[发明专利]一种基于灰狼算法的梯级泵站扬程分配的优化方法

说明书

本发明公开了一种基于灰狼算法的梯级泵站扬程分配的优化方法，涉及水利系统优化领域。采用大系统分解‑协调模型，将梯级泵站扬程优化分配系统分为两级子系统，并对两级子系统分别采用GWO算法进行系统模型的求解，通过第二层子系统计算各级泵站的流量与扬程分配，并作为初始值代入第一层子系统，得到第二层子系统传递来的对应某一级泵站流量与扬程下的站内流量最优分配，并返回第二层子系统中，计算得第二层子系统的最优值从而得到梯级泵站的扬程最优分配，提高了优化计算的精度，从而提高了梯级泵站运行的效率；另外，本发明考虑了渠道输水损失，并将计算得到的水头损失服务于梯级泵站扬程优化分配，从而实现了扬程优化分配过程的全面模拟。

技术领域

本发明涉及水利系统优化领域，尤其涉及一种基于灰狼算法的梯级泵站扬程分配的优化方法。

背景技术

随着国民经济的发展，水资源短缺和分布不合理的现象越来越严重。近年来，为促进水资源优化配置，国内兴建了许多大、中型跨流域调水工程和一般供水工程。如南水北调东线一期工程、东深供水工程、山西万家寨引黄工程等。在这些工程中，梯级泵站往往发挥着巨大的作用。梯级泵站能够实现在流域内或流域间调水，能够有效地解决水资源时空分布不均的问题。但是，由于梯级泵站在运行过程中各个泵站的流量、扬程密切相关，加之各泵站机组台数不一，输水路线长，沿途区间分水多等原因，使得梯级泵站在运行管理上存在较大问题，在实际运行中往往由于决策不当，造成能源大量浪费，效益低下，因此，对梯级泵站系统调度进行优化，实现节能的前景非常可观。

梯级泵站输水系统优化调度是水利系统优化领域中的一个重要问题，也是梯级泵站系统优化调度的重要内容。其目的是进行系统内各级泵站站内流量分配、梯级泵站间的扬程分配，从而使得梯级泵站的运行效率得到提高。

对于梯级泵站扬程优化分配问题，现已采用的解决方法包括：线性规划法、非线性规划法、动态规划法、大系统分解-协调法、遗传算法、蚁群算法等，通过这些方法来实现泵站扬程分配最优化，实现效率最高化。但是，这些方法在使用过程中，由于忽略了渠道的输水损失，常常导致无法全面模拟其扬程优化分配过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于灰狼算法的梯级泵站扬程分配的优化方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于灰狼算法的梯级泵站扬程分配的优化方法，包括如下步骤：

S1，基于大系统分解协调原理将梯级泵站扬程优化分配系统分解为二层子系统；

S2，对应S1中得到的所述二层子系统，考虑渠段水头损失，建立二层递进结构的梯级泵站扬程优化分配模型；

S3，采用GWO算法对上述二层子系统进行优化，通过第二层子系统计算各级泵站的流量与扬程分配，并作为初始值代入第一层子系统，得到第二层子系统传递来的对应某一级泵站流量与扬程下的站内流量最优分配并返回第二层子系统中，计算得第二层子系统的最优值从而得到梯级泵站的扬程最优分配。

优选地，S2中，所述渠段水头损失通过引入通过圣维南方程组构建的一维水力学模型求得。

优选地，具体为，采用圣维南方程组构建一维水力学模型，对泵站、倒虹吸和渐变段的内部构筑物进行概化处理，将概化好的内部建筑物与圣维南方程组进行耦合；同时采用普林斯曼四点时空偏心格式对方程组进行离散，用双扫描法求解，得到各渠段在流量和水位离散组合下的水头损失。

优选地，S2中，所述二层递进结构的梯级泵站扬程优化分配模型分别为：

第二层子系统：

目标函数：

约束条件：