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遗传算法在城市燃气管网优化中的应用

张培培  
【摘要】:燃气管线网络系统(简称燃气管网系统)是目前世界上进行燃气输送的主要方式,包括燃气长输管线系统和城市燃气管网系统两部分。迄今为止,优化设计主要以有分支的长输管线系统为对象,相对来说,城市燃气环状管网的优化设计研究较少且不深入,而作为城市的重要基础设施之一,随着城市规模的扩大,用气量的急剧增加,燃气管网系统变得日趋庞大和复杂,管网规划设计是否科学、经济将直接影响到系统的总投资以及可靠性等。此外,一些用于管网运行控制的新技术也需要以一个较优的城市燃气输配管网为载体。因此,采用先进的优化技术来获得最佳管网设计方案是十分必要的。 本文分析比较了燃气管网传统设计方法,并在前人的优化方法的基础上,结合城市燃气管网的特点,以使管网建设和运行费用最少为目标函数,以管道的稳态分析、各节点的流量、压力及管道的压力降限制等为约束条件,建立了城市燃气管网针对管径参数优化模型,在比较分析传统方法的弊端之后,本文采用遗传算法优化燃气管网的基本思想。在遗传算法现有理论和成果的基础上,改进标准遗传算法,设计出适当的遗传算子和进化控制策略,并以简单管网为对象通过计算机模拟试验进行遗传算法可行性分析和遗传参数优化配置,从而求得燃气管网参数优化模型的全局最优解。 通过某中等城市燃气管网的优化设计实际算例表明,本文提出的管网优化模型和优化算法能够得到满足工程需要的优化结果,对城市燃气管网的管径优化设计具有很好的参考价值。


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