随着城市建设规模的扩大以及热用户的不断增多,我国城市集中供热机构已越来越重视供热管网的优化工作。进行城市集中供热管网的优化研究,不仅能够达到节约投资费用、降低供热能耗、提高企业效益的目的,而且是实现供热安全可靠的重要保障。所以,城市集中供热管网的优化具有重要的社会意义,是城市供热行业亟需解决的研究课题。供热管网的优化主要包括三个方面的内容:一是管网的布局优化,二是管径的设计优化,三是管网的运行优化。而管网优化的核心问题是管径的优化设计,因为它直接影响着供热系统的投资及运行费用。管径的优化设计的本质是:在满足压力条件和一定的可靠度的情况下,找到一组最优的管径组合,使整个管网系统的基建投资费用与运行成本最低。本文针对城市直埋集中供热系统的管径优化进行研究,首先概述了国内外集中供热系统管网优化设计的研究现状;然后简单介绍最优化理论及优化算法,针对本课题的研究对象,通过分析对比几种管径优化方法:线性规划算法、非线性规划算法及现代新型算法,为即将建立的数学模型求解方法的选用做准备;其次建立供热管网管径优化的数学模型,该模型重点考虑供热管网的基建投资费用和运行费用,以使优化目标更加符合实际情况,并以离散管径作为决策变量;然后列写该优化数学模型的约束条件,主要包括节点流量连续性约束条件、压力约束条件、用户节点压头需求约束条件、标准管径约束条件、管段流速约束条件;接着应用已选管径优化方法对建立的模型进行求解,并通过实例进行验算,验证其可靠性与节能性,并且以电价为敏感性因素,利用单因素分析法分析了其对优化结果的影响。最后针对集中供热管网的费用计算,利用Matlab与C#混合编程的方法,编制程序界面友好,操作简单、方便的优化软件,该软件是对水力工况进行模拟分析的基础,实现管网管径的优选、计算出寿命周期内原始算法与节能算法的各项费用及优化算法的节约费用率,达到节能、降费的目的。同时,通过实例验证该软件的正确性。