基于DP-分解协调法的梯级泵站优化调度及控制

为了降低含变频泵的梯级泵站日运行费用、减少优化算法运行时间和便于管理。将含变频泵的梯级泵站优化调度这一复杂得多目标决策问题,拆分为能耗优化和电费降低2个问题,对于能耗优化问题运用分解协调法将梯级泵站模型以扬程为关联量分解为单级泵站子系统模型和单级泵站交互子系统模型,将单级泵站子系统以流量为关联量分解为工频泵和变频泵子系统模型,对各子系统模型采用隐枚举法、动态规划法进行求解。对于电费降低问题,将不进行任何优化、只进行能耗优化和同时进行能耗优化加日流量分配3种情况进行类比,对日流量分配模型也采用动态规划求解。结果表明:动态规划(DP)-分解协调法能够优化含变频泵的梯级泵站,梯级泵站能耗和日运行费用都得到了明显降低;DP-分解协调法与单独采用动态规划法解决含变频泵的梯级泵站优化调度相比,算法运行时间步长得到较大缩减;以DP-分解协调法设计并研发了智能优化调度系统,实现实时控制一体化和便捷管理。     

基于分时电价的梯级泵站输水系统日优化运行

为了提高梯级泵站输水系统日运行效益,通过分析梯级泵站输水系统,提出了梯级泵站输水系统整体运行效率的定义及表达式,分析了梯级泵站输水系统日运行费用的影响因素及优化机制.在此基础上,以日运行费用最小为目标,考虑分时电价,日输水总量,泵站进、出水池水位等约束条件,以时段流量分配、级间水位等因素为决策变量,建立了梯级泵站输水系统日运行费用优化模型、梯级泵站输水系统运行效率优化模型和单级泵站运行效率优化模型,采用基于区间离散的动态规划法进行求解,进而确定梯级泵站输水系统日优化运行方案,包括各时段内梯级间水力(水位、流量)方案和各泵站内运行方案.将该优化方法应用于南水北调东线韩庄运河段梯级泵站工程,结果表明节约费用效果较为显著.     

叶片可调式泵站日优化运行敏感性分析研究

在建立叶片可调式泵站日优化运行数学模型的基础上,选择日运行时段划分方式、日均扬程和日提水量要求作为已建泵站运行工况下的敏感参数,通过分析其变动对泵站运行费用、机组运行方式等的影响,开展敏感性分析研究,探究各参数在叶片可调式泵站日优化运行中的作用,为泵站经济运行和流域泵站系统联合优化调度提供指导。以淮安四站为例进行计算分析,结果表明:1泵站日优化运行,宜考虑峰谷电价,每隔2~4h划分一运行时段。2越接近设计扬程,单位扬程所用电费越少。3日提水量较小时单位提水电费少,经济性更好。     

大型水利工程梯级泵站短期优化调度方案

针对泵站高能耗难题,采用粒子群优化算法对南水北调东线徐洪河段的短期经济性调度方案进行研究.基于水量平衡方法,耦合流量、水位、蓄量及水力损失函数关系式,动态模拟渠道水情变化过程.将泵站扬程动态调整过程中产生的电费纳入考虑范围,以调度期内梯级输水系统产生的总电费和调控后水位与目标偏差最小为优化目标,其中目标水位为适应短期内调节的梯级扬程优化分配结果.基于实际运行数据对模型结果进行分析和验证,结果表明：渠道水情模拟方法的模拟精度较高,水位模拟值与实测值平均误差在10 cm左右;梯级短期优化调度模型引入目标水位增强了优化效果,进一步减少4.7元/万m³用电费用,优化方案的单位运行成本相比实际调度可有效降低6.7%.     

考虑渠道水力损失的梯级泵站日优化调度研究

优化调度是实现梯级泵站系统节能降耗最有效的非工程措施之一,系统中的各类损失是影响优化调度结果的重要因素。相较于传统的仅考虑泵站抽水装置的损失,将渠道水力损失纳入优化调度的考量范围,以梯级泵站系统日运行费用最小为目标函数,构建考虑渠道水力损失的梯级泵站日优化调度模型,采用动态规划算法对模型进行求解。利用该模型对南水北调来水调入密云水库调蓄工程前6级泵站进行优化调度。结果表明:渠道水力损失对扬程优化分配的结果改变显著,所构建的模型能有效降低运行费用。     

不受潮汐影响城镇圩区排涝泵站群常规调度方案优化

为降低不受潮汐影响城镇圩区排涝泵站群常规调度能耗,提出了排涝总能耗最小单目标选优和圩区内(外)河水位限制多目标去劣的优化方法。为圩区排涝泵站群常规调度确定若干种典型排水条件组合,对每组排水条件,以泵站为试验因素、各泵站不同的运行规则为试验水平、不同运行规则组合下的最小运行能耗为试验结果开展正交试验;对试验结果开展正交分析获得各泵站从优到劣不同运行规则组合序列。对每组运行规则序列,根据各泵站排水能力限制,应用动态规划法可获得圩区泵站群最低排涝能耗及对应的各泵站开机方案;对最低排涝能耗排序可获得圩区泵站群优化运行方案序列,进一步应用圩区内(外)河水位限制条件可获得圩区泵站群某排水条件下最优调度方案。以上海市城区某区域为实例,阐明了优化计算全过程,优化计算结果比现行调度方案的排涝能耗至少可节省6%。     

基于动态规划法的单级泵站日经济运行优化模型

为合理选择泵站机组在不同工况下的组合方式,实现单级泵站的运行优化。通过分析水泵运行效率与水泵流量、扬程以及转速间的相互关系,确定水泵装置的工况点,构建单级泵站日经济优化运行模型,以泵站日运行总费用最低为目标,通过动态规划法从而求解单级泵站的日经济最优运行方案。选定南昌市九圩港提水泵站为研究对象,依据泵站已有的运行数据,在综合考虑泵站日运行分时电价、扬程及流量变化的基础上,将该泵站优化运行模型分为两层,第一层为泵站日经济优化运行模型,确定泵站在一日内运行费用的最小值;第二层为泵站运行效率优化模型,确定在不同时段内泵站效率最优运行方式。结果表明,当日总输水量一定时,分时电价是影响泵站日经济运行费用和不同时段机组流量分配的主要因素;以九圩港泵站的典型工况为例,优化后的泵站运行方案较优化前日单位运行费用降低了18%。该模型对实现单级泵站日经济优化运行具有一定指导意义。     

基于BP网络的泵站优化调度

利用BP神经网络模拟水泵动力特性,在此基础上,依据泵站优化调度特点,建立优化调度数学模型,采用遗传算法对某泵站运行方案进行寻优,确定不同时段下的机组开机台数、流量以及叶片角度等操作数据,得出耗能小、操作方便的运行方案。     

东深供水改造工程太园泵站设计中几个问题的研究

太园泵站是东深供水改造工程的水源泵站，由于泵站流量和扬程变幅较大，为提高泵组运行效率，节省运行费用，在设计中对水泵和主电动机的参数选择进行了充分的比较论证。同时，由于该站是梯级调水泵站的首级泵站，还须对泵站运行调度的可行性进行研究，以保证多级泵站运行时的流量平衡。另外，还对虹吸式出水流道的起动特性进行了研究，提出了有利于泵站运行管理的结论和建议。运行实践表明，太团泵站设计参数的选择是正确的，为东深供水改造工程的优化调度和经济运行奠定了基础。     

非电费成本对并联泵站流量分配的影响规律研究

泵站应用广泛、耗能巨大，并联泵站是泵站的一种常见布置形式，开展并联泵站最优流量分配方案研究对泵站运行节能降耗意义重大。但目前研究中主要考虑了提水电费等电费成本，针对非电费成本的考虑不足。综合考虑电费成本与其他非电费成本，采用动态规划方法构建了考虑非电费成本的并联泵站站间流量最优分配模型，并以南水北调东线工程睢宁枢纽（含沙集站与睢宁二站并联运行，其中沙集站需支付非电费成本）为例开展了实例研究。应用结果表明：(1)非电费成本占比较低时对流量优化方案无影响，在非电费成本占比达到65%的阈值后对分配方案具有较强的导向作用；(2)当非电费成本占比较低时，机组的硬件约束决定了并联泵站的站间流量分配方式。但随着非电费成本占比提升，机组硬件约束的影响力减弱使得非电费成本开始主导站间流量分配方式，并且这种变化首先发生在高扬程工况下。在达到一定阈值后，非电费成本对泵站群的最优运行方案有着重要的影响，在优化调度过程中需要将其纳入优化目标中来。     

基于试验选优方法的多机组叶片全调节优化运行研究

针对淮安四站采用站内多机组叶片全调节日优化运行数学模型,以日耗电费用最少为目标函数,应用试验选优方法进行计算分析,研究同一时段内水泵各机组在叶片安放角相同时的优化运行效益。结果表明,考虑峰谷电价、不同负荷工作时,淮安四站站内多机组叶片全调节优化运行与定角恒速运行相比,单位费用及机组累计开机时长降低,且负荷越小,节省幅度越显著;泵站运行时基本上是高电价对应于小叶片角、少开机台数,反之亦然;此外,提出了一套不同日均扬程及提水负荷下泵站叶片全调节优化运行预案,该成果可为日均扬程变幅较小的大型泵站站内多机组叶片全调节优化运行提供参考,同时也为淮安站-淮阴站站间优化运行提供研究基础。     

多级提水泵站优化调度研究

泵站可用于田间配水、城市用水,多级泵站大多建在西北黄土高原地区,由于各区域用水分布不均,输水系统复杂以及运行管理等问题,多级提水泵站需要进行系统的优化调度。以某多级提水泵站为研究对象,当泵站在正常情况下运行时,即流量为6.1 m^3/s,对于泵站级间采用粒子群算法,优化结果与实际运行情况相比,各级泵站水位发生微调,在该流量下水位实现一个相对较好的组合,单位时间内可节约1.66%的能量,一年大约可节约98万kWh。优化后多级泵站从整体降低了能耗,在尽可能提高其运行效率、降低能耗的基础上,使其在安全、经济的情况下运行。     

并联泵站群日优化运行方案算法

提出了并联泵站群日优化运行数学模型,该模型以并联泵站群日提水费用最少为目标函数,以各时段机组叶片角或转速为决策变量.考虑站间不同工况调节方式,采用大系统二级分解-动态规划聚合法进行求解.首先以泵站日提水耗电费用最少为目标,泵站提水量的分配为协调变量,将该模型分解成若干个泵站多机组日优化运行一级子模型;再以单机组日提水耗电费用最少为目标,机组提水量的分配为协调变量,将一级子模型分解为若干个单机组日优化运行二级子模型.该二级子模型以机组叶片安放角或机组转速为决策变量,机组提水量的离散值为状态变量,采用动态规划方法求解.构造的聚合模型以各机组提水量为决策变量,并联泵站群提水量的离散值为状态变量,同样采用动态规划方法求解.该方法可以解决不同工况调节方式、不同时段划分及不同日均扬程下并联泵站群的日优化运行问题.以淮阴一、三站并联运行为例,作了日优化运行计算,结果表明：各日均扬程下满负荷、80%负荷、60%负荷优化运行单位费用,较定角恒速运行分别平均节约10.53%,26.54%,34.40%.     

梯级泵站供水系统水资源优化调度模型研究

采用系统分析理论 ,研究了梯级泵站供水系统的水资源优化调度问题 ,建立了具有提调水量和泄弃水量两个决策变量及多级泵站、多个水库、多个供水片的多目标水资源优化调度模型 ,给出了自优化模拟调度方法。经实例研究表明 ,模型是可行和实用的     

金溪流域梯级电站短期发电计划编制

为了更好地解决非线性、非凸、多约束、复杂时空耦合等导致的梯级水电站调度问题,降低耗水率,提高整个梯级水电站群的经济效益和运行水平,以金溪流域为研究对象,充分考虑了电网需求、机组安全等约束条件,融合逐步优化动态规划算法与智能算法,实现日发电计划的精细化编制,并与实际运行情况进行对比.分析结果可以看出,采用优化算法(POA)进行优化调度后,水电站发电量有了一定幅度的提高,电量增加幅度在2.7%~3.4%.研究了梯级电站的厂内负荷分配与机组组合的问题.基于系统工程理论与优化算法,建立了满足水电网电力输电安全约束、设备安全管理等多目标的机组开停机和负荷调节优化模型,以耗水率最小为目标将负荷分解到电站各机组,计算各时段机组出力过程.在实际运行中,电站超出日发电计划出力,在偏差考核范围内尽量满发,通过算例验证了模型的可行性和合理性.     

基于Pareto最优解的跨流域调水泵站多目标优化运行研究

[目的]探究跨流域调水泵站多目标优化运行.[方法]以泵站提水费用最小及站内机组间流量不均匀度最小为目标,以调水周期内各时段各机组叶片安放角为决策变量,本文建立了泵站多目标优化运行非线性数学模型,提出了基于Pareto最优解理论求解的多目标遗传算法.以南水北调东线源头江都4站为研究实例,考虑峰谷分时电价影响,开展了不同日...     

并联泵站群日优化运行方案算法

提出了并联泵站群日优化运行数学模型,该模型以并联泵站群日提水费用最少为目标函数,以各时段机组叶片角或转速为决策变量.考虑站间不同工况调节方式,采用大系统二级分解-动态规划聚合法进行求解.首先以泵站日提水耗电费用最少为目标,泵站提水量的分配为协调变量,将该模型分解成若干个泵站多机组日优化运行一级子模型;再以单机组日提水耗电费用最少为目标,机组提水量的分配为协调变量,将一级子模型分解为若干个单机组日优化运行二级子模型.该二级子模型以机组叶片安放角或机组转速为决策变量,机组提水量的离散值为状态变量,采用动态规划方法求解.构造的聚合模型以各机组提水量为决策变量,并联泵站群提水量的离散值为状态变量,同样采用动态规划方法求解.该方法可以解决不同工况调节方式、不同时段划分及不同日均扬程下并联泵站群的日优化运行问题.以淮阴一、三站并联运行为例,作了日优化运行计算,结果表明：各日均扬程下满负荷、80%负荷、60%负荷优化运行单位费用,较定角恒速运行分别平均节约10.53%,26.54%,34.40%.     

Three-dimensional CFD simulation of inlet structure flow in pumping station based on Eulerian solid- liquid two-phase flow model

Sediment deposition in the pumping station has a huge negative impact on unit operation.The three-dimensional CFD method has been used to simulate inlet structure flow in pumping station based on the Eulerian solid- liquid two-phase flow model. The numerical results of the preliminary scheme show that sediment deposition occurs in the forebay of pumping station because of poor flow pattern therein. In order to improve hydraulic configuration in the forebay,one modified measure reconstructs water diversion weir shape,and another measure sets a water retaining sill in the approach channel. The simulation results of the modified scheme prove that back flow in the forebay has been eliminated and the sediment deposition region has also been reduced.