給水管網微觀模型優(yōu)化調度應用研究.pdf

1、城市供水系統(tǒng)是關系城市居民生活和城市經濟發(fā)展的重要基礎設施，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中的突出問題。如何建立合理的給水管網優(yōu)化調度模型并進行有效求解，進而結合管網的其他軟件、硬件系統(tǒng)，構建實用的管網優(yōu)化調度管理系統(tǒng)，是文章研究的重要內容。 城市供水系統(tǒng)是包括取水、水處理、配水管網在內的綜合系統(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)化調度的主要目標在于通

2、過對配水管網中能量提升設備-水泵的開關組合方案的選擇，在滿足管網用水可靠性的同時，使得包括制水成本和配水能耗在內的管網運行費用最小，從而達到節(jié)省成本的目的。 供水管網水力模型是進行管網數(shù)學模擬的核心，Newton-Raphson解法是求解管網微觀水力模型的有力工具。準確的管網水力模型是進行微觀模型優(yōu)化調度的前提之一。對于管網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參數(shù)校核構造的最小二乘優(yōu)化問

3、題進行求解，通過對文獻算例分析，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)點流量的校核改進不甚明顯。 管網用水量預測是管網優(yōu)化調度的另一個重要環(huán)節(jié)，文章探討了氣溫、濕度等氣象因素對管網用水量的影響，并采用系統(tǒng)辨識的工具-ARX模型進行了以歷史用水量、歷史氣溫、歷史濕度為輸入參數(shù)的用水量預測，相對于單純的時間序列分析模型，考慮氣象因素后的預測精度有大幅改善，而且對于氣溫驟變等因素表現(xiàn)出更強的適應性。 針

4、對國內管網的特征和調度模式，本文提出基于管網微觀模型、以離散的水泵開關量和連續(xù)的水泵轉速量為決策變量的直接優(yōu)化調度模型，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行求解，對算法參數(shù)的選擇、蓄水調節(jié)設施的功能進行了討論，最后通過實例進行了驗證，結果表明可比經驗調度方案節(jié)省約4％的總運行費用。 文章還從工程實際的角度系統(tǒng)分析了影響管網建模準確性的各種因素，強調了管網建模過程中現(xiàn)場測試的重要性。同時對于管網參數(shù)校核的實

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