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(lái)的巨大能耗和其中由于不合理的運(yùn)行方式帶來(lái)的巨大能量浪費(fèi)是供水管網(wǎng)中的突出問(wèn)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(shí)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(guò)對(duì)配水管網(wǎng)中能量提升設(shè)備-水泵的開(kāi)關(guān)組合方案的選擇，在滿足管網(wǎng)用水可靠性的同時(shí)，使得包括制水成本和配水能耗在內(nèi)的管網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)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(duì)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(diǎn)流量q，本文采用遺傳算法對(duì)針對(duì)管網(wǎng)參數(shù)校核構(gòu)造的最小二乘優(yōu)化問(wèn)

3、題進(jìn)行求解，通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)算例分析，發(fā)現(xiàn)遺傳算法對(duì)于管道摩阻系數(shù)在校核精度上有較大程度的提高，而對(duì)于節(jié)點(diǎn)流量的校核改進(jìn)不甚明顯。 管網(wǎng)用水量預(yù)測(cè)是管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的另一個(gè)重要環(huán)節(jié)，文章探討了氣溫、濕度等氣象因素對(duì)管網(wǎng)用水量的影響，并采用系統(tǒng)辨識(shí)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(cè)，相對(duì)于單純的時(shí)間序列分析模型，考慮氣象因素后的預(yù)測(cè)精度有大幅改善，而且對(duì)于氣溫驟變等因素表現(xiàn)出更強(qiáng)的適應(yīng)性。 針

4、對(duì)國(guó)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(kāi)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(wèn)題的離散-連續(xù)混合編碼的遺傳算法進(jìn)行求解，對(duì)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(guò)實(shí)例進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明可比經(jīng)驗(yàn)調(diào)度方案節(jié)省約4％的總運(yùn)行費(fèi)用。 文章還從工程實(shí)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(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的重要性。同時(shí)對(duì)于管網(wǎng)參數(shù)校核的實(shí)

5、際工程應(yīng)用給出了工況選擇、參數(shù)分組等的實(shí)際操作方法。對(duì)于用水量預(yù)測(cè)的技術(shù)環(huán)節(jié)，本文提出了對(duì)時(shí)用水量預(yù)測(cè)和處理節(jié)假日等影響因素時(shí)在選擇歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)樣本時(shí)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(shí)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(jì)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)