給水管網(wǎng)微觀模型優(yōu)化調(diào)度應(yīng)用研究.pdf

1、城市供水系統(tǒng)是關(guān)系城市居民生活和城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，供水系統(tǒng)所帶來的巨大能耗和其中由于不合理的運行方式帶來的巨大能量浪費是供水管網(wǎng)中的突出問題。如何建立合理的給水管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型并進(jìn)行有效求解，進(jìn)而結(jié)合管網(wǎng)的其他軟件、硬件系統(tǒng)，構(gòu)建實用的管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度管理系統(tǒng)，是文章研究的重要內(nèi)容。 城市供水系統(tǒng)是包括取水、水處理、配水管網(wǎng)在內(nèi)的綜合系統(tǒng)，水處理的成本和配水系統(tǒng)的能耗是供水系統(tǒng)的主要成本，供水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的主要目標(biāo)在于通

2、過對配水管網(wǎng)中能量提升設(shè)備-水泵的開關(guān)組合方案的選擇，在滿足管網(wǎng)用水可靠性的同時，使得包括制水成本和配水能耗在內(nèi)的管網(wǎng)運行費用最小，從而達(dá)到節(jié)省成本的目的。 供水管網(wǎng)水力模型是進(jìn)行管網(wǎng)數(shù)學(xué)模擬的核心，Newton-Raphson解法是求解管網(wǎng)微觀水力模型的有力工具。準(zhǔn)確的管網(wǎng)水力模型是進(jìn)行微觀模型優(yōu)化調(diào)度的前提之一。對于管網(wǎng)模型中的不確定性參數(shù)管段摩阻系數(shù)C和節(jié)點流量q，本文采用遺傳算法對針對管網(wǎng)參數(shù)校核構(gòu)造的最小二乘優(yōu)化問

3、題進(jìn)行求解，通過對文獻(xiàn)算例分析，發(fā)現(xiàn)遺傳算法對于管道摩阻系數(shù)在校核精度上有較大程度的提高，而對于節(jié)點流量的校核改進(jìn)不甚明顯。 管網(wǎng)用水量預(yù)測是管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的另一個重要環(huán)節(jié)，文章探討了氣溫、濕度等氣象因素對管網(wǎng)用水量的影響，并采用系統(tǒng)辨識的工具-ARX模型進(jìn)行了以歷史用水量、歷史氣溫、歷史濕度為輸入?yún)?shù)的用水量預(yù)測，相對于單純的時間序列分析模型，考慮氣象因素后的預(yù)測精度有大幅改善，而且對于氣溫驟變等因素表現(xiàn)出更強(qiáng)的適應(yīng)性。 針

4、對國內(nèi)管網(wǎng)的特征和調(diào)度模式，本文提出基于管網(wǎng)微觀模型、以離散的水泵開關(guān)量和連續(xù)的水泵轉(zhuǎn)速量為決策變量的直接優(yōu)化調(diào)度模型，并采用了適合求解此類問題的離散-連續(xù)混合編碼的遺傳算法進(jìn)行求解，對算法參數(shù)的選擇、蓄水調(diào)節(jié)設(shè)施的功能進(jìn)行了討論，最后通過實例進(jìn)行了驗證，結(jié)果表明可比經(jīng)驗調(diào)度方案節(jié)省約4％的總運行費用。 文章還從工程實際的角度系統(tǒng)分析了影響管網(wǎng)建模準(zhǔn)確性的各種因素，強(qiáng)調(diào)了管網(wǎng)建模過程中現(xiàn)場測試的重要性。同時對于管網(wǎng)參數(shù)校核的實

5、際工程應(yīng)用給出了工況選擇、參數(shù)分組等的實際操作方法。對于用水量預(yù)測的技術(shù)環(huán)節(jié)，本文提出了對時用水量預(yù)測和處理節(jié)假日等影響因素時在選擇歷史觀測數(shù)據(jù)樣本時的策略性和技巧性的方法。 文章最后圍繞管網(wǎng)微觀優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)的實現(xiàn)討論了管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)、管網(wǎng)GIS系統(tǒng)、管網(wǎng)水力計算與優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)的相互關(guān)系，提出了形成統(tǒng)一、協(xié)調(diào)、可靠的綜合性管網(wǎng)信息管理與決策支持系統(tǒng)的軟件、結(jié)構(gòu)模式，希望能為供水企業(yè)的科學(xué)管理和決策作出有益的探索。 [關(guān)