节能减排是大势所趋,而当前最具节能潜力的就是建筑节能。在中国,集中供暖行业的供热效率低,能耗巨大,其平均建筑面积的能耗最高达到发达国家的3倍,所以节能潜力巨大。因此,需要对集中供热系统进行优化研究,首先针对供热质量差等问题对控制方案进行优化;然后利用峰谷电价差,在系统中添加储能装置,不仅可以充分发挥其节能潜力,而且能够起到削峰填谷的作用。本文首先基于传热学和能量守恒基本原理,建立了区域集中供热系统的数学模型,然后利用最小二乘法进行模型参数的拟合,并利用实验数据进行模型验证。利用热容量质点法建立了电锅炉的数学模型;在合理的假设条件下,建立了储水箱的数学模型;通过对板式换热器内流体的能量进行分析,建立了简化的数学模型;基于现有数据以及对模型的理解,推导出了仅与供回水温度和环境温度相关的二阶惯性加时滞的房屋模型。模型验证的结果表明,建立的系统模型能够很好的跟踪系统动态。然后,基于系统模型设计了基于Smith预测器的双闭环PI控制结构。首先对原有的滞环控制方案的特点进行分析;并且在不考虑时滞环节下,设计了双闭环PI控制结构;其次,对时滞环节进行介绍,并分析时滞环节对于系统稳定性的影响,然后利用Smith预测器对时滞环节进行补偿,并仿真分析了Smith预测器的补偿效果,最后设计了基于Smith预测器的双闭环控制器。并利用Simulink搭建了系统不同控制模型,对不同的控制方案进行仿真分析。最后,在仅考虑系统稳态,忽略瞬态特性下,设计了基于多种群遗传算法的供热系统储能寻优方案。首先将房屋的能耗需求模型合理等效为仅与环境温度相关的函数以及与用户侧进回水温度相关,并对建立的系统的其他数学模型进行相应的简化和采样处理。其次对遗传算法进行介绍,考虑到标准遗传算法在大范围解空间搜索上的局限性,采用了多种群遗传算法。算法实现中,先对储能寻优进行了相应的数学描述,再描述了储能寻优中存在的系统约束,最后设计了多种群遗传算法储能寻优方案,并对寻优的结果进行分析。