基于遗传算法的热水ORC发电系统优化设计

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1、第53卷第9期农业装备与车辆工程2015年9月Vo第l．5353卷第No．99期AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERINGSeptember2015doi：10．3969／j．issn．1673－3142．2015．09．003基于遗传算法的热水ORC发电系统优化设计付保荣，梅映新，李志，林红良，段钱胜，刘剑剑，祝广场（430223湖北省武汉市武汉长海高新技术有限公司）［摘要］介绍了遗传算法的基本理论，详细描述了以低温热水为热源的有机朗肯循环余热发电系统的热力过程，以系统净发电量最大为优

2、化目标，利用谢菲尔德遗传算法工具箱在Matlab中编写优化计算程序对系统进行优化，得到了较为理想的优化结果，也为解决其他工程优化问题提供了一种更加有效的方法。［关键词］遗传算法；有机朗肯循环；适应度函数；等熵效率；局部最优解［中图分类号］TH122［文献标志码］A［文章编号］1673-3142(2015)09-0009-04TheOptimizationDesignofHotWaterOrganicRankineCyclePowerGenerationSystemBasedonGeneticAlgorithmFuBaoron

3、g，MeiYingxin，LiZhi，LinHongliang，DuanQiansheng，LiuJianjian，ZhuGuangchang（WuhanGreatSeaHi－techCo．，Ltd．，WuhanCity，HubeiProvince430223，China）［Abstract］Thebasictheoryofgeneticalgorithmwasfirstlyintroduced，andtheheatingprocessofOrganicRankineCyclewasteheatpowergeneration

4、systemforlow－temperaturehotwaterwasdescribedinthispaper．Withthenetpoweroutputmaximumasoptimizationobjective，theoptimizationprogramwaswritteninMatlabusingtheSheffieldgeneticalgorithmtoolbox，andamoreidealoptimizedresultwasobtained．Thecaseprovidesamoreeffectivemethodf

5、orsolvingotherengineeringoptimizationprob-lems．［Keywords］geneticalgorithm;OrganicRankineCycle;thefitnessfunction;isentropicefficiency;thelocaloptimalsolution0引言2遗传算法的基本理论遗传算法（GeneticAlgorithm，简称GA）是美与传统的优化方法不同，GA采用人工进化的国Michigan大学的JohnHolland教授上世纪60方式模拟自然界生物进化过程，对目

6、标空间进行年代提出的基于达尔文进化论和孟德尔遗传学说优化搜索。的一种高效全局寻优搜索算法，具有很强的寻优它将问题的可能解表示成群体的一个个体并能力且适应性强、鲁棒性好，能够解决各种复杂的对每个个体进行编码，再将群体放置于问题中，对[1-4]工程优化问题。群体进行选择、交叉和变异的遗传学操作。根据遗有机朗肯循环可以将低品位的热能转换成高传选择和自然淘汰的原则，使用目标适应度函数品位的电能，既有利于解决能源紧张的问题，又可对群体中每个个体进行评价，不断得到更优的群[5]以降低工业生产中的排放，从而提高能源利用率。体，同时并行搜索

7、群体中的最优个体，最终求得问国内关于有机朗肯循环的研究近年来较多关注于题的最优解。低温热水的余热回收，本文提出了以柴油发动机遗传算法的基本步骤是：（1）编码；（2）生成初尾气产生的低温热水为热源的有机朗肯循环余热始群体；（3）适应度值评价检测；（4）选择；（5）交发电系统净发电功率最大为目标、满足性能指标叉；（6）变异；（7）终止条件判断。基本流程如图1和约束条件的优化设计模型，在Matlab中利用谢所示。其中选择是为了从当前群体中选出优良个菲尔德遗传算法工具箱编制了优化程序并进行求体作为父代遗传到下一代群体中，体现了适者生

8、解，得到了较理想的优化结果。存的原则；交叉是最主要的遗传操作，对每一个父辈个体以某概率交换他们之间的染色体，体现了基金项目：武汉东湖高新区创新项目“有机朗肯循环（ORC）余热信息交换的思想；变异是对于选中的某个父辈个回收发电系统”，编号：20130202002体以某一概率改变某一或某些基因