城市供水系统两级优化调度研究

城市供水系统两级优化调度研究

城市供水系统节能与优化运行是近年来水务行业的发展方向。目前我国大多数水厂管理水平较为落后,基于人工经验运行依然是主要的调度方式,管网压力分布不均衡、夜间供水压力偏高,造成明显的能量浪费。

供水系统优化调度研究在于保证居民正常用水的前提下优化管网压力分布并节约供水能耗,对提高供水企业的经济效益与供水管网的科学化管理具有重要意义。本文以管网宏观模型为基础进行了供水系统两级优化调度的研究,主要包括城市用水量预测、分时段管网宏观模型、一级优化调度模型与二级优化调度模型等内容。

首先基于最小二乘支持向量回归算法建立时用水量预测模型,使用连续7天的时用水量数据作为训练样本,第8天的数据作为预测目标,经测试模型预测精度符合优化调度的要求。建立基于BP神经网络的分时段管网宏观模型,按照24小时的用水量变化规律将一天分为6个时段,以符合泵站的实际调度需求。

将各个时段管网压力监测点数据和水厂出厂流量作为输入,水厂出厂压力作为输出,完成宏观模型驯化过程。以供水总成本作为优化目标,以管网供需水量平衡、测压点压力约束与管网宏观模型作为约束条件建立一级优化调度模型,使用罚函数法转化为非约束问题并借助遗传算法求解,得到二级优化调度泵站的目标流量和压力。

二级优化调度以泵站运行费用最低为目标函数,使用遗传算法求解最优的水泵运行组合,在满足供水量与供水压力的前提下,使水泵都运行在高效段内,减少了能量浪费。最后以沧州市供水系统为例进行了两级优化调度模型的测试,优化后的管网压力分布均衡、泵站电耗更低,验证了模型的实际应用价值。