基于节能减碳的供水网络多目标多工况智能优化技术研究

分析我国供水网络的运行能耗和对环境的影响现状，以供水网络的整个生命周期为研究对象，在供水系统的材料生产、投资建设及运行中，综合考虑建设、运行成本、能源消耗及对环境的影响作用，分析供水系统建设期中采用不同的管材等对碳排放、能耗等的影响，以及在运行期采用不同的管材、管径及不同的布置方式对能耗的影响及导致对碳排放的作用。通过模拟实验及实测探讨不同管材及供水网络布置方式对能耗、环境的影响因子，建立供水网络多目标优化分析模型，为更好地与实际供水网络的运行工况相吻合，以最大时、平均时等多工况运行状态为研究对象，深入探讨多目标多工况供水系统的智能优化技术，采用多目标进化算法与水力模拟相结合，通过多算法比选求解供水系统优化建设及扩建问题，经过实验测试与计算校核，分析该技术与传统单目标供水网络优化方法的优化效果，校正优化策略，实现基于节能减排的多目标多工况智能优化技术。

本文在收集国内外供水网络运行现状的基础上，分析了供水网络在材料生产、投资建设、运行维护等全生命周期内的造价、能源消耗；在此基础上，分别建立了南方和北方地区供水管材环境影响评价系统，为优化模型的建立提供了理论依据；针对供水网络实际运行工况特点，根据人工智能及优化理论，建立了综合考虑供水能耗及排放量、供水安全性和供水水质的供水网络多目标优化模型，并开发了相应的计算平台《基于智能算法的给水管网优化设计系统》；对多目标进化理论和进化算法进行研究，选择NSGA-Ⅱ算法对优化模型进行求解；将所研发的基于管材生命周期分析的供水网络优化技术应用于不同地区供水管网的优化设计及优化改造过程中，提出了科学、合理的管径、管材优化方案，在降低供水能耗的同时，保障了供水安全性。