[发明专利]基于正交试验-动态规划组合算法的一组考虑开停机损耗的泵站控制方法

权利要求书

1.一种基于正交试验-动态规划组合算法的一组考虑开停机损耗的泵站控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)建立模型：建立以开机运行总耗电费用最少min F为目标函数，各时段开关机变量k_i、叶片安放角θ_i、水泵转速n_i中的两个或三个为决策变量，同时需满足规定时段内的提水总量约束和电动机额定功率约束；

步骤2)求解模型：采用基于正交试验-动态规划组合算法对上述模型进行优化求解，得到理论最优值并输出结果信息，包括，时均扬程H_i、不同时段的开关机状态k_i、不同时段的叶片安放角θ_i、水泵转速n_i、时段流量Q_i、装置效率η_i、时段提水量；

步骤3)控制泵站：根据上述各参数对泵站进行控制。

2.根据权利要求1所述的基于正交试验-动态规划组合算法的一组考虑开停机损耗的泵站控制方法，其特征在于，步骤1)建立模型具体包括：

建立模型一，以开机运行总耗电费用最少min F为目标函数，各时段开关机变量k_i和叶片安放角θ_i为决策变量，同时需满足规定时段内的提水总量约束和电动机额定功率约束；具体优化模型如下：

目标函数：

约束1提水总量约束：

约束2额定功率约束：N_i(θ_i)≤N₀ (3)

式中：F为单机组1日运行的能耗费用；i为机组运行的第i时段；ρ为水密度；g为重力加速度；H_i为第i时段的平均扬程；Q_i(θ_i)为在第i时段的水泵流量，当日均扬程H_i一定时，其为叶片安放角θ_i的函数；ΔT_i为第i时段的时间长度(h)；P_i为第i时段的电价；c为惩罚单价；W_i(k_i,θ_i)为单机组i时段提水量；W_e为单机组日提水总量(万m³)；η_zi(θ_i)指水泵装置效率；η_mot、η_int、η_f分别指电动机效率、传动效率和变频效率；η_zi(θ_i)与第i时段流量、扬程有关；在负荷大于60％时，可以认为电动机效率(η_mot)基本不变，大型电机的η_mot值在94％左右；直连机组的传动效率η_int为100％；大功率PWM高压变频器的变频效率η_f在96％左右；N_i(θ_i)为第i时段对应叶片安放角θ_i的实际功率，其应小于等于电动机额定功率N₀；

步骤2)中求解模型一具体为：

Step1：选择开机状态k_i，根据其可行域范围，确定其离散水平，将其离散为t个点，构建拉丁方正交表L_p(t^q)；其中，t为对应决策变量在其对应可行域内离散的水平个数，其应为素数或素数幂；q为该正交表最多可以安排变量的维数，即q≥n-1；n为决策变量的个数；p为按照L_p(t^q)型正交表，在全部组合t^q中，抽样选取的试验样本个数；p、t、q之间需满足以下关系。

p＝t^v (4)

p≥(n-1)(t-1)+1 (6)

式中，V为任意整数；

Step2：通过正交表进行确定性抽样，并将获得的每一种组合代入模型中，获得一个决策变量θ_i的动态规划模型，并进一步通过一维动态规划求解，具体计算过程如下：

①对于一台叶片全调节或转速可调机组，根据时段i关系，将模型分解为具有SN阶段的一维动态规划模型问题，该模型以各时段叶片角θ_i决策变量，以泵站能耗最小为目标函数，满足式2-3的约束条件。

②阶段1：i＝1

λ₁可按工程运行要求进行离散，其顺序递推方程为：

任意阶段：i≤SN

式中，k_i已知；θ_i可在其可行域范围内离散；

③依次对以上各阶段进行求解可得：最优θ_i值；将正交抽样所得的每一组k_i值带入模型并求解θ_i，可得p组优化方案及其目标值；

Step3：正交分析，对方案进行正交分析：计算各决策变量离散水平与对应目标均值的数值关系，筛选出所求目标值的决策变量最好水平，确定理论最优值并输出结果信息，包括，时均扬程H_i、不同时段的开关机状态k_i、不同时段的叶片安放角θ_i、时段流量Q_i、装置效率η_i、时段提水量和运行总耗电费用min F。