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.     

江都站不同型号机组变速优化运行效果分析

以江都站不同型号机组、不同日平均扬程、不同运行负荷组合生成45种方案,并对每一种方案以单机组提水耗电费用最小为目标,采用动态规划法,分别按考虑分时电价与不考虑分时电价进行变速优化计算,同时进行考虑分时电价的常规运行计算,最后以单位提水费用作为分析指标,对不同型号机组变速优化运行效果进行比较分析,其结论为考虑分时电价、长江潮位影响等因素的站群优化理论研究提供决策依据,同时为大中型泵站改造与经济运行提供参考。     

管渠结合的梯级泵站扬程优化分配研究

密云水库调蓄工程是保证北京市区供水安全的一项关键工程，极大程度地缓解了北京市水资源供需紧平衡状态。为实现工程的经济运行，以密云水库调蓄工程后三级泵站（郭家坞、雁栖、溪翁庄）为研究对象，基于水力学模型建立梯级泵站扬程优化分配模型，采用IAPSO优化算法对模型进行求解。结果表明：对于管渠结合的梯级泵站输水系统，在不同输水流量下，梯级泵站的扬程优化方案较实际运行方案相比效率可提高5.2%；梯级间水力损失和泵站转速会对优化结果有较大的影响。该研究可为梯级泵站经济运行提供行之有效的运行方案，保证梯级泵站输水系统的安全经济运行。     

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...     

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。     

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%.     

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%.     

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。     

大型轴流泵站最优运行方式探讨

1 问题的提出我国大型轴流泵站不仅担负着大面积防洪排涝任务,同时也广泛用于灌溉、供水和跨流域调水,因此泵站的经济运行应该提到议事日程。泵站的经济运行首先应该在满足抽水流量和扬程的前提下,尽量减少提水流量和降低提水扬程,其次要设法提高泵站的装     

曹庄泵站水泵机组节能措施研究

曹庄泵站是天津市滨海新区供水工程的首级加压泵站,也是南水北调中线天津干线工程与滨海新区供水工程的节点工程。泵站为大(Ⅰ)型Ⅰ等工程,泵站供水系统的主要特点为:输水距离长,泵站输水流量变化幅度大,几何扬程小,水泵扬程主要取决于管线的输水水力损失,扬程随流量变化大,节能问题突出。通过曹庄泵站的工程实例,针对分期实施的长管道、高摩阻泵站供水系统在扬程变幅较大实现供水流量匹配的情况下,通过调速运行特性的分析对初、远期机组合理配置和经济运行方案进行了深入的对比研究,可以从中找出长距离输水管道泵站水泵机组的节能相关经验,为拟建的相似工程提供借鉴。     

基于DPSA传统分解聚合模型的并联泵站优化

针对多决策变量复杂非线性系统优化问题,引入基于DPSA的传统分解聚合模型进行并联泵站叶片全调节优化运行研究.首先将大系统分解为若干个子系统,采用DPSA法对各子系统进行优化;再以各子系统分配水量作为关联变量将各子系统回归方程进行聚合,并由聚合模型确定整个系统的最优解;最后通过关联变量将系统最优解反馈到各子系统,从而得到各子系统相应优化调度过程.通过在江都并联泵站叶片全调节优化中的应用,实现了系统总费用最小时的优化调度过程,确定了各站各时段开机台数及叶片角度的最优组合方案,表明了方法的可行性.同时以单位提水费用为指标,按考虑峰谷电价与不考虑两种情况,分析了江都站不同日均扬程、不同运行负荷下,叶片全调节相对定角恒速的优化运行效果,其中考虑峰谷电价节省费用较多,在满负荷、80%负荷6、0%负荷运行情况下,不同日均扬程单位费用节省率均值分别为7.52%2,2.19%,25.89%.     

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。     

泵站变角变速组合优化运行算法

建立了泵站多机组叶片全调节与变频变速组合优化运行数学模型,提出了基于动态规划逐次逼近法的大系统分解-动态规划聚合求解方法.以泵站日提水耗电费用最小为目标、机组提水量为协调变量,将该模型分解为若干个单机组叶片全调节与变频变速组合日优化运行子模型.该子模型以机组叶片安放角及机组转速为决策变量、机组提水量的离散值为状态变量,采用动态规划逐次逼近法求解.构造的聚合模型以各机组提水量为决策变量、泵站提水量的离散值为状态变量,采用动态规划方法求解.以某泵站运行为例,在满负荷、80％负荷、60％负荷下,各日均扬程下泵站多机组叶片全调节与变频变速组合日优化运行较定角恒速运行平均单位提水费用分别节约5.80％,25.19％,32.20％.     

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。     

基于两层协调模型的多级扬水灌区供水调配优化

针对宁夏回族自治区扬水灌区水资源紧缺、供水扬程高、不同灌溉方式并存、供水调配困难、运行成本高等问题,开展了多级扬水灌区的供水调配优化研究。考虑研究区供水具有多层次、相互联系、组成复杂、影响因素众多等特点,建立了具有二层递阶结构的供水调配多目标优化模型。模型以各层缺水量平方和最小和运行功耗最小为目标,考虑不同灌溉时段影响,第1层建立单个泵站供水调度优化模型,以进行单个泵站控制区内各时段输蓄水量分配优化;第2层建立多级泵站供水调配优化模型,以优化系统内各级泵站系统各时段供水量和提水量。两层之间以供水量作为协调变量,依据大系统分解-协调原理进行求解,充分考虑了不同层次之间水量调配和主体利益的协调。灌区应用表明,所构建模型能有效进行多级扬水灌区水量调配优化,给出了核定水量下各级泵站系统水量分配优化方案,优化方案较好地缓解了各级泵站间的供水调配时空矛盾,显著减小了系统缺水量。研究结果可为灌区管理者进行实际水量调配和管理提供决策支持和技术支撑。     

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。     

轴流泵站经济运行方案的确定

轴流泵站建成后，灌排区域内作物组成、水文、气象等因素将发生变化，引起泵站进出水池水位、泵站扬程和流量发生变化，致使泵站运行效率低，能源消耗高．为保证泵站在原有设备的条件下经济合理地运行，达到提高泵站效率，降低能源消耗，减少运行费用的目的，提供了根据泵站的提水流量、进出水池水位和泵站扬程的变化。通过调节轴流泵的叶片安装角度，来提高泵站效率和降低能源消耗的技术措施，给出了用系统分析的方法确定轴流泵经济运行方案的数学模型、约束条件和求解方法．通过多座泵站的应用，并经泵站测试，泵站效率已得到提高，取得了良好的效果．为泵站的经济运行提供了依据．     

东深供水改造工程系统的运用方式

东深供水工程是一个由多级泵站、隧洞和箱涵、水库和调节控制闸等组成的长距离输水系统。由于受地形地质条件和工程投资的影响，东深供水工程没有较大的调蓄能力，因而要求在控制运用中进行流量控制。针对上述问题，提出了整个工程的调度运行要作为一个整体通过计算机控制，以保证整个供水系统的安全经济运行。     

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。