[发明专利]一种长距离提水工程优化调度方法

说明书

本发明公开了一种长距离提水工程优化调度方法，涉及水利系统优化领域。该方法针对长距离提水工程优化调度问题，采用大系统分解‑协调模型，将长距离提水工程优化调度系统分为三级子系统，并分别采用DSO算法对三层子系统进行系统模型的求解，实现了单级泵站流量优化分配，使得各泵站运行效率最高；实现了梯级泵站扬程优化分配，使得梯级泵站群效率最高；实现了调水总流量优化分配，基于分时电价，将调水总量在各时段进行分配，使得梯级泵站输水系统运行费用最小，从而使得长距离提水工程调度最优化。而且，通过使用DSO算法，提高了优化计算的精度，从而能够更精确地提高梯级泵站群运行效率，降低梯级泵站群运行的费用。

技术领域

本发明涉及水利系统优化领域，尤其涉及一种长距离提水工程优化调度方法。

背景技术

跨流域调水是水资源得到合理的开发利用的调水方式，指某一流城的多水区向其他流城的缺水区补充水源。而调水往往需通过泵站来完成。目前，我国跨流域调水工程己具有相当规模。山西省万家寨引黄工程属于跨流域调水工程，由黄河万家寨水库引水，分别向太原、大同和平朔3个地区供水，引水线路总长约452km,年设计引水量12亿m³。东深工程从广东东莞市桥头镇取东江水，经东江、司马、雁田等8个梯级站，供水至深圳，送往香港，线路全长83km，每年为香港供水11亿m³，占香港总用水量的70％。引黄济青工程由山东博兴县引黄河水，经惠民、东营、潍坊、青岛4地市，线路全长290km，沿线建造4个梯级站，安装34台大型机组，每天为青岛供水30万m³。对于梯级泵站，其中任一级发生问题，都会影响到整个工程的正常调水。另一方面，泵站每提高1％的运行效率，每年即可节省数千万元的运行费用。因此，工程要求泵站在保证运行可靠性的前提下，提高运行效率，降低调水成本。

长距离提水工程优化调度问题是水利系统优化领域中的一个重要问题，其中最主要的就是梯级泵站的优化调度。而在梯级泵站优化调度问题中，最主要的是梯级泵站的扬程优化分配与流量分配问题。其主要目的是进行梯级泵站间的扬程分配以及基于分时电价的不同时段的流量分配，从而使得调度期间运行费用最少。但由于常常忽略渠道的输水损失，导致无法全面模拟其优化调度过程。

目前，对于长距离提水工程优化调度问题，通常采用线性规划法、非线性规划法、动态规划法、大系统分解-协调法、遗传算法、蚁群算法等方法来实现梯级泵站群日运行费用最少。但是已有的长距离提水工程优化调度仅考虑泵站机组流量、功率和调水总量等约束，目标是在分时电价前提下使梯级泵站的总电费最低，往往忽略调蓄池调蓄能力、或者渠道输水损失、或者梯级泵站总扬程约束。对于具有水源蓄量、渠道水头损失、流量平衡、总扬程等约束条件的长距离提水工程调度系统，已有方法无法全面精确模拟其日优化调度与经济运行过程，从而无法应用于前半段长距离提水工程调度系统的多约束条件下的优化调度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种长距离提水工程优化调度方法，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：

一种长距离提水工程优化调度方法，包括如下步骤：

S1，利用大系统分解协调模型将长距离提水工程优化调度系统分解为三层子系统；

S2，对应S1中得到的所述三层子系统，考虑渠段水头损失，建立三层递进结构的长距离提水优化分配模型；

S3，将上述三层结构模型通过DSO算法进行优化，具体地，通过第三层子系统计算首级泵站进水池水位和末级泵站出水池水位以及流量，并作为初始值带入第二层子系统，得到第二层子系统的最优解，并返回至第三层子系统中，通过第二层子系统计算各级泵站的流量与扬程分配，并作为初始值带入第一层子系统中，得到第一层子系统的最优解并返回至第二层子系统中，计算得到第三层子系统的最优值，进而得到长距离提水工程优化调度的最优解。

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。