基于多目标优化理论的抽水蓄能电站地下厂房气流组织设计研究

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抽水蓄能电站在电网的调频、调相和事故供电备用等方面发挥着重要作用。抽水蓄能电站地下厂房主要靠通风廊道与外界相通,室内环境相对封闭,厂房内热源数量多,发热量大,严重影响人员热舒适和设备正常运行。为营造合适室内环境,这种高大厂房也成为建筑能源消耗的高密度领域之一。因此,研究地下厂房气流组织的优化设计具有重要意义。目前地下厂房主要气流组织形式为顶送下回和侧送下回。其中顶送下回形式无需占用厂房下部空间,施工方便,布置简单;侧送下回形式可减少空调系统的初投资和运行费用。两种送风形式在抽水蓄能电站地下厂房中均有较多应用。本文首先依据文献梳理法、专家调查法和聚类分析法,对抽水蓄能电站地下厂房气流组织评价指标进行筛选。最终确定了温度不均匀系数、空气扩散性能指标和发电机表面对流换热系数作为地下厂房的气流组织评价指标。根据原型厂房搭建比例模型试验台。采用数值模拟方法对厂房内气流组织进行计算,通过与实验测量数据对比,验证所选取湍流模型的准确性,为多目标优化提供了方法基础。气流组织多目标优化以上述三个评价指标作为优化目标,以送风温度、送风速度、送风口个数和送风口高度为四个关键影响因子。采用Box-Behnken法设计模拟工况,根据模拟结果建立三个评价指标与影响因子之间的回归模型。基于各个指标的回归模型,采用遗传算法获得多个指标相互冲突情形下的Pareto最优解,得到待选方案。根据指标的权重,对最优解采用Topsis评价法进行筛选和优劣排序,得到最终优化方案。可根据实际中不同情况选择不同方案,对实际气流组织设计有一定的指导意义。本文根据上述送风参数优化结果和地下通风廊道末端空气温度变化规律,提出了一种地下厂房空调运行策略。利用通风廊道作为天然冷热源,可有效减少空调能耗。
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