【摘 要】梯級泵站群調(diào)水系統(tǒng)投資大、運行時間長、運行維護成本高。結(jié)合地區(qū)實際，制定好的調(diào)度策略，是提高系統(tǒng)效率、節(jié)約成本的關(guān)鍵。本文利用大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)法的思想對梯級泵站優(yōu)化調(diào)度問題進行分層分析，充分考慮時段電價影響，分別采用粒子群算法和動態(tài)規(guī)劃法求解兩個層次，建立了基于時段電價的梯級泵站流量優(yōu)化調(diào)度模型。通過在東深供水工程梯級泵站優(yōu)化調(diào)度問題中的應(yīng)用，驗證了該模型的優(yōu)越性，有效性。

【關(guān)鍵詞】梯級泵站 優(yōu)化調(diào)度 動態(tài)規(guī)劃

一、引言

基于中國的水資源分布具有總量多、區(qū)域時間分布極不均勻的特點，近年來，為了解決缺水、少水地區(qū)用水上的困難，國家投資了多項調(diào)水工程，如南水北調(diào)工程、東深供水工程、膠東引黃調(diào)水工程等。為了實現(xiàn)長距離、大流量、高水頭差調(diào)水，大多采用梯級泵站群的方式調(diào)水。以多級泵站組成梯級，在每級泵站內(nèi)采用多臺機組，從而滿足調(diào)水需求。

這類梯級泵站群調(diào)水系統(tǒng)投資大、運行時間長、運行維護成本高。如何進行調(diào)度，確定調(diào)水策略，是提高系統(tǒng)效率、節(jié)約成本的關(guān)鍵。

關(guān)于這類問題，已經(jīng)有很多研究人員做過相關(guān)的研究工作[1][2][3][4]，但在他們的模型中，要么是僅考慮了各級泵站間的抽水流量的最優(yōu)分配，而沒有考慮時段電價的問題[2][4]，或者雖考慮了時段電價的問題但因受開停機次數(shù)的約束而將時段劃分的很粗[1][3]，不能完全體現(xiàn)時段電價的影響，造成優(yōu)化結(jié)果偏離實際，并且忽視了對抽水流量的優(yōu)化。究其原因，沒有找到一個合適的模型來建立考慮了時段電價影響的抽水流量優(yōu)化模型。因此，為了使模型的適用范圍更廣，通用性更強，在本文中，采用了不要求目標函數(shù)和狀態(tài)變量連續(xù)可微而有利于本問題建模的粒子群算法[5][6][7]，并結(jié)合動態(tài)規(guī)劃法，建立起針對上述兩個影響因素的新的兩層模型。

二、基于時段電價的梯級泵站流量優(yōu)化調(diào)度模型

整個問題可分為兩個層次來考慮。第一個層次為各梯級泵站組成的泵站系統(tǒng)，這些泵站之間為串聯(lián)連接。第二個層次為各泵站內(nèi)部的幾臺機組，這些機組之間為并聯(lián)連接。

第一個層次得到每級泵站在各個時段內(nèi)所分得的最優(yōu)輸水量（揚程、流量等），第二個層次得到每級泵站內(nèi)部機組的最優(yōu)調(diào)度策略（開、停機的時機，開機的角度等）。這兩個層次形成一個有機的整體，通過這兩個層次的共同優(yōu)化，最終能夠在給定的外部條件（供需水量，泵站性能等）的基礎(chǔ)上，確定出整個泵站系統(tǒng)在某個時刻，或者是在某段時間內(nèi)的運行策略。這個兩個層次之間通過每個梯級的流量及水頭這一中間量聯(lián)系起來。具體來說，就是在第一層次根據(jù)梯級泵站在某一時段內(nèi)所分配的調(diào)水流量來求得這一時段內(nèi)各個梯級的調(diào)水流量和水頭，然后再在第二個層次根據(jù)第一層次的結(jié)果來確定每個梯級內(nèi)各個機組的流量。

（一）第一層

（二）第二層

（三）模型求解

四、結(jié)語

梯級泵站調(diào)水是一個投資大、時期長、維護運行成本高的調(diào)水方法。調(diào)度方案的選擇對成本有較大影響。如何確定梯級泵站調(diào)度方案，對節(jié)約成本有重要意義。本文在原有方法基礎(chǔ)上提出了更貼合實際的優(yōu)化模型，并采取了新的求解方法。最后的實例驗證了本文方法的有效性。今后如何更好的考慮時間的連續(xù)性和泵站運行的穩(wěn)定性是梯級泵站優(yōu)化調(diào)度的一個新的研究方向。

參考文獻：

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