極大極小值交替優化算法實現換熱網絡全局熱集成

包艷冰，崔國民，肖媛，陳家星

（上海理工大學新能源科學與工程研究所，上海 200093）

極大極小值交替優化算法實現換熱網絡全局熱集成

包艷冰，崔國民，肖媛，陳家星

（上海理工大學新能源科學與工程研究所，上海 200093）

針對確定性方法應用于換熱網絡全局熱集成時易陷入局部極值的問題，采用乘子法建立輔助函數，將原來的換熱網絡有約束問題轉化為無約束問題，在此基礎上提出了基于牛頓法的極大、極小值交替優化算法應用于換熱網絡優化。該算法通過優化進程中極大值、極小值的交替計算，不斷跳出當前的局部極小值并繼續通過局部優化方法求解新一輪的局部極小值，從而實現換熱網絡的全局熱集成。同時提出防止“回跳”策略，避免該算法計算過程中在某個區域重復優化的問題。將算法應用于兩個經典換熱網絡實例，取得了較好的結果，驗證了極大、極小值交替優化算法能夠有效地改善確定性方法易陷入局部極值的問題，具有較強的全局搜索能力，使優化質量較文獻得到了進一步提升。

換熱網絡；全局熱集成；局部極值；交替優化；確定性方法

系統優化是節能降耗的一項主要技術，而換熱網絡綜合則是系統優化的一個關鍵環節，在能量的分配回收中有重要的影響。換熱網絡優化問題屬于混合整數非線性規劃（mixed integer nonlinearprogramming，MINLP）問題[1]，當換熱網絡規模不斷擴大，換熱網絡呈現出的特點是非線性強、局部解眾多、求解域龐大且不規則等，這些同時也都是換熱網絡全局最優化的難點。……