中文摘要：

节能和节水是促进国民经济和社会可持续发展的迫切要求。针对过程工业间歇操作用水用能系统，研究基于总年度费用优化的过程系统设计与改造方法。由于生产排程、水分配与热回收网络间存在强耦合关系，而导致可行方案的组合爆炸。同时，面临的挑战在于追求生产排程效益、新鲜水和公用工程消耗等多目标的同时最优化，因此，解决问题的关键即是排程事件点、多杂质物系与直接混和换热等因素协调处理。本研究团队首次利用系统化的方法开展了间歇生产过程的生产调度和水分配网络的同时优化研究，通过状态任务网络配方定制生产排程、构造状态空间超级结构、建立整体数学规划模型和设计全局优化算法，进而形成间歇操作水分配与热回收网络集成方法。所构建的数学模型和求解策略均比以往的研究优越，引用石化与精细化工典型实例展示所提出策略的有效性，为企业进行节能降耗和节水减排的设计与改造提供理论基础。