工质筛选是有机朗肯循环设计中不可忽视的方面，在常规方法中一般作为与循环结构设计相独立的优化问题，即先构建循环结构，再根据具体工质优化循环参数。因此，循环结构设计与工质筛选通常被分成两个优化问题进行求解，耗时长且效率低。

综上可知，相关技术存在缺陷，亟待完善。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供有机朗肯循环的智能构建与工质协同优化方法，不但可以实现有机朗肯循环编码化设计与结构智能构建，而且是循环结构设计与工质筛选协同优化的一个理想方案。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

有机朗肯循环的智能构建与工质协同优化方法，包括如下步骤：

S1、预先定义一组候选工质集；

S2、通过分隔传热过程与循环其他热力过程，简化有机朗肯循环结构配置；

S3、以基本循环为循环结构智能构建的基本单元，编码设计参数和拓扑参数，设计三层嵌套算法框架；

S4、采用序列二次规划法、0-1规划和以计算智能为特征的进化算法进行运算处理；

S5、以有机朗肯循环净输出功为目标函数，完成有机工质筛选与循环结构智能构建。

作为本发明所述的有机朗肯循环的智能构建与工质协同优化方法的一种改进，在步骤S3中，所述基本循环为四过程简单有机朗肯循环的简化结果。

作为本发明所述的有机朗肯循环的智能构建与工质协同优化方法的一种改进，在步骤S3中，所述基本循环包括两个表示传热过程的占位符、压缩过程和膨胀过程。

作为本发明所述的有机朗肯循环的智能构建与工质协同优化方法的一种改进，在步骤S3中，所述拓扑参数为基本循环间共同发生一至三个热力过程的拓扑组合。