不确定条件下反渗透海水淡化系统鲁棒调度研究

发布时间：2020-08-20 21:20

【摘要】：反渗透海水淡化(Seawater Reverse Osmosis,SWRO)技术的发展,有效缓解了沿海地区淡水资源短缺的问题。随着越来越多的大型反渗透海水淡化工程投产,对其进行合理的生产调度成为降低制水成本、提升企业竞争力的重要手段。然而系统实际运行时存在着诸多不确定因素,对生产过程调度的鲁棒性和有效性提出了新的挑战,如何兼顾系统运行的稳定性与经济性是当前研究的热点。本文针对大型反渗透海水淡化工程,围绕两类典型不确定因素下的鲁棒调度问题展开研究,主要的研究内容和结论如下:(1)分析了大型SWRO系统的完整制水流程,针对其中关键部分:制水装置、制水网络过程、产品水池储水-供水进行建模描述;给出了透盐量、水通量、回收率等指标之间的关系;分析了大型反渗透海水淡化工程的总成本,将其分为工程建设与运行成本两部分,并建立了运行费用的精确模型。(2)针对SWRO系统运行中的不确定因素,分析了鲁棒调度问题,并给出了调度方案的鲁棒性评价指标。研究了系统用水量预测问题,采用灰色马尔科夫链预测模型进行用水量预测,仿真结果表明该模型具有较准预测精度。针对两类典型不确定因素:用水量偏差与制水机组故障,提出了二阶段鲁棒调度框架,将调度分为预调度与重调度两个阶段。预调度主要针对用水量不确定性,通过离线计算给出一次性鲁棒调度方案。重调度在制水机组故障发生时被触发,对生产计划进行重新安排。(3)由于实际用水量与预测模型之间存在不确定性,建立了基于机会约束规划的鲁棒预调度模型。以最小化运行费用为目标,将含有不确定变量的系统储水、供水条件以机会约束形式表示。采用改进交叉因子、变异因子和收敛准则的遗传算法,通过随机模拟技术对模型进行求解。仿真结果表明:在用水量不确定时,静态调度不具有实用性;本文提出的鲁棒预调度能有效处理不确定信息,通过牺牲一部分经济性,使系统保持平稳运行。(4)重调度由制水机组故障触发,其调度策略为:故障发生时,优先利用空闲机组代替故障机组,局部修复预调度计划;局部修复失败后,建立基于运行经济性与偏离度的多目标优化模型,重新制定生产计划。考虑到重调度在线实时性的要求,采用滚动时域优化思想,通过将全局优化命题分解成多个局部优化命题,加快求解速度。仿真结果表明:反应式重调度可以快速响应制水机组故障,降低系统运行费用。最后,对全文进行总结,并指出课题下一步研究的方向。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P747
【图文】：

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水第一级蒸发室进料水循环盐水排浓图 1.2 多级闪蒸海水淡化流程法的原理是首先将进料盐水加热到指定的温度，随后将其输送至闪蒸室内压小于进料盐水的饱和蒸气压力，因此进入到闪蒸室内的热海水迅速汽化将蒸汽引出到冷凝段进行冷凝与收集。闪蒸技术基于闪蒸法的原理，如图 1.2 所示。将加热后的海水依次输送通依次降低的闪蒸室。在每一级闪蒸室内都会蒸发部分海水，将各级蒸汽收海水换热冷凝后得到淡水[10]。多效蒸馏技术

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质含量始终为产品水和浓水溶质含量之和，即f f p p b bQ C = Q C + Q C、pC 、bC 分别表示给水、产品水和浓水的溶质浓度。设备的泄露下，制水单元中各点的流量满足公式：, ,B C G F I H JQ = Q Q = Q = Q Q = Qf A B I C F D HQ = Q = Q + Q = Q + Q = Q + Q设备的泄露下，制水单元中各点的压力满足公式：,f A B I C F DP = P = P = P P = P = P反渗透膜组膜组是由一个或数个膜元件组合放置在压力容器组件内构成的脱盐部透海水淡化膜组件是卷式膜组件，通常由若干层膜片、进水侧隔网和管卷制而成。其中反渗透膜是膜组件的核心，其溶质的分离性能对膜大，同时膜片间的进水隔网和渗透侧隔网也会影响膜组件的制水性能[构与制水流程如图 2.4 所示，加压后的海水一部分通过反渗透膜成为为更浓的海水。

【参考文献】