Optimal Operation for Baoying Pumping Station in East Route Project of South-to-North Water Transfer

Baoying pumping station is a part of source pumping stations in East Route Project of South-to-North Water Transfer in China. Aiming at the characteristics of head varying, and making use of the function of pump adjustable blade, mathematical models of pumping station optimal operation are established and solved with genetic algorithm. For different total pumping discharge and total pumping volume of water per day, in order to minimize pumping station operation cost, the number and operation duties of running pump units are respectively determined at different periods of time in a day. The results indicate that the saving of electrical cost is significantly effected by the schemes of adjusting blade angles and time-varying electrical price when pumping certain water volume of water per day, and compared with conventional operation schemes （namely, the schemes of pumping station operation at design blade angles based on certain pumping discharge）, the electrical cost is saved by 4.73%-31.27%. Also, compared with the electrical cost of conventional operation schemes, the electrical cost is saved by 2.03%-5.79% by the schemes of adjusting blade angles when pumping certain discharge.

基于麻雀搜索算法的梯级泵站优化调度

针对梯级泵站系统运行效率普遍偏低、能耗损失较大等问题,建立了梯级泵站优化调度模型,引入了寻优能力强、搜索精度高的麻雀搜索算法(SSA),对算法中安全阈值和侦察者占比两参数进行了比选;据此提出了基于SSA算法的梯级泵站优化调度方法,并将其应用于密云水库调蓄工程中的三级泵站优化调度研究。结果表明,三种不同流量工况下,相较于现状方案,PSO及GA算法所得优化方案其系统运行效率可提升0.03%~0.18%,年运行成本可节省¥9,700~¥69,500。利用SSA算法所获优化方案在两项指标改进方面更为突出,可达到0.98%~1.20%的效率提升及¥369,000~¥443,900的年运行费用的节省,验证了SSA算法在梯级泵站优化调度中的可行性和高效性,可为梯级泵站优化调度提供一种合理可靠的方法。

大型水利工程梯级泵站短期优化调度方案

针对泵站高能耗难题,采用粒子群优化算法对南水北调东线徐洪河段的短期经济性调度方案进行研究.基于水量平衡方法,耦合流量、水位、蓄量及水力损失函数关系式,动态模拟渠道水情变化过程.将泵站扬程动态调整过程中产生的电费纳入考虑范围,以调度期内梯级输水系统产生的总电费和调控后水位与目标偏差最小为优化目标,其中目标水位为适应短期内调节的梯级扬程优化分配结果.基于实际运行数据对模型结果进行分析和验证,结果表明:渠道水情模拟方法的模拟精度较高,水位模拟值与实测值平均误差在10 cm左右;梯级短期优化调度模型引入目标水位增强了优化效果,进一步减少4.7元/万m3用电费用,优化方案的单位运行成本相比实际调度可有效降低6.7%.

基于龙格库塔算法的梯级泵站优化运行

梯级泵站在调水、灌溉与生态修复等建设中发挥了巨大作用。为提高梯级泵站运行效率、节约运行费用,结合某梯级泵站明渠引水工程,以总效率最高为目标建立了梯级泵站优化调度模型,提出了一种基于龙格库塔算法(RUN)的优化调度方法。计算结果表明,与该泵站现状运行方案相比,采用RUN算法计算所得方案可提高运行效率0.73%,节省运行费用271195元/年,优于利用PSO、GA算法所得优化结果,证实了所提方法可良好地服务于梯级泵站优化运行。

城市换热站热泵补热系统优化运行研究

为推动清洁能源供暖,提高北方城市供暖的质量和效率,提出了一种城市换热站热泵补热系统的优化运行策略。首先,对城市换热站热泵补热系统设备进行建模;然后,构建热泵补热系统与电网的互动场景,包括响应峰谷平电价和参与调峰辅助服务市场;接着,建立系统运行成本最低、热网稳定性最优的双目标优化模型,并将其转为单目标优化问题,采用粒子群优化算法进行求解;最后,通过算例进行4种供热方案的对比分析,验证所提模型的经济性和低碳性,为城市供暖的低碳化转型提供了新思路。

水利工程泵站优化设计与运行控制措施研究

在现代水利工程中,泵站设施以水资源调配为功能定位,有利于充分挖掘节水潜力、缓解水资源供需矛盾、改善农业生产条件。泵站运行直接关系到水利工程建设效果,鉴于此,文章分析了水利泵站的优化设计措施,并探讨了运行控制措施,旨在切实改善水利泵站运行条件,大力发展高效节水项目,取得更加显著的综合效益。

供水泵站智慧化管理系统的功能架构与实现

供水泵站在市政供水系统中发挥着至关重要的作用。供水泵站的安全和高效运行是保障供水系统安全性和经济性的基础。要实现供水泵站的高效运行,除了选用高效的泵站设备外,设计合理的泵站运行控制策略也是提高泵站运行效率的有效途径。要保证泵站机组的安全运行,需要对泵站机组的运行状态进行实时监测和有效干预,以防止故障的发生。同时在故障出现时,应能准确诊断并加以处置,以确保安全。对于优化运行而言,要科学地分析系统的能量需求,在把握能量需求的基础上,优化供水泵站的水泵运行台数和运行参数,可实现供水泵站的高效运行;对于运行状态评估和故障诊断而言,要研究能评估泵站健康状态和故障诊断的数据监测手段,通过有效算法对泵站系统设备的健康状态进行评估。基于泵站高效和安全的需求,提出市政供水泵站智慧化管理系统的功能和软硬件架构,并结合实际案例对相关算法进行说明。研究为供水泵站智慧系统的设计和实现提供有力支持。

基于水波算法的供水泵站多目标优化运行研究

为解决供水泵站水泵偏工况运行、机组频繁启停等问题,以并联泵组为研究对象,建立调度周期内运行费用、机组启停总次数与调度人员启停任务次数的多目标函数,及水泵调速比、流量偏离度、供水需求为约束条件的泵站运行优化数学模型。运用多目标水波算法,生成Pareto解集,并基于CRITIC法进行多属性决策研究,求解泵站多目标优化与决策问题。工程算例表明,该方法能很好地解决供水泵站并联机组的多目标综合优化问题,并通过决策方法为调度人员提供综合性能较好的调度方案,相比于以最小运行费用的单目标仅高出0.6%,但减少了16次机组启停次数、4次启停任务次数。研究结果在兼顾运行成本的同时有效提升泵站运行安全性及稳定性,并可延长水泵运行寿命,为泵站优化问题提供参考方案。

基于混合粒子群算法的泵站运行自动控制仿真

为了实现泵站能效的提升,需要在满足水力需求的同时最小化能源消耗,针对该问题提出一种基于均值偏移算法的泵站运行自动化控制方法。利用均值偏移算法实时跟踪泵站运行参数,掌握泵站运行情况。以泵站启停次数最少和泵站总能源费用最小为目标函数,建立泵站运行自动化控制模型。通过混合粒子群算法对模型求解,获取最优泵站运行自动化控制方案。仿真实验结果表明,所提方法可以有效降低泵站取水电耗,提升泵站机组运行稳定性,合理降低泵组启停次数,能够达到预期的安全运行以及节能运行的目的。

石湾站排灌结合新型布置形式的实践与思考

排水和灌溉是平原湖洼区泵站的主要功能。泵站枢纽布置往往需要把二者结合起来,以充分发挥泵站的作用。石湾站枢纽布置提出了灌溉出水涵与已有泵站建筑物结构相结合的新型布置形式,既解决了排灌结合站共用排涝涵洞问题,又解决了灌溉涵基础下回填土质量控制不严引发不均匀沉降大的问题,保障了泵站正常运行,可为类似泵站布置设计提供参考。

面向新能源消纳的新型电力系统优化运行策略

通过传统发电机输出功率定义有功功率流动系数,对风电场-抽水蓄能站进行统一调度,由该系数与风电场输出功率比值来决定风电的功率消纳策略。以传统发电机输出功率波动最小作为目标函数,建立跟随电网负荷变化的抽水蓄能站发电优化调度模型,采用改进的非洲野狗算法对系统进行优化,并在算法中加入动态迭代步长,旨在算法前期加快迭代速度、在算法后期增强计算精度。仿真结果证实了所提优化运行策略在系统运行中的有效性与可行性。

基于改进哈里斯鹰算法的梯级泵站优化调度

为了提高梯级泵站系统运行效率,节约工程运行成本,以梯级泵站运行效率最大化为目标,建立梯级泵站优化调度模型,提出基于改进哈里斯鹰算法(HUHHO)的梯级泵站优化调度方法.将饥饿率引入哈里斯鹰算法(HHO)以更好地实现探索与开发之间的平衡;在探索阶段添加1个偏移项以考虑哈里斯鹰饥饿感强弱对搜寻猎物能力的影响,提高算法的寻优能力、避免陷入局部最优.通过基准测试函数验证HUHHO寻优性能的优越性.将HUHHO应用于北京市某三级泵站优化调度中,对HUHHO求解梯级泵站优化调度问题的可行性与有效性进行验证.结果表明:相较于现状方案,基于HUHHO的优化方案可使梯级泵站运行效率提高0.11个百分点,年运行成本节约42 187元,优于利用粒子群优化算法(PSO)、遗传算法(GA)、HHO得到的运行效率及节约成本.

基于改进遗传算法与动态规划的输水泵站日优化调度

针对我国泵站因不合理调度而导致经济效益不高的问题,基于存在多管道系统的输水泵站,考虑峰谷电价的影响,以日运行费用最小为目标,构建了泵站日经济优化模型,并以蒙开个河库连通工程二级泵站为例,基于组合变异的改进遗传算法、动态规划法,对定速节流调节、变频调节两种调节方式进行泵站日优化调度。结果表明,改进遗传算法适用于泵站优化调度问题;同时发现当机组实际工况点偏离设计工况点较远时,采用变频调节经济效益更高。

水风光蓄互补发电系统中风光容量配置研究

【目的】大力发展新能源,进行能源供给侧改革,是应对能源危机和生态环境问题的根本措施,有助于“双碳目标”的实现。调节性水电具有良好的调蓄能力,可以作为调节电源与风光电源联合运行,从前端减缓风光不稳定出力对电力系统的冲击,促进新能源集中上网消纳。但在如今大力发展清洁能源的背景下,仅靠常规水电站已无法调节规模巨大的风光发电。故考虑引入抽水蓄能电站,与常规水电站联合运行,构建水-风-光-蓄多能互补发电系统。【方法】基于研究区域亟需扩大风光发电规模的需求和互补发电系统并网过程中的弃风、弃光问题,从互补发电系统的配置容量和优化运行考虑,构建了多能互补发电系统容量配置的双层规划模型,外层模型以可接入风光规模最大和弃风光功率最小为目标函数,内层模型考虑了电源侧系统出力与电网负荷的匹配度,以源荷匹配度最大和系统在典型日售电收入最大为目标函数,分别采用粒子群算法和逐步优化算法对其进行优化求解。旨在获得系统可接入的风光资源的最优比例和容量配置。将该模型应用于金沙江上游川滇段清洁能源基地。【结果】结果显示:系统在有无抽蓄电站接入时接入风光规模的最佳比例均为0∶1。系统在接入抽蓄后,在弃风光率为0%的条件下,风光接入比例分别为1∶0、1∶1和1∶0时,相较于未接入抽蓄时,风光可接入规模分别提升了74%、68%和75%;在弃风光率为5%时,分别提升了52%、66%和65%;在弃风光率为10%时,分别提升了41%、60%和63%,均有大幅度提升。【结论】结果表明:系统应尽可能少地接入风电,尽可能多地接入光伏发电,且系统接入抽水蓄能电站后,抽蓄电站与常规水电联合运行,可充分发挥系统的调节能力,从而大幅度提升系统可接入的风光规模。同时在满足外层模型中互补发电系统中风光项目的容量最优的条件下,能够改善系统运行条件,使系统出力过程与负荷过程高度匹配,验证了研究方法与模型的有效性。研究成果可为水风光蓄互补发电系统的容量配置提供参考。

山丘区两库三站灌溉系统优化调度方法研究

【目的】研究山丘区“两库三站”灌溉系统优化调度方法。【方法】针对山丘区干旱年份2座水库、3座补库泵站联合调度的问题,构建“两库三站”灌溉系统优化调度模型,以各灌区各时段灌溉缺水量平方和最小为目标函数,以系统年可供水量、补库泵站年可供水量、补库泵站提水能力、水库优化调度准则等为约束条件。采用基于试验选优的大系统优化方法求解优化调度方案。【结果】以干旱年份江苏省南京市六合区山湖水库和泥桥水库联合优化调度为例,与优选参数的常规调度方案相比,泥桥灌区灌溉缺水量由35万m^(3)减少到0,山湖水库弃水量由45万m^(3)减少到0,引提河道水量由403万m^(3)增加到435万m^(3),山湖水库、泥桥水库的最后一时段末蓄水量由819万、145万m^(3)增加到初始蓄水量847万、159万m^(3)。【结论】采用基于试验选优的大系统优化方法求解优化调度方案,能有效减少水库弃水量,增加灌溉供水量,也能充分发挥补库泵站提水能力,减少补库泵站提水次数,此外,还可以实现对水库最后一时段末蓄水量特定取值的要求。

基于抽水装置特性曲线校正的泵站优化模型

受运行时长、安装位置等多种因素影响,水泵装置理论特性曲线难以准确描述实际抽水装置的运行特性,导致通过以其为基础所构建的泵站优化模型计算得到的运行方案偏离实际。基于水泵理论曲线提出数据和机理双重驱动的参数辨识方法校正水泵装置特性曲线,通过对实测数据进行多项式拟合校正装置效率曲线,以实测数据诱导转速理论曲线整体平移可实现装置转速曲线的校正。以南水北调东线工程的泗洪泵站为例,构建考虑机组差异特性的泵站优化模型。结果表明:经过校正,效率曲线与实测数据的符合程度从校正前的0.60提升至0.99,转速曲线与实际的平均绝对误差比校正前降低了0.23 r/min;基于装置特性曲线校正的差异特性站内优化分配方案更加贴近实际运行情况,相比历史运行方案平均降低10.1%的能耗,可实现泵站高效运行与调度目标的精细控制。利用实际运行数据对泵组装置特性曲线进行校正可有效加强泵站优化分配方案对实际调度的指导作用。

计及水库运行约束的极端气象场景下抽蓄电站优化调度研究

极端气象场景下风电和光伏出力非同步骤减,系统调节需求攀升,需要抽蓄电站灵活运行填补缺额,维持电力供需平衡及电网稳定运行。本文用单位电能上水库水位降深系数和单位上水库水位抬升消耗电能系数简化水电转换关系,建立了基于上水库水位运行控制的水量抽发平衡,作为抽蓄电站电力运行边界条件;在此基础上考虑高温连晴、低温寒潮、台风、沙尘、雾霾等极端天气对风光出力及负荷的影响,建立起极端气象场景下风光出力非同步骤减的含抽水蓄能电力系统高效经济优化调度模型,以实现合理调用抽水蓄能满足系统调峰需求,缓解极端天气对电力平衡的冲击。通过算例分析,验证了所提约束和所建模型的合理性和可行性,研究成果可为电力系统利用抽蓄电站应对突发气象过程提供决策支持。

抽蓄-风-光-火联合系统日前优化调度研究

大力开发和利用可再生能源有助于实现我国“碳达峰、碳中和”的双碳目标。该文构建抽蓄-风-光-火联合运行系统日前优化调度模型,运用Yalmip优化工具箱求解模型,探究不同典型日及不同能源配比下的日前优化调度出力结果。结果表明,引入抽水蓄能电站,可以显著提高联合系统运行经济效益和火电出力稳定性,以及降低系统治理污染成本、减少系统CO_(2)排放量;不同容量配比下各场景经济性有所差异,联合系统经济效益与可再生能源渗透率呈现非线性相关关系,并随可再生能源渗透比例的增加而在明显增加后趋于稳定。

水利工程泵站优化设计研究

泵站是水利工程的重要组成部分,通过泵站进行除涝、调水及灌溉,可实现对水资源的合理管控及科学调度。文章以某水利工程泵站的建设为基础,围绕如何实现水利工程泵站优化设计进行研究,以实现泵站运行的有效控制。要优化水利工程泵站设计,必须做好泵站机组及进出水流道的设计。采用PLC技术计算泵站的日均提水量,可使泵站的运行更具安全性与稳定性。

排水泵站智能化控制系统完善设计

本文主要介绍了在原有已建设排水泵站智能化控制系统基础上,根据运行管理需求及泵站特点,对原有系统进行完善设计,在满足生产运行管理需求的同时,最大限度地降低工程投入,利用已有设备设施及系统进行二次扩容。