梯級泵站優(yōu)化調(diào)度模型開發(fā)及應(yīng)用研究.pdf

1、目前，泵站的日常調(diào)度普遍存在著浪費(fèi)能量、效率不高或者不經(jīng)濟(jì)的情況，主要由于單位流量水泵提供的揚(yáng)程遠(yuǎn)大于目標(biāo)工況所需揚(yáng)程導(dǎo)致的能量浪費(fèi)，或者滿足目標(biāo)任務(wù)運(yùn)行工況時(shí)水泵的軸功率/電能并不是最優(yōu)或接近于最優(yōu)量，水泵沒有發(fā)揮其最優(yōu)性能，為了充分的利用水泵性能和泵站現(xiàn)有條件，合理的分配機(jī)組臺數(shù)、過流量、變頻系數(shù)等參數(shù)，研究泵站的優(yōu)化調(diào)度并開發(fā)相應(yīng)的可視化界面系統(tǒng)有很大的意義，對其他工程也能起到借鑒意義。
　　本文先從如何建立和求解優(yōu)化調(diào)度模

2、型入手，首先整理了工程整體布置和工程設(shè)計(jì)參數(shù)，包括水泵、電機(jī)型號、泵站設(shè)計(jì)指標(biāo)等參數(shù)，再根據(jù)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)對一些系數(shù)進(jìn)行修正，建立了簡單、好用且較適用的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)模型。
　　首先，基于已經(jīng)建立的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)模型，針對含變頻泵的梯級泵站優(yōu)化調(diào)度這一復(fù)雜的多目標(biāo)決策問題，拆分為能耗優(yōu)化和電費(fèi)降低兩個(gè)問題，分別建立了梯級泵站能耗優(yōu)化模型、梯級泵站電費(fèi)優(yōu)化模型，對于梯級泵站能耗優(yōu)化模型同樣將其以揚(yáng)程為關(guān)聯(lián)量拆分為單級泵站子系統(tǒng)模型和梯級泵站站間水

3、位分配模型（即單級泵站交互），水位分配采用動態(tài)規(guī)劃法，將單級泵站子系統(tǒng)以流量為關(guān)聯(lián)量拆分為工頻泵和變頻泵子系統(tǒng)模型，對各子系統(tǒng)模型分別采用了隱枚舉法、動態(tài)規(guī)劃法進(jìn)行求解;對于梯級泵站電費(fèi)優(yōu)化模型，將不進(jìn)行任何優(yōu)化、只進(jìn)行能耗優(yōu)化和同時(shí)進(jìn)行能耗優(yōu)化加日流量分配三種情況進(jìn)行類比，對比發(fā)現(xiàn)建立的基于能耗優(yōu)化模型進(jìn)行日流量分配的電費(fèi)優(yōu)化模型所得的單位電費(fèi)消耗最少，對以能耗優(yōu)化模型為基礎(chǔ)進(jìn)行日流量分配的電費(fèi)優(yōu)化模型也采用了動態(tài)規(guī)劃法求解。通過動態(tài)

4、規(guī)劃(DP)-分解協(xié)調(diào)法不僅能夠優(yōu)化含變頻泵的梯級泵站，使梯級泵站能耗和日運(yùn)行費(fèi)用都得到明顯降低;而且與單獨(dú)采用動態(tài)規(guī)劃法解決含變頻泵的梯級泵站優(yōu)化調(diào)度相比，算法的運(yùn)行時(shí)間步長得到較大縮減。
　　其次，由于在實(shí)際的運(yùn)行的過程中，實(shí)際運(yùn)行的參數(shù)并不能精確控制，只能在一定范圍內(nèi)變化，一些基于傳統(tǒng)算法或者群算法的優(yōu)化調(diào)度方案并未運(yùn)用到實(shí)際運(yùn)行中去，本文基于已經(jīng)建立的泵站能耗優(yōu)化模型和電費(fèi)優(yōu)化模型，創(chuàng)新性的提出了對模型相關(guān)參數(shù)進(jìn)行敏感性分

5、析得了實(shí)際運(yùn)行的特征，采用全局敏感性分析Morris法，以瞬時(shí)流量、瞬時(shí)揚(yáng)程以及日調(diào)水量、日均揚(yáng)程和峰谷最大最小流量為變量參數(shù)，改變其取值范圍得到含變頻泵的單級泵站對應(yīng)敏感性參數(shù)下模型輸出結(jié)果，并進(jìn)行敏感性分析得到實(shí)際運(yùn)行的特征，對全面了解泵站的實(shí)際運(yùn)行和指導(dǎo)泵站的實(shí)際運(yùn)行有較大的借鑒意義。
　　最后，再從已建立模型、敏感性分析和功能需求出發(fā)，本文以Matlab2016為核心計(jì)算程序編寫工具、Visual Studio2012為U