[发明专利]一种梯级泵站输水系统日优化调控方法

权利要求书

1.一种梯级泵站输水系统日优化调度方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：

建立水力学仿真模型和计算水头损失的步骤：构建一维非恒定流水力学仿真模型，采 用Preissmann四点时空偏心格式对方程组进行离散，用双扫描法求解，得到各渠段的水头 损失；

对各泵站内机组流量进行优化分配的步骤：本步骤包含m个泵站的优化，单个泵站的机 组流量优化分配方法如下：

①阶段变量：

阶段变量采用序列数字i＝1，2，……，n来表示；

②状态变量：

选取第i阶段至最末阶段n的累计流量作为状态变量：

Si=Σj=inqj]]>

式中，j为1～n中的一个泵站机组；

③决策变量：

采用每台机组的流量q_i作为决策变量；

④状态转移方程：

表示单个泵站中第i+1阶段的状态变量S_i+1与第i阶段的状态变量S_i和决策变量q_i之间 的关系：

S_i+1＝S_i-q_i

式中，S₁＝Q_k，S_n+1＝0；Q_k为调水量；

⑤目标函数：

对于单个泵站，只考虑机组的电费，其目标函数的表达式为：

minF=Σi=1nρgqiHiηsti×Δt×c]]>

ρ为水的密度，q_i为第i台机组的出水量，H_i为第i台机组的扬程，η_sti为第i台机组的效 率，c为电价，minF为在Δt时间范围内的最小费用函数，Δt为一个时间段，g为重力加速度；

⑥约束条件：

总流量约束：Qk=Σ1nqi]]>

机组过流能力约束：q_imin≤q_i≤q_imax

式中，Q_k为调水总流量，q_imin和q_imax为第i台机组的最小和最大抽水流量；

⑦求解方法：

用逆序解法解此问题：

F_n+1(S_n+1)＝0

Fi*(Si)=min{Li(Si,qi)+Fi+1*(Si+1)}]]>

式中，L_i(S_i，q_i)为某阶段的费用函数，为某阶段的最小费用函数。根据上述递推 方程式，按逆序逐阶段递推；

对梯级泵站的各泵站扬程进行优化分配的步骤：对梯级泵站的各泵站扬程进行优化分 配：

①阶段变量：

阶段变量采用序列数字j＝1，2，……，m来表示，用泵站编号作为阶段变量，m为投入运 行的泵站数；

②状态变量：

选取第j阶段至最末阶段m的累计扬程作为状态变量：

Sj=Σx=jmHx]]>

式中，x为m～j中的变化量；

③决策变量：

采用每台机组的流量H_j作为决策变量；

④状态转移方程：

表示梯级泵站中第j+1阶段的状态变量S_j+1与第j阶段的状态变量S_j和决策变量H_j之间 的关系：

S_j+1＝S_j-H_j

式中，S₁＝H^*，S_m+1＝0；H^*表示梯级泵站总扬程；

⑤目标函数：

对于梯级泵站，考虑各泵站各机组的电费，其目标函数的表达式为：

minF=Σj=1mΣi=1nρgqi,jHjηst(i,j)×Δt×c]]>

式中，q_i,j是第j个泵站内第i个机组的出水量，η_st(i,j)是第j个泵站内第i个机组的效 率；

⑥约束条件：

单个泵站的扬程之和等于总扬程：

Σ1mHj=H*=Zm-Z0+Σ1,2m-1,mhj,j+1]]>

式中，Z_m为最后一级泵站站后水位，Z₀为第一级泵站站前水位，h_j,j+1为第j级泵站和第j+ 1泵站之间渠段的水头损失；

⑦求解方法：

用逆序解法解此问题：

F_m+1(S_m+1)＝0

Fj*(Sj)=min{Lj(Sj,qj)+Fj+1*(Sj+1)}]]>

式中，L_j(S_j,q_j)为某阶段的费用函数，为某阶段的最小费用函数；

对一天内的各时段调水流量进行优化分配的步骤：针对不给定日调水总量或给定调水 总量，对一天内的各时段调水流量进行优化分配。