【摘要】：目前城市供水管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行高能耗問題亟待解決,現(xiàn)有的供水管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度研究,大多集中于確定性優(yōu)化問題求解,而忽略系統(tǒng)運(yùn)行不確定性的存在,導(dǎo)致優(yōu)化調(diào)度在實(shí)際應(yīng)用中比較困難。同時(shí)在系統(tǒng)性能評價(jià)研究中,供水管網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)度需要考慮抵御不確定性擾動的能力,從而研究系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行對系統(tǒng)性能表現(xiàn)的影響十分必要。本文首先以含全變頻泵組的二次加壓供水管網(wǎng)系統(tǒng)為研究對象,優(yōu)化求解泵站變壓變頻調(diào)速控制方案,從運(yùn)行能耗和性能表現(xiàn)兩方面,與恒壓控制方案進(jìn)行對比分析。然后以城市市政供水管網(wǎng)系統(tǒng)為研究對象,提出考慮需水不確定性的優(yōu)化調(diào)度決策模型,求解不同閾值水平要求下的泵站調(diào)度方案。在此基礎(chǔ)上,選取兩項(xiàng)耐受度指標(biāo),考察泵站調(diào)度方案的耐受度表現(xiàn)。同時(shí)模擬不確定性事故,評估分析系統(tǒng)調(diào)控運(yùn)行對系統(tǒng)耐受度的影響。本文所完成的研究內(nèi)容和結(jié)果包括:(1)針對二次加壓供水管網(wǎng)系統(tǒng)的高能耗問題,應(yīng)用遺傳算法優(yōu)化求解最節(jié)能的泵站出口變壓變頻調(diào)速方案。在求解過程中,以并聯(lián)泵組的節(jié)能優(yōu)化為基礎(chǔ),改進(jìn)決策變量選取策略,有效簡化了尋優(yōu)過程;同時(shí)考慮變速調(diào)節(jié)的水泵效率曲線變化,保證優(yōu)化結(jié)果準(zhǔn)確;與泵站出口恒壓控制方案相比,變壓控制方式能結(jié)合系統(tǒng)需水量的變化,通過變頻調(diào)速來改變泵站輸出揚(yáng)程,減少不必要的能耗浪費(fèi),節(jié)能效果明顯;同時(shí)在保持最不利配水點(diǎn)恒壓的情況下,可保證系統(tǒng)安全供水。(2)在城市市政供水管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度問題中,考慮用水節(jié)點(diǎn)的需水不確定性,并建立節(jié)點(diǎn)壓力水頭的概率約束,引入閾值水平,改進(jìn)了兩種概率約束處理方法,分別為改進(jìn)的數(shù)值積分法和隨機(jī)采樣法,在不確定性分析評價(jià)的基礎(chǔ)上,驗(yàn)證了模型求解的有效性。優(yōu)化結(jié)果表明:泵站作為系統(tǒng)的能量來源,其水泵運(yùn)行方案決定了系統(tǒng)抵御需水不確定性的能力,即閾值水平設(shè)置越高,系統(tǒng)調(diào)控維持正常水平所需的運(yùn)行水泵越多,進(jìn)而應(yīng)對不確定性的需水情景抗干擾能力越強(qiáng)。(3)選取耐受度指標(biāo)來評價(jià)上述最優(yōu)調(diào)度方案的耐受度表現(xiàn)。結(jié)果表明相比于API指標(biāo),MRI指標(biāo)能有效表征節(jié)點(diǎn)富余能量的變化情況,更適用于系統(tǒng)調(diào)控運(yùn)行的耐受度評價(jià)。同時(shí)選取爆管事故為不確定性工況,基于水壓驅(qū)動水量計(jì)算,評價(jià)系統(tǒng)的失效節(jié)點(diǎn)需水滿足率。結(jié)果證明考慮需水不確定性的調(diào)度運(yùn)行方案,在面臨不確定性工況時(shí),有充足的可用能量補(bǔ)給,為節(jié)點(diǎn)在失效期間用水提供支持。閾值水平要求越高,系統(tǒng)的能量補(bǔ)給作用越明顯,系統(tǒng)失效工況的損失越小,整體上系統(tǒng)耐受不利工況能力越強(qiáng)。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU991.33

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2624219