本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜能量系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析與優(yōu)化

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【摘要】： 我國(guó)的能源資源相對(duì)貧乏,能源利用率低,能源工業(yè)生產(chǎn)造成的環(huán)境污染嚴(yán)重,能源與環(huán)境問(wèn)題制約著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。以燃煤機(jī)組為主的各種能量系統(tǒng)存在著巨大的節(jié)能潛力,采用合理的方式進(jìn)行節(jié)能降耗,不僅能節(jié)約資源同時(shí)又能改善環(huán)境,對(duì)我國(guó)能源經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要與深遠(yuǎn)的意義。本文正是在此背景下,將燃煤發(fā)電機(jī)組作為主要研究對(duì)象,以能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展為主線(xiàn),將過(guò)程系統(tǒng)工程的建模、分析方法作為主要研究手段,利用熱經(jīng)濟(jì)學(xué)結(jié)構(gòu)理論,建立了一整套能量系統(tǒng)的評(píng)價(jià)、診斷和優(yōu)化方法,為包括燃煤發(fā)電機(jī)組在內(nèi)的各種復(fù)雜能量系統(tǒng)的節(jié)能降耗與優(yōu)化改造提供科學(xué)、可靠的理論依據(jù)。 本文首先回顧了能量系統(tǒng)建模及評(píng)價(jià)的主要方法,指出傳統(tǒng)方法中存在的問(wèn)題及局限性,確定了以過(guò)程系統(tǒng)工程和熱經(jīng)濟(jì)學(xué)理論作為系統(tǒng)建模和評(píng)價(jià)的主要方法。隨后,圍繞熱經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域中的主要研究方向展開(kāi)更深入的綜述及討論,涵蓋自熱經(jīng)濟(jì)學(xué)創(chuàng)建以來(lái)所有重要的研究方法及理論,深入分析了各種方法的優(yōu)勢(shì)及存在的問(wèn)題,最終確立了以熱經(jīng)濟(jì)學(xué)結(jié)構(gòu)理論作為本文的理論基礎(chǔ),力圖通過(guò)提煉熱經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域中其它方法的特色及優(yōu)勢(shì),進(jìn)一步改進(jìn)和完善熱經(jīng)濟(jì)學(xué)結(jié)構(gòu)理論。 系統(tǒng)的建模和仿真是進(jìn)行系統(tǒng)分析和優(yōu)化的前提,本文基于過(guò)程系統(tǒng)工程的建模和仿真原則,利用熱力學(xué)仿真作為研究平臺(tái),針對(duì)湖南某電廠(chǎng)N300-16.7/537/537-1型燃煤機(jī)組開(kāi)發(fā)了一套穩(wěn)態(tài)仿真系統(tǒng)。通過(guò)改變系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)、負(fù)荷和環(huán)境條件,能夠仿真電廠(chǎng)在不同工況下的運(yùn)行特性,系統(tǒng)仿真所獲得的結(jié)果與實(shí)際電廠(chǎng)的性能測(cè)試數(shù)據(jù)相比誤差不超過(guò)2%。 在熱力學(xué)建模的基礎(chǔ)上,利用熱力學(xué)第二定律及熱經(jīng)濟(jì)學(xué)結(jié)構(gòu)理論構(gòu)建了一套完整的包括燃煤電廠(chǎng)在內(nèi)的各種復(fù)雜能量系統(tǒng)的火用分析及熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析方法。以300MW燃煤機(jī)組為例,詳細(xì)論述了將熱力學(xué)仿真模型轉(zhuǎn)化為熱經(jīng)濟(jì)學(xué)模型的主要過(guò)程。使用基于燃料-產(chǎn)品定義的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)模型、火用成本和熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本模型量化了設(shè)備之間的生產(chǎn)交互過(guò)程,分析了系統(tǒng)成本形成的熱力學(xué)過(guò)程及其分布規(guī)律。 利用熱經(jīng)濟(jì)學(xué)結(jié)構(gòu)理論雖然能夠獲得系統(tǒng)中各設(shè)備產(chǎn)品的單位成本,但利用這些成本仍然不能有效辨識(shí)系統(tǒng)或組件性能變化的原因。本文通過(guò)改進(jìn)熱經(jīng)濟(jì)學(xué)結(jié)構(gòu)理論中的火用成本和熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本方程,得到了各組件產(chǎn)品火用成本和熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本的組成,并且獲得了在全局生產(chǎn)條件下系統(tǒng)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo),即比不可逆成本。利用該指標(biāo),能夠基于同樣一個(gè)基準(zhǔn),比較同一系統(tǒng)內(nèi)部或不同系統(tǒng)之間各組件的生產(chǎn)性能。 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)診斷的“逆向問(wèn)題”(即誘導(dǎo)故障的辨識(shí)問(wèn)題)至今仍然沒(méi)有很好的解決辦法,成為熱經(jīng)濟(jì)學(xué)故障診斷領(lǐng)域的一大難題。為此,本文提出了基于系統(tǒng)仿真的誘導(dǎo)故障數(shù)值逼近方法,并將其與傳統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)故障診斷方法相結(jié)合,建立了一套逐步分離誘導(dǎo)影響的評(píng)價(jià)體系,并將該方法應(yīng)用于300MW燃煤機(jī)組的故障分析。 針對(duì)全局優(yōu)化和局部?jī)?yōu)化方法的不足,本文在熱經(jīng)濟(jì)學(xué)結(jié)構(gòu)理論和熱經(jīng)濟(jì)學(xué)孤立化原理的基礎(chǔ)上,綜合多位研究學(xué)者的工作,改進(jìn)并建立了一套“局部-全局分解優(yōu)化”LGDO方法。其目的并不是要嚴(yán)格達(dá)到熱經(jīng)濟(jì)學(xué)孤立化,而是試圖尋找一種系統(tǒng)分解策略,將耦合程度較大的組件劃分在一個(gè)子系統(tǒng)內(nèi),盡量降低子系統(tǒng)之間的耦合程度,然后進(jìn)行子系統(tǒng)的局部?jī)?yōu)化,對(duì)于無(wú)法解耦的組件則采取全局優(yōu)化,使得局部?jī)?yōu)化最大限度的逼近熱經(jīng)濟(jì)學(xué)孤立化。通過(guò)優(yōu)化分析發(fā)現(xiàn),與傳統(tǒng)的局部?jī)?yōu)化方法相比,利用LGDO方法所獲得的最優(yōu)解與全局優(yōu)化的最優(yōu)解之間的誤差更小、同時(shí)又具有快速的收斂性能。
【關(guān)鍵詞】：熱力系統(tǒng) 節(jié)能 火用 火用成本 熱經(jīng)濟(jì)學(xué) 結(jié)構(gòu)理論 故障診斷 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類(lèi)號(hào)】：F0
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 1 緒論12-36
• 1.1 研究背景12-16
• 1.2 過(guò)程系統(tǒng)工程的概述及發(fā)展16-18
• 1.3 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)理論的產(chǎn)生與發(fā)展18-19
• 1.4 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)理論的研究與應(yīng)用19-33
• 1.5 本文主要研究工作33-36
• 2 燃煤電廠(chǎng)熱力系統(tǒng)建模與仿真36-63
• 2.1 引言36-37
• 2.2 模型描述37-38
• 2.3 水和水蒸氣熱力學(xué)模型38-43
• 2.4 熱力學(xué)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型43-57
• 2.5 系統(tǒng)求解算法57-58
• 2.6 仿真結(jié)果及模型驗(yàn)證58-62
• 2.7 本章小節(jié)62-63
• 3 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)建模及成本分析63-96
• 3.1 引言63
• 3.2 基本原理與概念63-66
• 3.3 熱力學(xué)第二定律建模66-70
• 3.4 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)建模70-78
• 3.5 系統(tǒng)火用成本建模78-79
• 3.6 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本建模79-84
• 3.7 結(jié)果分析與討論84-94
• 3.8 本章小節(jié)94-96
• 4 改進(jìn)的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法96-109
• 4.1 引言96-97
• 4.2 建模的基本原理97-98
• 4.3 分析火用成本的組成98-99
• 4.4 比火用損和比不可逆成本99-100
• 4.5 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本的組成100-101
• 4.6 相對(duì)成本差與火用經(jīng)濟(jì)學(xué)因子101-102
• 4.7 結(jié)果分析與討論102-108
• 4.8 本章小節(jié)108-109
• 5 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)故障診斷的建模與實(shí)現(xiàn)109-133
• 5.1 引言109-110
• 5.2 基本原理與概念110-113
• 5.3 故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)建113-114
• 5.4 故障定義及仿真114-116
• 5.5 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)故障診斷過(guò)程116-120
• 5.6 誘導(dǎo)故障評(píng)價(jià)方法120-124
• 5.7 結(jié)果分析與討論124-132
• 5.8 本章小節(jié)132-133
• 6 復(fù)雜能量系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)優(yōu)化133-161
• 6.1 引言133-134
• 6.2 系統(tǒng)優(yōu)化的三個(gè)階段134-135
• 6.3 系統(tǒng)優(yōu)化的主要步驟135-137
• 6.4 解決優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)方法137-139
• 6.5 能量系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)優(yōu)化139-146
• 6.6 結(jié)果分析與討論146-159
• 6.7 本章小節(jié)159-161
• 7 全文總結(jié)和研究展望161-167
• 7.1 全文總結(jié)161-164
• 7.2 研究展望164-167
• 致謝167-169
• 參考文獻(xiàn)169-187
• 附錄1 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文187-188
• 附錄2 攻讀博士學(xué)位期間參與的工程項(xiàng)目188-189
• 附錄3 生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中各組件編號(hào)、特征變量及對(duì)應(yīng)名稱(chēng)189-190
• 附錄4 本文使用的各種符號(hào)及名稱(chēng)190

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 李永華;劉偉庭;;火電機(jī)組熱力系統(tǒng)，

本文編號(hào)：872160