單級(jí)泵站優(yōu)化調(diào)度的研究現(xiàn)狀

2013-10-12

        對(duì)泵站優(yōu)化調(diào)度的研究先是從對(duì)單級(jí)泵站開始的,由于在同一水位的并聯(lián)泵站可看作同一泵站不同機(jī)組的組合,因此,并聯(lián)泵站也可看作單級(jí)泵站。泵站優(yōu)化調(diào)度是以運(yùn)籌學(xué)為理論基礎(chǔ),利用現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)和方法,尋求滿足調(diào)度原則的調(diào)度方式或方案。由美國(guó)數(shù)學(xué)家貝爾曼(R?Bellman)等人創(chuàng)建的動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法是化技術(shù)中適用范圍廣的基本數(shù)學(xué)方法之一,可用于分析系統(tǒng)的多階段決策過(guò)程,以求得整個(gè)系統(tǒng)的決策方案,因此目前大部分的優(yōu)化調(diào)度都采用這種方法。應(yīng)用系統(tǒng)分析的思想,從農(nóng)田排灌系統(tǒng)的全局出發(fā),探討了機(jī)電排灌運(yùn)行能耗數(shù)量的計(jì)算方法,根據(jù)新河泵站系統(tǒng)的實(shí)際情況,應(yīng)用大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)原理,提出了一種“搭疊鈕扣式分解協(xié)調(diào)辦法”,并應(yīng)用單純形法和動(dòng)態(tài)規(guī)劃法對(duì)其建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解。提出了以大型全調(diào)節(jié)軸流泵站運(yùn)行費(fèi)小為目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型,并采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法進(jìn)行了求解;根據(jù)軸流泵站的運(yùn)行情況,用系統(tǒng)分析的方法確定了泵站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型及相應(yīng)的求解方法;又提出了根據(jù)取水泵站 © 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
       在不同季節(jié)流量變化大,水位變化大的特點(diǎn),給出了確定單臺(tái)調(diào)速泵和并聯(lián)調(diào)速泵轉(zhuǎn)速的數(shù)解法及調(diào)速泵臺(tái)數(shù)學(xué)的確定方法,此法使取水泵站與水廠運(yùn)行及送水泵站流量協(xié)調(diào)一致,在滿足用戶用水量要求的前提下達(dá)到耗能少、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。對(duì)可調(diào)速機(jī)組泵站給出了優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型,提出通過(guò)改變機(jī)組的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量來(lái)減少能耗。通過(guò)對(duì)水情、工情的全面分析,提出了改造邵仙控制、提高東閘上游控制水位、提高江都三站擋水高程、興建撈草橋等工程措施和改變西閘控制運(yùn)用方式,建立了江都站優(yōu)化調(diào)度模型,并采取相應(yīng)的非工程措施加以保障;對(duì)葉片可調(diào)機(jī)組泵站建立了排澇策略的數(shù)學(xué)模型。隨著人工智能算法的日益成熟,泵站的優(yōu)化調(diào)度也越來(lái)越多地結(jié)合人工智能算法來(lái)求解。遺傳算法是根據(jù)自然選擇和進(jìn)化機(jī)制構(gòu)造的搜索算法,它將“優(yōu)勝劣汰、適者生存”的生物進(jìn)化原理引入待優(yōu)化參數(shù)的編碼串群體中,按照一定的適配值函數(shù)及一系列遺傳操作對(duì)各個(gè)體進(jìn)行篩選,從而使適配值高的個(gè)體被保留下來(lái)。然后,通過(guò)雜交、變異等操作,使群體中各個(gè)體適應(yīng)度不斷提高,直到滿足一定的極限條件,此時(shí),群體中適配值的個(gè)體即為待優(yōu)化參數(shù)的解。遺傳算法是在復(fù)雜空間進(jìn)行全局優(yōu)化搜索,具有較強(qiáng)的魯棒性。由于泵站運(yùn)行具有整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)的混合非線性特點(diǎn),該方法較為適用。在2001年提出了應(yīng)用遺傳算法對(duì)葉片可調(diào)節(jié)機(jī)組泵站的優(yōu)化調(diào)度進(jìn)行計(jì)算;在2002年也提出了應(yīng)用遺傳算法對(duì)調(diào)速供水泵站的優(yōu)化調(diào)度進(jìn)行計(jì)算;同年楊鵬等又提出了應(yīng)用改進(jìn)遺傳算法對(duì)變頻調(diào)速時(shí)泵站優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行求解,克服了傳統(tǒng)遺傳算法容易產(chǎn)生早熟收斂而使求解陷入局部點(diǎn)的缺陷。
        由于泵站優(yōu)化的許多因素是模糊變量,因此,結(jié)合模糊集理論進(jìn)行泵站優(yōu)化調(diào)度的研究成果也陸續(xù)出現(xiàn)。從水量、水質(zhì)、能耗三方面綜合考慮,運(yùn)用模糊集的理論,建立了給水泵站運(yùn)行的模糊數(shù)學(xué)模型,確定了水量、水質(zhì)、能耗隸屬函數(shù),同時(shí)給出實(shí)時(shí)控制的模型。利用計(jì)算機(jī)監(jiān)控所采集數(shù)據(jù),并結(jié)合自然的潮汐現(xiàn)象,進(jìn)行泵站優(yōu)化調(diào)度,實(shí)現(xiàn)了節(jié)約能耗的目的。

上海帕特泵業(yè)制造有限公司

2013年10月12日星期六

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