受潮汐影響的大型泵站站內(nèi)優(yōu)化運(yùn)行方式研究.pdf

1、我國大型泵站數(shù)量眾多,僅江蘇沿江即建有江都站、高港站、常熟站等大型泵站14座,設(shè)計(jì)流量1575.2m3/s,裝機(jī)容量111425kW。這些泵站的建設(shè)、運(yùn)行,對(duì)區(qū)域防洪、除澇、調(diào)水等方面發(fā)揮了巨大的作用。綜合考慮峰谷電價(jià)及長江潮位變化影響,對(duì)受潮汐影響的大型泵站優(yōu)化運(yùn)行方式開展研究,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前,泵站優(yōu)化運(yùn)行復(fù)雜系統(tǒng)理論體.系尚未完全形成,進(jìn)一步完善單機(jī)組、站內(nèi)多機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行方法,具有重要的理論意義。為此,本文根據(jù)受

2、潮汐影響的大型泵站優(yōu)化運(yùn)行特點(diǎn),采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃、大系統(tǒng)試驗(yàn)選優(yōu)、動(dòng)態(tài)規(guī)劃逐次逼近等方法,以江都四站為例,對(duì)受潮汐影響的大型泵站單機(jī)組、站內(nèi)多機(jī)組進(jìn)行了優(yōu)化分析研究。主要開展了以下幾個(gè)方面的工作:
　　 (1)以江都四站為例,建立了受潮汐影響的大型泵站單機(jī)組(葉片全調(diào)節(jié)、變頻變速、變頻變速～葉片全調(diào)節(jié))、站內(nèi)多機(jī)組(相同型號(hào),葉片全調(diào)節(jié)、變頻變速、變頻變速～葉片全調(diào)節(jié))優(yōu)化運(yùn)行模型。針對(duì)單機(jī)組葉片全調(diào)節(jié)、變頻變速優(yōu)化模型,采用經(jīng)典一

3、維動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法進(jìn)行求解;針對(duì)單機(jī)組變頻變速～葉片全調(diào)節(jié)組合優(yōu)化模型,采用葉片角試驗(yàn)選優(yōu)、單機(jī)組轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)規(guī)劃求解的方法進(jìn)行求解,并與動(dòng)態(tài)規(guī)劃逐次逼近法進(jìn)行了對(duì)比分析;針對(duì)站內(nèi)多機(jī)組(相同型號(hào))葉片全調(diào)節(jié)、變頻變速優(yōu)化運(yùn)行模型,采用機(jī)組葉片角、轉(zhuǎn)速試驗(yàn)選優(yōu)、開機(jī)臺(tái)數(shù)整數(shù)規(guī)劃的方法進(jìn)行優(yōu)化,同樣針對(duì)該非線性規(guī)劃模型,采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃逐次逼近法進(jìn)行求解并進(jìn)行對(duì)比分析;針對(duì)站內(nèi)多機(jī)組(相同型號(hào))葉片全調(diào)節(jié)～變頻變速優(yōu)化運(yùn)行模型,通過將機(jī)組葉片角與轉(zhuǎn)速

4、進(jìn)行“組合”的方法,將原復(fù)雜非線性規(guī)劃模型轉(zhuǎn)化為以“組合”與開機(jī)臺(tái)數(shù)為雙決策變量的動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型,采取動(dòng)態(tài)規(guī)劃逐次逼近法進(jìn)行求解。
　　 (2)對(duì)江都四站單機(jī)組、站內(nèi)多機(jī)組提出了一整套優(yōu)化運(yùn)行方案。江都四站受長江影響,揚(yáng)程變幅較大,一年中日均揚(yáng)程的變化范圍在7.8～3.8m之間,一天的潮差變化1.2m左右。本文以典型潮位過程、日均揚(yáng)程變化為7.8～3.8m,100％、80％、60％負(fù)荷提水量為例,對(duì)江都四站單機(jī)組(葉片全調(diào)節(jié)、變頻

5、變速、變頻變速～葉片全調(diào)節(jié))、站內(nèi)多機(jī)組(相同型號(hào),葉片全調(diào)節(jié)、變頻變速、變頻變速～葉片全調(diào)節(jié))優(yōu)化運(yùn)行方式進(jìn)行研究,建立了江都四站單機(jī)組、站內(nèi)多機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行方案。
　　 (3)對(duì)受潮汐影響的大型泵站優(yōu)化調(diào)節(jié)方式的適應(yīng)性進(jìn)行研究。以江都四站單機(jī)組為例,對(duì)受潮汐影響的大型泵站優(yōu)化運(yùn)行方式(葉片全調(diào)節(jié)、變頻變速、葉片全調(diào)節(jié)～變頻變速)優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。優(yōu)化結(jié)果表明:考慮峰谷電價(jià),日均揚(yáng)程7.8、6.8m時(shí),葉片全調(diào)節(jié)是單位費(fèi)

6、用最小的優(yōu)化運(yùn)行方式,日均揚(yáng)程5.8、4.8、3.8m時(shí),變頻變速～葉片全調(diào)節(jié)組合運(yùn)行方式是單位費(fèi)用最小優(yōu)化運(yùn)行方式;不考慮峰谷電價(jià),日均揚(yáng)程7.8m,葉片全調(diào)節(jié)是單位費(fèi)用最小的優(yōu)化運(yùn)行方式,日均揚(yáng)程6.8、5.8、4.8、3.8m時(shí),變頻變速～葉片全調(diào)節(jié)組合運(yùn)行方式是單位費(fèi)用最小優(yōu)化運(yùn)行方式;為確定受潮汐影響的大型泵站工況調(diào)節(jié)方式提供參考。
　　 假設(shè)江都四站機(jī)組同樣建設(shè)于日均潮差2.0m之處,對(duì)日均潮差1.2m、2.0m條件

7、下單機(jī)組葉片全調(diào)節(jié)、變頻變速調(diào)節(jié)優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,優(yōu)化結(jié)果表明:潮差越大,葉片全調(diào)節(jié)、變頻變速調(diào)節(jié)優(yōu)化運(yùn)行效果越明顯。
　　 考慮變頻器與電機(jī)的不同連接方式(串聯(lián)式、帶旁路式),對(duì)變頻器不同連接方式時(shí)對(duì)優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果的影響進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明:考慮峰谷電價(jià),采用帶旁路式變頻器連接方式,與串聯(lián)式相比,日均揚(yáng)程7.8m～3.8m,100％、80％、60％負(fù)荷提水量時(shí),單位提水費(fèi)用分別節(jié)省1.2～3.9％、1.0～3.1％、1

8、.5～3.6％;不考慮峰谷電價(jià),在100％負(fù)荷提水且日均揚(yáng)程較高(7.8m、6.8m)的條件下,單位費(fèi)用節(jié)省4.0％以上,效果明顯。
　　 (4)對(duì)大型泵站葉片全調(diào)節(jié)和變頻變速調(diào)節(jié)的特點(diǎn)進(jìn)行了分析,研究了葉片全調(diào)節(jié)和變頻變速調(diào)節(jié)時(shí)的流量、揚(yáng)程和效率的變化情況;通過對(duì)現(xiàn)有大型泵站性能曲線擬合方式的研究,以江都四站為例,分別采用基于普通最小二乘法的多項(xiàng)式、移動(dòng)最小二乘法(MLS)對(duì)受潮汐影響的大型泵站性能曲線進(jìn)行擬合,并對(duì)擬合效果進(jìn)