[发明专利]基于线性整数-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

说明书

本发明公开了优化调度技术领域一种基于线性整数‑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，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为目标函数，各时段开关机变量、叶片安放角、水泵转速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：采用基于线性整数‑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、不同时段的开关机状态、不同时段的叶片安放角、水泵转速、时段流量、装置效率、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，本发明降低了泵装运行的成本。

技术领域

本发明属于优化调度技术领域，特别涉及一种泵站控制方法。

背景技术

跨流(区)域调水工程是缓解我国水资源稀缺和时空分配不均的重大战略举措，调水工程中泵站优化运行也是国内外的研究热点和难点。当前的泵站优化模型中均没有考虑泵站开关机的损耗，更没有率定出其开关机损耗与泵站安放角或泵站转速之间的定量关系。其次，对于大型泵站机组，泵站的开关机次数是有明确限制的，提出一种考虑开停机损耗及开关机次数的泵站优化运行模型及其适用算法具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于线性整数-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，在泵站叶片全调节的基础上引入泵站开关机状态k_i，并使用惩罚费用c_i(θ_i)表征泵站在不同安放角θ_i下开停机带来的不利影响，构建了考虑开停机损耗的泵站单机组优化运行模型(模型一)；在考虑泵站变频变速调节的基础上引入泵站开关机状态k_i，并使用惩罚费用c_i(n_i)表征泵站在不同转速n_i下开停机带来的不利影响，构建了考虑开停机损耗的泵站单机组优化运行模型(模型二)；在考虑泵站叶片全调节和变频变速调节的基础上引入泵站开关机状态k_i，并使用惩罚费用c_i(θ_i,n_i)表征泵站在不同安放角θ_i和不同转速n_i下开停机带来的不利影响，构建了考虑开停机损耗的泵站单机组优化运行模型(模型三)，使用基于线性整数和动态规划组合算法用于上述模型求解，进而得到更为合理且高效的泵站优化方案。

本发明的目的是这样实现的：一种基于线性整数-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，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minF为目标函数，根据经验公式率定出泵站机组开停机1次的损耗费用c_i(θ_i)，以各时段开关机变量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：采用基于线性整数-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。

作为本发明的优选技术方案，步骤1)建立模型具体包括：

模型一：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、电动机额定功率约束以及开关机约束；具体优化模型如下：

目标函数：