蒸汽动力系统是过程工业企业能量系统不可或缺的一部分,作为企业的耗能大户,蒸汽动力系统的能耗在整个过程工业企业中占有相当大的比例。随着能源形势和环境污染问题的越发严峻,如何对蒸汽动力系统结构进行设计优化操作,使得设计出来的蒸汽动力系统在降低运行成本、提高能源利用效率以及减少污染物排放方面均能达到比较优化的效果,是解决现阶段能源和环境问题的重要途径。首先,本文在传统蒸汽动力系统以经济性作为优化目标的基础上,提出了基于减排工艺优选的蒸汽动力系统设计优化概念。以集成建模的思想为指导,建立了蒸汽动力系统与各种成熟减排工艺集成的设计优化超结构模型,对锅炉、燃气轮机、汽轮机等蒸汽动力系统的主要设备建立了相应的设计层次数学模型。与此同时,建立了各种成熟减排工艺的物理结构模型,以及服务于设计优化的减排工艺系统的污染物排放量计算模型和能耗模型。蒸汽动力系统的设计优化过程本身就是一项涉及多方面问题的复杂系统工程,集成减排工艺系统之后,系统将变得比原来更加复杂。本文在前人研究的基础上,提出了基于减排工艺优选的蒸汽动力系统多目标设计优化的求解策略,并建立了综合经济性、环境排放影响以及能量利用效率的多目标设计优化的数学模型,然后给出实例应用,利用目标规划法对多目标设计优化问题进行建模求解。除了集成经济性、环境排放影响以及能量利用效率的多目标之外,可操作性(即柔性)也是蒸汽动力系统设计优劣的重要评价指标。本文提出了基于减排工艺优选的蒸汽动力系统的柔性设计策略,深入挖掘对蒸汽动力系统设计优化影响较大的不确定性因素的变化规律,利用蒙特卡罗法对设备的故障概率情况进行统计模拟,然后建立柔性设计模型并通过实例应用,实现了可操作性和集成了经济性、环境排放影响以及能量利用效率的多目标之间的最优权衡。