反滲透海水淡化膜系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與優(yōu)化調(diào)度的研究.pdf

1、海水淡化技術(shù)是解決日益嚴(yán)峻的淡水資源短缺的重要途徑。反滲透海水淡化技術(shù)作為新型的海水淡化技術(shù),自問世以來,發(fā)展十分迅速,采用反滲透技術(shù)的淡化工程逐年增加。該技術(shù)存在的問題是制水成本偏高,相關(guān)學(xué)者就此問題做了深入研究,研究表明,對(duì)反滲透海水淡化膜系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠有效降低制水能耗。反滲透淡化系統(tǒng)是一個(gè)典型的流程工業(yè)系統(tǒng),對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度,可降低其運(yùn)行費(fèi)用。本文擬在上述兩個(gè)方向進(jìn)行深入研究,旨在尋找最優(yōu)的膜系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)和淡化系統(tǒng)運(yùn)行

2、狀態(tài),以實(shí)現(xiàn)制水成本最低。研究內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:
　　針對(duì)反滲透海水淡化膜系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì),本文對(duì)膜系統(tǒng)傳統(tǒng)尋優(yōu)方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換,得出以制水能耗最低為優(yōu)化目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型。首先,根據(jù)反滲透海水淡化膜系統(tǒng)的流程特點(diǎn),建立過程單元的數(shù)學(xué)模型,通過模型模擬反滲透過程;其次,將設(shè)備的投資費(fèi)用、系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的能耗費(fèi)用作為決策變量,建立反滲透海水淡化的經(jīng)濟(jì)模型;最后,在流程模型和經(jīng)濟(jì)模型的基礎(chǔ)上,針對(duì)一級(jí)一段工藝和一級(jí)兩段工藝分別建立優(yōu)化設(shè)計(jì)模

3、型,確立最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)、約束關(guān)系、以及優(yōu)化變量;采用G AM S軟件對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型進(jìn)行最優(yōu)化求解,確定反滲透海水淡化膜系統(tǒng)的最優(yōu)流程設(shè)計(jì),并得出年能耗費(fèi)用、噸水能耗費(fèi)用等主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。對(duì)改變進(jìn)水水質(zhì)條件的膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究,得出了不同條件下的膜系統(tǒng)最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。對(duì)工程實(shí)例進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),得出的噸水能耗費(fèi)用低于工程的實(shí)際值,表明該優(yōu)化設(shè)計(jì)方案是有效的。
　　針對(duì)反滲透海水淡化系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行與調(diào)度,本文將電力調(diào)度領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的分支定

4、界法應(yīng)用于優(yōu)化調(diào)度模型的求解。首先,在分析不同預(yù)測(cè)方法的基礎(chǔ)上,結(jié)合六橫島的歷史用水量數(shù)據(jù)特點(diǎn),采用自回歸移動(dòng)平均預(yù)測(cè)方法,對(duì)未來調(diào)度時(shí)間段的用水量進(jìn)行預(yù)測(cè);其次,在獲得預(yù)測(cè)用水量的基礎(chǔ)上,根據(jù)淡化系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)和運(yùn)行狀態(tài),將產(chǎn)水池供水計(jì)劃和淡化機(jī)組啟停計(jì)劃作為決策變量,建立以運(yùn)行費(fèi)用最小化為目標(biāo)函數(shù)的調(diào)度模型;最后,分支定界法對(duì)調(diào)度模型進(jìn)行了最優(yōu)化求解。通過調(diào)度實(shí)例分析,該優(yōu)化調(diào)度方案可有效降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。
　　在上述研究工