梯級泵站優(yōu)化調度模型開發(fā)及應用研究.pdf

1、目前，泵站的日常調度普遍存在著浪費能量、效率不高或者不經濟的情況，主要由于單位流量水泵提供的揚程遠大于目標工況所需揚程導致的能量浪費，或者滿足目標任務運行工況時水泵的軸功率/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)化調度并開發(fā)相應的可視化界面系統(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)化調度模

2、型入手，首先整理了工程整體布置和工程設計參數(shù)，包括水泵、電機型號、泵站設計指標等參數(shù)，再根據(jù)實際運行數(shù)據(jù)對一些系數(shù)進行修正，建立了簡單、好用且較適用的基礎數(shù)學模型。
　　首先，基于已經建立的基礎數(shù)學模型，針對含變頻泵的梯級泵站優(yōu)化調度這一復雜的多目標決策問題，拆分為能耗優(yōu)化和電費降低兩個問題，分別建立了梯級泵站能耗優(yōu)化模型、梯級泵站電費優(yōu)化模型，對于梯級泵站能耗優(yōu)化模型同樣將其以揚程為關聯(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)劃法進行求解;對于梯級泵站電費優(yōu)化模型，將不進行任何優(yōu)化、只進行能耗優(yōu)化和同時進行能耗優(yōu)化加日流量分配三種情況進行類比，對比發(fā)現(xiàn)建立的基于能耗優(yōu)化模型進行日流量分配的電費優(yōu)化模型所得的單位電費消耗最少，對以能耗優(yōu)化模型為基礎進行日流量分配的電費優(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行費用都得到明顯降低;而且與單獨采用動態(tài)規(guī)劃法解決含變頻泵的梯級泵站優(yōu)化調度相比，算法的運行時間步長得到較大縮減。
　　其次，由于在實際的運行的過程中，實際運行的參數(shù)并不能精確控制，只能在一定范圍內變化，一些基于傳統(tǒng)算法或者群算法的優(yōu)化調度方案并未運用到實際運行中去，本文基于已經建立的泵站能耗優(yōu)化模型和電費優(yōu)化模型，創(chuàng)新性的提出了對模型相關參數(shù)進行敏感性分

5、析得了實際運行的特征，采用全局敏感性分析Morris法，以瞬時流量、瞬時揚程以及日調水量、日均揚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敏感性參數(shù)下模型輸出結果，并進行敏感性分析得到實際運行的特征，對全面了解泵站的實際運行和指導泵站的實際運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為核心計算程序編寫工具、Visual Studio2012為U