基于改进遗传算法的地热采暖系统经济优化评价方法研究

发布时间：2020-10-24 13:19

　　 地热作为可再生的新型清洁能源中最为现实并最具竞争力的能源之一，正被越来越多地的国家重视。我国地热供热是地热利用的主要途径。因此本文研究的目的在于研究优化地热供热系统的方法，以便于提高地热能的利用率，同时还能够实现较高的经济效益。 本文在对地热供热系统原理进行分析的基础上，利用改进的遗传算法（即遗传模拟退火算法）对地热供热系统进行优化运算，从而探索地热采暖系统优化的新方法。 本文得出以下结论：采用数学建模对地热采暖系统进行优化处理，在实际的工程应用中可以得到良好的结果；在地热采暖系统优化工作中引入改进的遗传算法；利用计算机程序Matlab对地热采暖系统进行建模并处理可以大大提高对地热采暖系统的优化能力。 本论文的创新点主要包括以下几点： 1．通过对地热采暖系统的分析及优化建模的过程中，发现对地热采暖系统优化模型影响较大的因素：调峰比和地热尾水温度； 2．采用最小二乘法对采暖度日值进行线性拟合，以建立地热采暖系统调峰热源耗热量的数学模型，并进而计算出调峰热源能源消耗，以便于采暖热耗热量及基础负荷与调峰负荷的计算，并进一步计算出调峰燃料消耗量，为地热采暖系统的优化提供参考； 3．地热采暖系统是受多种因素影响的复杂系统，本文将现代优化算法之一的遗传算法方法应用于地热采暖工程系统优化过程中； 4．本文结合遗传算法和模拟退火算法各自搜索能力的不同，对遗传算法进行改进，以利于提高模型的优化能力； 5．利用Matlab程序所提供的遗传算法工具箱对地热采暖系统进行数学建模，并采用改进的遗传模拟退火算法对数学模型进行优化。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TU832;TP18
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究的背景和意义
        1.1.1 地热采暖系统经济模型优化的概念
        1.1.2 地热采暖系统方案经济优化的重要性
    1.2 本论文问题的提出
        1.2.1 我国供热事业的发展及存在的问题
        1.2.2 地热供热的发展中亟需解决的经济性问题
        1.2.3 数学模型在供热系统经济评价工作中的意义
        1.2.4 地热采暖系统技术经济参数评价依据
    1.3 本文的研究目标、方法和思路
        1.3.1 主要研究的目标、方法
        1.3.2 研究思路
    1.4 本章小结
第二章 国内外研究综述
    2.1 工程优化研究的发展情况
        2.1.1 工程优化的定义及应用
        2.1.2 工程优化的发展
        2.1.3 工程优化分类
        2.1.4 遗传算法应用于工程优化的发展
    2.2 地热利用的发展情况
    2.3 地热供热及其优化研究的发展情况
    2.4 本章小结
第三章 地热采暖系统经济分析数学模型建立
    3.1 地热采暖系统
        3.1.1 地热采暖系统形式
        3.1.2 地热间接式采暖
    3.2 地热采暖系统的特点和特殊参数
        3.2.1 地热采暖系统的特点
        3.2.2 地热采暖系统的特殊参数
    3.3 地热采暖系统经济分析数学模型
        3.3.1 地热采暖系统经济分析的基础方程
        3.3.2 地热采暖系统经济分析的数学模型
    3.4 本章小结
第四章 地热采暖系统经济模型的优化
    4.1 地热采暖系统的经济模型优化的目标
    4.2 地热采暖系统经济分析优化模型的目标函数
        4.2.1 地热采暖系统投资
        4.2.2 年运行费用
    4.3 地热采暖系统重要经济性参数的优化
    4.4 地热采暖系统经济分析优化模型的建立和求解
    4.5 本章小结
第五章 遗传算法的理论基础
    5.1 遗传算法的介绍
        5.1.1 遗传算法的产生和发展
        5.1.2 遗传算法的特点
        5.1.3 遗传算法的基本术语
    5.2 简单遗传算法和混合遗传算法
        5.2.1 简单遗传算法的基本思路
        5.2.2 混合遗传算法思路
    5.3 遗传算法的操作
    5.4 改进遗传算法
    5.5 本章小结
第六章 地热采暖系统优化经济分析的改进遗传算法
    6.1 地热采暖系统经济性改进的遗传算法过程分析
    6.2 地热采暖系统经济性的适应度函数设计
    6.3 地热采暖系统经济性遗传算法的编码
    6.4 地热采暖系统经济性的初始种群的生成
    6.5 地热采暖系统经济性的遗传算子的识别
        6.5.1 选择算子
        6.5.2 交叉算子
        6.5.3 变异算子
    6.6 地热采暖系统经济性的遗传算法过程的改进
        6.6.1 改进遗传算法的方法和理论
        6.6.2 地热采暖系统经济性的改进遗传算法数学模型
    6.7 本章小结
第七章 地热采暖系统经济优化模型改进遗传算法的仿真研究
    7.1 改进遗传算法的地热采暖系统经济性优化模型的计算机仿真
        7.1.1 MATLAB 软件介绍
        7.1.2 地热采暖系统经济性优化模型 MATLAB 程序实现
    7.2 优化结果的比较
    7.3 本章小结
第八章 实证研究
    8.1 工程概况
    8.2 地热采暖工程经济参数的设定
    8.3 遗传算法操作算子和参数的选定
        8.3.1 选择算子
        8.3.2 交叉算子
        8.3.3 变异算子
        8.3.4 参数的选定
    8.4 优化模型计算结果的校核
        8.4.1 优化模型的构建
        8.4.2 优化模型及实证
    8.5 本章小结
第九章 总结与展望
    9.1 结束语
    9.2 本文的创新点
    9.3 展望
参考文献
攻读博士期间取得的学术成果
致谢

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 廖志杰,陈振霞;天津山岭子地热田地下热水[J];北京大学学报(自然科学版);1993年02期

2 郑江,杨晓梅,杨卫波;高效节能的绿色空调技术——土壤源热泵[J];节能与环保;2003年06期

3 姚足金;华北地热水3万年以来的古气候记录[J];地球科学;1995年04期

4 陈宗宇;天津市塘沽低温热储回灌的水-岩相互作用地球化学模拟[J];地球科学;1998年05期

5 王东升，王经兰;中国地下热水的基本类型和成因特征[J];第四纪研究;1996年02期

6 郭志军,王敏;水源热泵系统的概论分析[J];低温与特气;2001年05期

7 王金柱;水环热泵空调运行成本分析[J];工程建设与设计;2004年04期

8 熊自平;浅层地下水在地源热泵中央空调系统中的应用[J];工程建设与设计;2004年04期

9 马殿辉,闫鸿林,王德良,宋育贤;地热资源的开发与利用[J];国外油田工程;2000年06期

10 王正华,王宏,李庭选;地下水与有关环境问题探讨[J];地下水;1998年02期

相关硕士学位论文 前2条

1 袁立;遗传算法在集中供热网流量调节中的应用[D];大连理工大学;2002年

2 尹航;基于地热水资源供热供冷系统能源利用率评价方法的研究[D];天津大学;2006年

本文编号：2854517