梯级泵站优化调度软件设计及应用

以分解 -协调法为求解计算的理论基础 ,并利用VB和Fortran语言相结合的方法开发了梯级泵站优化调度可视化软件 ,软件中主要包括机组装置效率的模拟、单个泵站的运行优化、梯级泵站的运行优化和一些辅助功能 ,可帮助泵站运行管理人员科学制定泵站运行方式     

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.     

遗传算法在余码头泵站优化调度中

遗传算法是模仿生物界遗传与进化过程的一种寻优方法,用遗传算法来指导泵站的优化运行,可以克服经典优化算法要求的目标函数可求导以及约束条件连续等缺点。以余码头泵站为例对泵站的优化运行问题进行了探讨,建立了泵站优化运行的数学模型,并设计了相应的遗传算法进行了求解,结果证明,将遗传算法用于余码头泵站的优化调度是可行的。     

梯级泵站优化调度软件设计及应户

以分解一协调法为求解计算的理论基础，并利用VB和Fortran语言相结合的方法开发了梯级泵站优化调度可视化软件，软件中主要包括机组装置效率的模拟、单个泵站的运行优化、梯级泵站的运行优化和一些辅助功能，可帮助泵站运行管理人员科学制定泵站运行方式。     

优化运行理论在泵站综合自动化系统中的应用

利用改进的神经元网络构建了泵站流量以及效率预测模型，并利用改进的遗传算法构建了泵站优化模型。将这两个模型应用到泵站综合自动化系统中，可以完成对泵站流量及效率的准确预测，并在此基础上实现泵站的优化运行。讨论了泵站优化运行理论在泵站综合自动化系统中应用的步骤和方法。     

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。     

大型泵站水泵机组工况调节方式定量优化选择

为了合理选择水泵机组工况调节方式,实现大型泵站优化运行,考虑机组起停机特性、安装维护性、可靠性等因素,在此基础上,针对优化运行功能,在保证抽水流量的前提下,以设备投资与运行总费用之和最小为目标,提出了定量选择水泵机组工况调节方式的方法.该方法综合考虑了泵站的扬程变化范围、运行时间、变工况优化运行、运行费用及设备投资.应用该方法对典型泵型的工况调节方式进行了优化计算,结果表明:当泵站运行扬程偏离高效区较多或扬程变幅较大时,泵站需要设置变角或变频变速工况调节机构.泵站年运行扬程分布不同,工况调节方式选择受到一定影响.设备费用降低后,泵站采用变角调节或变频变速调节的扬程适用范围增大,设置工况调节方式实现优化运行的效果更加显著.该方法为定量确定水泵机组工况调节方式提供了依据.     

考虑峰谷电价及清水池调节容积的取水泵站优化调度

取水泵站优化运行调度研究对泵站节能具有较好的指导意义。针对取水泵站的工作特点,以取水泵站日运行耗电费最小为目标,考虑峰谷电价及清水池调节容积对取水泵站日运行耗电费的影响,建立了含定速泵或双速泵的取水泵站优化运行调度数学模型,并利用基于动态规划法的求解策略对该数学模型进行了求解。最后通过实例计算结果表明：在原有泵型不变且同等满足供水要求的情况下,该取水泵站采用本文优化后的运行方案较目前实际的运行方案,可有效地实现充分利用清水池调节容积应对峰谷电价进行错峰运行,泵站运行耗电费可明显降低,这验证了本文所建立的优化调度数学模型是合理、有效的,对类似的取水泵站节能运行具有良好的指导意义。     

泵站群控系统的节能优化调度研究

在实际泵站运行中需要根据不同要求调节流量扬程,由于泵站中定速泵和调速泵运行组合不合理,导致泵站运行效率低下。针对此问题,提出以泵站总功率最小为目标函数,以供水指标约束、单泵供水能力和调速泵的调速比为约束条件,建立了泵站优化运行数学模型。利用人工蜂群算法确定水泵并联运行的台数、调速泵的调速比及各泵流量的分配,实现泵站的优化运行。以某泵站实际要求进行计算,得出优化运行方案,比较并分析人工蜂群算法和标准遗传算法在泵站优化运行中的适用性。结果表明:人工蜂群算法的计算结果更优,收敛速度更快,计算用时更少,表明该算法在泵站优化运行及相近领域有较高的实用价值。     

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%。     

离心式注水泵站效率优化

为使离心式注水泵站运行组合更为合理,降低离心式注水泵站的能耗,研究了以功率最低为目标函数的离心式注水泵站优化问题,并得到了该优化问题的求解流程,且寻优结果包括各泵串并联方式以及各泵对应的转速.据以上研究内容,编制了离心式注水泵站优化软件,并针对某一油田注水泵站测试了该软件,所得结果为该注水泵站提供了改造方案,该泵站在此方案运行,具有功率最低的优点.研究结果表明:在某些工况下,离心泵的串并联及调速能使尽可能多的离心泵工作在高效区;利用完全枚举法进行针对某一工况下的泵组合寻优时,能将离散的泵组合寻优问题转化为方便求解的非线性规划问题,该非线性规划问题可利用Matlab中的fimicon函数求解.研究结果可为针对某一注水泵站的运行优化或改造提供参考方案.     

基于遗传算法和神经网络的泵站经济运行研究

以泵站总耗能最小为目标，建立了叶片可调节泵站站间和站内经济运行优化数学模型，采用遗传算法应用Matlab语言实现优化计算。对江都第4站1999年实际运行资料进行优化计算，总消耗功率比经验操作可减小3．39％左右。针对泵站的流量和扬程变化频繁而一般的优化计算方法速度较慢的问题，以仿真优化结果为样本，利用人工神经网络对相似工况进行预测，预测结果平均误差为1．99％。遗传算法和神经网络联合应用，求解精度和可靠性较高，是解决泵站优化运行问题的有效方法。     

多源环状注水系统泵站运行方案与管网同步优化

为了最大程度地提高注水系统运行效率,对泵站运行方案与管网同时进行优化.针对多源环状注水系统,以泵的开停状态、流量和管线的连接状态、管径为优化设计变量,以运行能耗和管网投资费用最小为优化目标,考虑流量、压力、环状管网等各类约束条件,建立了多源环状注水系统运行方案与管网同步优化数学模型.针对该同步优化问题的特点,设计了双重广义染色体编码遗传算法对模型求解.泵的编码中,第1行采用二进制编码表示泵的开停状态,第2行采用实数编码表示泵的流量;管线的编码中,第1行采用二进制编码表示管线的连接状态,第2行采用整数编码表示管线的管径.实现了对各优化变量的精确表达,设计了与问题相适应的初始解产生及编码交叉、变异方法,避免或减少了不可行解的产生.并对实例进行优化设计,同步优化与仅进行管网优化对比,运行能耗降低了4.66%,管网投资费用降低了1.73%,表明同步优化的节能效果明显.     

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。     

超驼峰工况下轴流泵站事故停泵防护方案寻优

针对带虹吸式出水流道的轴流泵站超驼峰工况下事故停泵防护问题,基于瞬变流基本理论,以闸门总关闭时间、闸门快关行程和快关时间为决策变量,以最大倒转转速、最大倒流流量、最大水锤压力和最小水锤压力为评估目标,建立多目标水锤防护措施优化模型,并采用混沌-粒子群算法进行求解.研究表明,相对于标准粒子群算法,混沌粒子群算法粒子多样性强、寻优能力高、算法稳定性好,有效提升了两阶段关闸水锤防护效果;多次寻优结果表明两阶段关闸中,第一阶段关闸速度和关闸角度对倒转转速、倒流流量等指标影响较大,而关闸规律和闸门流量系数对最大水锤压力影响较大;当泵站最大超驼峰水位小于2 m时,采用“14 s快关行程66%,104 s慢关行程34%”的策略可以有效防护事故停泵水锤.     

大水位变幅下库区取水泵站水泵机组变频调速研究

【目的】解决库区取水泵站在上游水库大水位变幅下与下级泵站之间流量不匹配的问题,【方法】基于水泵变频调速原理和某梯级提水设计系统模型,采用定性相似分析,定量计算的方法研究分析了取水泵站在水库不同水位下,水泵工况、变频运行范围及运行工况参数,针对取水泵站在大水位变幅下与下级泵站间的流量匹配计算提出了建议。【结果】在上游水库不同库水位下,采用变频运行方式进行泵站供水量和下级泵站需求流量之间的匹配调节完全可行;定性相似分析计算法也为流量匹配结果提供了验证。【结论】水泵变频技术和定性相似分析计算法可用于库区取水泵站的水泵机组在大水位变幅下变频运行时额定工况点的确定。     

基于动态规划逐次逼近法的江都四站变速优化

建立了考虑峰谷电价、长江潮汐变化的南水北调泵站站内多机组变速优化运行模型：在水泵设计叶片安放角不变的情况下,以站内机组耗电费用最少为目标函数,时段为阶段变量,水泵转速、开机机组台教为决策变量,日抽水量为约束条件。针对该复杂非线性规划模型,首次采用动态规划逐次逼近法进行求解,并以江都四站为例,对站内多机组变速与定桨恒速运...     

考虑配置的多源注水系统泵站运行方案优化

为了实现对多源注水系统中各站内运行注水泵的型号、数量及运行参数同时进行优化,以系统输入功率最小为优化目标,考虑水量平衡、泵流量、泵正常运行压力、泵型号等约束,建立了考虑泵配置的泵站运行方案优化数学模型.针对优化问题的特点,设计了双重编码改进遗传算法对模型进行求解.在双重编码中,第1行采用实数编码表示泵的流量,第2行采用整数编码表示泵所属注水站编号,实现了对优化变量的准确描述,并指出了解的编码为变长度编码.设计了根据流量确定泵型号的方法,泵的其他运行参数根据选择的泵型号确定.在改进遗传算法操作过程中,设计了初始解的产生方法及与问题相适应的多种交叉和变异方法,使部分约束条件得到了满足,减少了不可行解的数量.利用本算法对某深度注水系统进行了优化设计,优化后系统输入功率比现状降低了2.42%,表明在多源注水系统中对泵的配置及运行参数进行同时优化节能效果明显.