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基于子网络强制进化的大规模换热网络优化

化工学报 2009年第9期60卷 2265-2270页

作者：蔡康关欣罗行 Georg Fieg 上海理工大学热工程研究所上海200093 汉堡工业大学过程工程研究所德国汉堡21071

The optimization of heat exchanger networks(HEN)is a typical MINLP *** large-scale HEN,when the number of process streams increases,its feasible configurations could increase *** now,no effective methods are available to solve such problems.A new strategy based on the optimization of the sub-networks of HEN was *** to the first optimization,the sub-networks underwent recombination,decomposition and transplantation operations were further optimized with the hybrid genetic *** of the sub-networks instead of the optimization of the whole HEN was simple and fast.A large-scale HEN with 22 hot and 17 cold streams from literature was calculated with this new method and a better result was *** the exchanger area increased a little,the number of heat exchanger units was less,also utility and total annual cost decreased.

关键词：换热网络优化子网络 MINLP 大规模

基于节点配置策略的有分流换热网络优化性能探析

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化工进展 2021年第7期40卷 3608-3616页

作者：徐玥崔国民上海理工大学新能源科学与工程研究所上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

应用节点非结构模型(nodes-based non-structural model,NNM)优化换热网络时,合理地配置节点参数(分流组数和分支数)可辅助算法以更高的效率获得更优的结果。然而,NNM模型的设置中,所有热流股共用一组节点参数,所有冷流股共用一组节点参... 详细信息

应用节点非结构模型(nodes-based non-structural model,NNM)优化换热网络时,合理地配置节点参数(分流组数和分支数)可辅助算法以更高的效率获得更优的结果。然而,NNM模型的设置中,所有热流股共用一组节点参数,所有冷流股共用一组节点参数,因此无法定制化地满足每一个流股对分流的需求。为提高网络中节点的利用率,本文提出了节点配置策略。该策略可根据流股热容流率对流股上的分支数及其组数进行调整,减少无效结构对优化的阻碍,使算法在优化初期快速获得潜在优势结构,提升优化质量。通过10SP和15SP算例验证策略的有效性,所获结果比文献最优结果分别低340USD/a和2285USD/a,且低于同参数下无该节点配置策略的NNM模型所获结果,从算例分析可知该策略可有效辅助提升算法的优化性能,以获取更优的优化结果。

关键词：换热网络优化节点非结构模型节点参数模型优化

应用于换热网络优化的RWCE算法接受差解策略分析与改进

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计算物理 2017年第4期34卷 445-452页

作者：于盛男崔国民肖媛周剑卫上海理工大学新能源科学与工程研究所上海200093 哈尔滨哈锅锅炉工程技术有限公司哈尔滨150060

以一定的概率接受差解是强制进化随机游走算法(RWCE)换热网络结构进化、跳出局部最优的关键.首先分析接受差解策略对算法的优化作用,通过设置不同的接受差解概率,对比RWCE算法优化换热网络的结构进化过程,基于分析结论,提出以换热器数... 详细信息

以一定的概率接受差解是强制进化随机游走算法(RWCE)换热网络结构进化、跳出局部最优的关键.首先分析接受差解策略对算法的优化作用,通过设置不同的接受差解概率,对比RWCE算法优化换热网络的结构进化过程,基于分析结论,提出以换热器数目为导向的接受差解概率控制策略,提升算法的计算效率和结构进化能力.通过算例验证,表明引入该策略的RWCE算法具有更强的全局搜索能力,优化质量得到有效提升.

关键词：换热网络优化强制进化随机游走算法结构进化

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集成强化传热的换热网络优化方法研究与应用

现代化工 2015年第10期35卷 163-166页

作者：张胜中高景山袁甲郭土张英中国石化抚顺石油化工研究院辽宁抚顺113001 中国石油天然气管道局天津设计院天津300457

针对某炼化企业的常减压装置,利用Aspen Plus软件模拟了装置与换热网络现状,找到影响装置高效运行的换热瓶颈,并对现有换热网络的热流量进行了优化。建立了利用强化传热技术优化换热网络的方法,并在实际案例中应用,发现采用强化传热技术... 详细信息

针对某炼化企业的常减压装置,利用Aspen Plus软件模拟了装置与换热网络现状,找到影响装置高效运行的换热瓶颈,并对现有换热网络的热流量进行了优化。建立了利用强化传热技术优化换热网络的方法,并在实际案例中应用,发现采用强化传热技术后,需要新增换热面积大大下降,一些换热器不需要新增换热面积既能满足新工况的需求。

关键词：强化传热换热网络优化 Aspen Plus模拟计算

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采用落后个体更新策略的换热网络优化方法

热能动力工程 2020年第8期35卷 18-25页

作者：俞佳明崔国民赵倩倩姜逸文上海理工大学新能源科学与工程研究所上海200093

针对强制进化随机游走算法(RWCE)优化换热网络的过程中存在部分个体优化质量长期处于落后状态的现象,提出了一种落后个体更新策略的RWCE算法。通过周期性考察所有个体性能变化,并实时计算当前所有个体的平均性能,建立了一种落后个体识... 详细信息

针对强制进化随机游走算法(RWCE)优化换热网络的过程中存在部分个体优化质量长期处于落后状态的现象,提出了一种落后个体更新策略的RWCE算法。通过周期性考察所有个体性能变化,并实时计算当前所有个体的平均性能,建立了一种落后个体识别机制。对落后个体采取强制更新策略,强制改变其原先的优化路径,增强了种群活力,提高了算法的全局搜索能力。将该算法应用于无分流换热网络的20股流和16股流实例中,年综合费用较改进前的最优结果分别下降了1 005和19 084$/a,表明该策略的有效性,由此证明改进后的算法能有效改善因落后个体所导致的优化质量下降的问题。

关键词：强制进化随机游走算法换热网络优化落后个体更新策略

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垂直非结构模型应用于换热网络优化

计算物理 2020年第4期37卷 448-458页

作者：李万总崔国民孙涛肖媛上海理工大学新能源科学与工程研究所上海200093

节点非结构模型优化换热网络时会出现换热器交叉排列的情况,分析发现在相同传热负荷下交叉结构比垂直结构换热单元总传热面积增大,同时明显降低算法的计算效率.基于此,建立垂直非结构模型.与节点非结构模型相比,垂直非结构模型降低了优... 详细信息

节点非结构模型优化换热网络时会出现换热器交叉排列的情况,分析发现在相同传热负荷下交叉结构比垂直结构换热单元总传热面积增大,同时明显降低算法的计算效率.基于此,建立垂直非结构模型.与节点非结构模型相比,垂直非结构模型降低了优化过程中的计算复杂度,并且能够消除交叉结构带来的不利影响,有效提升了优化的效率及求解精度.应用两个算例对基于垂直非结构模型的强制进化随机游走算法(RWCE)进行优化性能分析,取得了优于文献的结果.

关键词：节点非结构模型交叉结构换热网络优化垂直非结构模型

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应用结构摄动策略的有分流换热网络优化

计算物理 2020年第6期37卷 734-744页

作者：徐玥崔国民上海理工大学能源与动力工程学院上海市动力工程多相流与传热重点实验室上海200093

有分流节点非结构模型(NNM-SS)应用于换热网络优化时,因难以生成合适的分流结构而使优化陷入局部极值.根据NNM-SS的优化特点及网络结构中分流次数对费用的影响,提出结构摄动策略,并将其引入强制进化随机游走算法(RWCE-SS).策略的主要思... 详细信息

有分流节点非结构模型(NNM-SS)应用于换热网络优化时,因难以生成合适的分流结构而使优化陷入局部极值.根据NNM-SS的优化特点及网络结构中分流次数对费用的影响,提出结构摄动策略,并将其引入强制进化随机游走算法(RWCE-SS).策略的主要思想为:在优化过程中,以一定的概率随机抽取一个无分流结构的换热器,并在该位置上生成一组新的分流结构以增加网络中的分流次数,通过对结构的摄动实现对算法搜索能力的提升.算例验证表明应用该策略改进的算法可获得更好的优化结果.

关键词：换热网络优化有分流节点非结构模型摄动策略网络结构变异优化质量

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带有分流结构匹配策略的换热网络优化分析

热能动力工程 2022年第5期37卷 1-8页

作者：陈家星徐玥崔国民胡恩锴上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市多相流动与传热重点实验室上海200093 上海理工大学机械工程学院上海200093

采用节点非结构模型(NNM)优化换热网络时,节点位置的合理配置对网络拓扑结构和优化结果有重要影响。在分析NNM的优化性能时发现,优化结果中分流结构主要出现在具有较大换热潜能的流股上。因此,提出了分流结构匹配策略,该策略可根据各流... 详细信息

采用节点非结构模型(NNM)优化换热网络时,节点位置的合理配置对网络拓扑结构和优化结果有重要影响。在分析NNM的优化性能时发现,优化结果中分流结构主要出现在具有较大换热潜能的流股上。因此,提出了分流结构匹配策略,该策略可根据各流股的换热潜能对流股分流结构进行调整,使换热潜能较大的流股保留更多的分流结构,促进潜在优势结构的生成。将该策略改进后的算法用于优化9SP和15SP算例,所获优化结果比公开文献最优年综合费用低17 046$/a和4 418$/a,且改进后的模型与算例的适配度较高。

关键词：换热网络优化节点非结构模型分流结构节点配置优化质量

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一种流股分流动态调节的换热网络优化策略

热能动力工程 2023年第3期38卷 74-81页

作者：汪豪崔国民徐玥上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

现有的节点非结构模型(Node-wise non-structural superstructure,NW-NSS)在优化换热网络时需要预设固定的节点分流数量,难以满足结构进化过程对于求解空间和计算效率的需求,易造成换热单元生成空间受限,影响算法全局优化性能。本文提... 详细信息

现有的节点非结构模型(Node-wise non-structural superstructure,NW-NSS)在优化换热网络时需要预设固定的节点分流数量,难以满足结构进化过程对于求解空间和计算效率的需求,易造成换热单元生成空间受限,影响算法全局优化性能。本文提出一种流股分流动态调节策略,该策略基于实时结构的整型变量分布信息,动态增加结构进化所需的必要分流并减少无效结构对优化的阻碍,辅助算法以更高的效率跳出局部极值,提升优化质量。将策略应用于16SP、20SP算例,分别得到年综合费用为6 653 940和1 711 886$/a的最优换热网络结构,较文献最优结果降低了3 140和3 202$/a。

关键词：换热网络优化节点非结构模型分流数量优化质量动态调节

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