基于動態(tài)平衡的梯級泵站輸水系統(tǒng)優(yōu)化運行及控制研究.pdf

1、本文針對大型梯級泵站輸水工程，基于大系統(tǒng)分解-協(xié)調理論，以水力學仿真為手段，建立了一套較為完整的基于動態(tài)平衡的梯級泵站輸水系統(tǒng)優(yōu)化運行、控制理論及應用方法，確定了動態(tài)平衡下的優(yōu)化運行及控制方案，在保障輸水安全的條件下，通過流量、水位的主動控制實現(xiàn)了其在動態(tài)平衡中的經(jīng)濟優(yōu)化運行，有效地解決了梯級泵站輸水系統(tǒng)動態(tài)過程中的優(yōu)化運行難題。通過在南水北調東線韓莊運河段的應用實踐，結果表明：該成果可有效提高系統(tǒng)輸水運行及控制水平，為系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運

2、行提供了技術支持，同時，該成果可在類似工程中進行推廣應用。主要研究成果如下：
　　 1.提出了基于動態(tài)平衡的梯級泵站輸水系統(tǒng)優(yōu)化運行和控制理論，以主動控制為主線，將調度優(yōu)化分為運行和控制優(yōu)化兩個相互關聯(lián)的部分，并建立了兩部分相互耦合的優(yōu)化模型。提出了“輸水任務及目標-運行優(yōu)化-控制優(yōu)化-水力仿真-優(yōu)化評估-最終決策”滾動向前的模型求解及耦合模式，得出了優(yōu)化運行及控制方案，從而實現(xiàn)了梯級泵站輸水系統(tǒng)的實時優(yōu)化運行及控制。
　

3、　 2.在對梯級泵站輸水系統(tǒng)進行系統(tǒng)分析的基礎上，將梯級泵站輸水系統(tǒng)分為泵站子系統(tǒng)和輸水子系統(tǒng)兩個相互關聯(lián)的子系統(tǒng)，在此基礎上提出了泵站、輸水子系統(tǒng)效率和梯級泵站輸水系統(tǒng)運行效率的定義及表達式，為梯級泵站輸水系統(tǒng)的運行優(yōu)化建立了數(shù)學基礎。
　　 3.提出了泵站抽水裝置效率計算的理論和方法。根據(jù)現(xiàn)有水泵模型裝置試驗數(shù)據(jù)，建立了快速、可靠計算抽水裝置性能的方法，可獲取高精度的泵站抽水裝置性能曲面，為泵站內的經(jīng)濟優(yōu)化提供了基礎數(shù)據(jù)。

4、
　　 4.建立了梯級泵站輸水系統(tǒng)水力數(shù)值仿真模型，對輸水過程中恒定流和非恒定流狀態(tài)下的水力特性進行了分析計算。分析了系統(tǒng)恒定流運行狀態(tài)下的流量～水位～蓄量關系；對泵站流量調節(jié)、泵站事故等工況引起的水力過渡過程進行了數(shù)值分析和仿真研究，預測輸水系統(tǒng)在各種輸水工況下，水位、流速、流量等水力參數(shù)的變化規(guī)律。同時建立的模型可為運行及控制方案提供仿真模擬平臺，驗證運行和控制方案的可行性，為梯級泵站優(yōu)化運行及控制方案的制定提供了依據(jù)。

5、r>　　 5.建立了單級泵站效率優(yōu)化模型和時段(短期和中長期)經(jīng)濟優(yōu)化模型，并采用基于區(qū)間離散的動態(tài)規(guī)劃算法進行求解計算，分別以效率和時段經(jīng)濟效益最優(yōu)為目標，分析單級泵站運行的理論節(jié)能空間，確定了相應的泵站內優(yōu)化運行方案，為梯級泵站輸水系統(tǒng)的優(yōu)化運行提供了基礎。
　　 6.建立了基于靜態(tài)平衡的梯級泵站輸水系統(tǒng)運行效率和時段(短期和中長期)經(jīng)濟運行優(yōu)化模型，并采用基于區(qū)間離散的動態(tài)規(guī)劃算法進行求解計算，分析了梯級泵站輸水系統(tǒng)運行