随机需求下的梯级泵站日优化调度
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中 图法 分 类 号 ： ＴＶ６ ７ ５ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ３ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ２ ０ ９ ５ — ３ ８ ４ ４ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ １ １
０ 引
言
好 的总结 和展望 ．
在制定 日供 水 调 度 方 案 时 ， 调 度 部 门首 先 必 调水 工程 的供水 水 源一般 远离需 水 点负荷 中 心， 必须采 用多 级泵 站提水 方式 ． 建成 的梯 级泵 站 调水 工程 通常输 水线 路 长 ， 各站 之 间流量 、 扬程 联 系 紧密 ， 沿线 区间分 水工 况复 杂． 如 何保 证安全 可 靠 而又 经济 的供 水 成 为运 行 管 理 的重 要 内容． 由 于研 究 的复杂 性 和结 构 的可 分 性 ， 一 般 采用 大 系
对 次 日用水 量进 行预测 ， 预 见期相 对 较短 ， 因而 能
度较 慢 和重 复性差 的缺 点 ， 文 献Ｅ ５ ］ 首先 采用 遗传
算法 离线 计算 优 化 调 度模 型 ， 再 用 人 工 神 经 网络 训 练优 化结 果 ， 将 训练好 的网络用 于在 线调 度． 关
克服非 参数 回归 外 推 困难 的缺 点 ， 满 足 预 测 精 度
度 的 实质是 优化 选 择 机组 组 合 ， 使 得 机 组 尽 可 能 在 高效 区运行 ； 泵 站 间 的优 化 调度 则 主 要 研究 以 调 水 工程经 济效 益 最 优 为 目标 的各 泵 站 流量 、 水 位 及扬 程 的时历 过程 ． 文献 ［ ３ ］ 建 立 了大型 调水工
Ｖ０ １ ． ３ ７ Ｎｏ ． １
Ｆｅ ｂ． ２ ０１ ３
随机 需 求 下 的梯 级 泵 站 Ｆ ｔ 优化调度 ＊
曾勇红 练 继 建 张 金 福
（ 天津大学建筑工程学院 天津 ３ ０ ０ ０ ７ ２ ）
摘要 ： 梯 级 泵 站 的优 化 运 行 能 极 大 地 提 高 系 统 的 经 济 效 益 ． 根据 日调 度 预 见期 较 短 的特 点 ， 采 用 核
要求 ．
于泵站 经济 运行 的研究 现状 ， 文献 Ｅ ６ ］ 给 出了一个
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ ｌ Ｏ １ ８ 曾 勇红 （ １ ９ ７ ３ 一 ） ： 男， 博士后 ， 讲师 ， 主 要 研究 领 域 为 水 库 优 化 调 度 、 电 力 市场
国家 科 技 支 撑 计 划 项 目资助 （ 批准号 ： ２ ０ ０ ８ Ｂ ＡＢ ２ ９ Ｂ ０ ９ ）
已经有 多种 预测 日供水 量 的方法 ， 包括 回归 分析 、
神 经 网路 和 支持 向 量 回归 。 ． 这 些 模 型 根据 经
验对研 究对 象 的概率分 布 和相依 性作 某种 简化 处
理， 基 本 能表征 供 水 量 的统 计 特 性 和一 般 变 化 规 律， 具 有 相 对 简单 、 应 用 方便 的优 点 ， 本 质上 都 属
统分 解协 调原 理将 梯级 泵站 经济运 行分 为站 内和 站 间二 级层 次分 别进行 研究 ｌ １ ］ ． 泵 站站 内优 化调
须 了解供 水地 区次 日的需 水量 ． 在设 计 阶段 ， 有关 部 门根据 上游 地 区所 需 水 量 ， 经 过 严 格论 证 而 确 定 工程 所需要 的调 水量 ， 但在 短期运 行 时 ， 由于受 气候 和经济等 因素 的影 响 ， 每 天 的实 际 需水 量 会 与设计 值存 在一定 的偏 离 ， 表现 出较强 的 随机性 ．
程各 梯级站 水 位优 化 调 度 的 数学 模 型 ， 通 过 调 整
于参 数统计 的范 畴． 但 城 市 用 水 量 的影 响 因素 众
多， 并 存 在大量 的不 可预 测性 和非 统计性 ， 采 用这
种简 化处 理难 以全 面描述 供水 量受 气候 和节 假 日
各梯 级站 间 的水 位来 达 到整个 系统 总能耗 最小 之 目的． 文献 ［ ４ ］ 则考 虑 了 电价 的 波 峰 、 波 谷 变 化 规 律 以及级 问弃 水 量 等 因素 ， 提 出 了一种 实 时优 化
函 数 回归 预 测 次 日的 系 统 需 水 量 ， 带 宽的选择 采用一种 简单 的基于经验 的规则确 定． 基 于预测 日 供水量 ， 提 出 了一 种 考 虑 区段 流 量 延 迟 时 间 的 影 响 和 峰 谷 电价 差 异 的优 化 调 度 模 型 ． 对 东 深 供 水 工程进行了优化计算 ， 结 果 表 明所 建 立 的模 型 能 减 少 系统 的抽 水 成 本 ． 关键词 ： 梯 级泵 站 ； 优化调度 ； 非 参 数 核 函数 回归 ； 峰 谷 电 价
第 ｌ 期
曾勇 红 ， 等： 随 机 需 求 下 的梯 级 泵 站 日优 化 调 度
・ ４ ５ ・
多元 核 函数 回归模 型
设 ｙ为 被解 释变 量 ， Ｘ 为 ｄ维解 释 变量 ， Ｘ ，
第３ ７卷 第 Leabharlann Baidu期
２ ０ １ ３年 ２月
武汉 理工 大学学 报 （ 交 通科 学与 工程 版）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
（ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ）
影 响 的客观规 律． 因此 ， 本文采 用基 于数 据驱 动 的 非参 数核 函数 回归模 型预 测 城 市 日需 水 量 ． 该 模 型不需 要预先 设定 研究 对象 的概 率分 布和 相依形
运行 的方 案． 为 了克 服 常规 实 时 优 化算 法计 算 速
式， 所 容许 的分 布 族 宽 广 ， 适 用性 强Ｄ ｚ － ｌ ｓ ］ ． 由于 是
０ 引
言
好 的总结 和展望 ．
在制定 日供 水 调 度 方 案 时 ， 调 度 部 门首 先 必 调水 工程 的供水 水 源一般 远离需 水 点负荷 中 心， 必须采 用多 级泵 站提水 方式 ． 建成 的梯 级泵 站 调水 工程 通常输 水线 路 长 ， 各站 之 间流量 、 扬程 联 系 紧密 ， 沿线 区间分 水工 况复 杂． 如 何保 证安全 可 靠 而又 经济 的供 水 成 为运 行 管 理 的重 要 内容． 由 于研 究 的复杂 性 和结 构 的可 分 性 ， 一 般 采用 大 系
对 次 日用水 量进 行预测 ， 预 见期相 对 较短 ， 因而 能
度较 慢 和重 复性差 的缺 点 ， 文 献Ｅ ５ ］ 首先 采用 遗传
算法 离线 计算 优 化 调 度模 型 ， 再 用 人 工 神 经 网络 训 练优 化结 果 ， 将 训练好 的网络用 于在 线调 度． 关
克服非 参数 回归 外 推 困难 的缺 点 ， 满 足 预 测 精 度
度 的 实质是 优化 选 择 机组 组 合 ， 使 得 机 组 尽 可 能 在 高效 区运行 ； 泵 站 间 的优 化 调度 则 主 要 研究 以 调 水 工程经 济效 益 最 优 为 目标 的各 泵 站 流量 、 水 位 及扬 程 的时历 过程 ． 文献 ［ ３ ］ 建 立 了大型 调水工
Ｖ０ １ ． ３ ７ Ｎｏ ． １
Ｆｅ ｂ． ２ ０１ ３
随机 需 求 下 的梯 级 泵 站 Ｆ ｔ 优化调度 ＊
曾勇红 练 继 建 张 金 福
（ 天津大学建筑工程学院 天津 ３ ０ ０ ０ ７ ２ ）
摘要 ： 梯 级 泵 站 的优 化 运 行 能 极 大 地 提 高 系 统 的 经 济 效 益 ． 根据 日调 度 预 见期 较 短 的特 点 ， 采 用 核
要求 ．
于泵站 经济 运行 的研究 现状 ， 文献 Ｅ ６ ］ 给 出了一个
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ ｌ Ｏ １ ８ 曾 勇红 （ １ ９ ７ ３ 一 ） ： 男， 博士后 ， 讲师 ， 主 要 研究 领 域 为 水 库 优 化 调 度 、 电 力 市场
国家 科 技 支 撑 计 划 项 目资助 （ 批准号 ： ２ ０ ０ ８ Ｂ ＡＢ ２ ９ Ｂ ０ ９ ）
已经有 多种 预测 日供水 量 的方法 ， 包括 回归 分析 、
神 经 网路 和 支持 向 量 回归 。 ． 这 些 模 型 根据 经
验对研 究对 象 的概率分 布 和相依 性作 某种 简化 处
理， 基 本 能表征 供 水 量 的统 计 特 性 和一 般 变 化 规 律， 具 有 相 对 简单 、 应 用 方便 的优 点 ， 本 质上 都 属
统分 解协 调原 理将 梯级 泵站 经济运 行分 为站 内和 站 间二 级层 次分 别进行 研究 ｌ １ ］ ． 泵 站站 内优 化调
须 了解供 水地 区次 日的需 水量 ． 在设 计 阶段 ， 有关 部 门根据 上游 地 区所 需 水 量 ， 经 过 严 格论 证 而 确 定 工程 所需要 的调 水量 ， 但在 短期运 行 时 ， 由于受 气候 和经济等 因素 的影 响 ， 每 天 的实 际 需水 量 会 与设计 值存 在一定 的偏 离 ， 表现 出较强 的 随机性 ．
程各 梯级站 水 位优 化 调 度 的 数学 模 型 ， 通 过 调 整
于参 数统计 的范 畴． 但 城 市 用 水 量 的影 响 因素 众
多， 并 存 在大量 的不 可预 测性 和非 统计性 ， 采 用这
种简 化处 理难 以全 面描述 供水 量受 气候 和节 假 日
各梯 级站 间 的水 位来 达 到整个 系统 总能耗 最小 之 目的． 文献 ［ ４ ］ 则考 虑 了 电价 的 波 峰 、 波 谷 变 化 规 律 以及级 问弃 水 量 等 因素 ， 提 出 了一种 实 时优 化
函 数 回归 预 测 次 日的 系 统 需 水 量 ， 带 宽的选择 采用一种 简单 的基于经验 的规则确 定． 基 于预测 日 供水量 ， 提 出 了一 种 考 虑 区段 流 量 延 迟 时 间 的 影 响 和 峰 谷 电价 差 异 的优 化 调 度 模 型 ． 对 东 深 供 水 工程进行了优化计算 ， 结 果 表 明所 建 立 的模 型 能 减 少 系统 的抽 水 成 本 ． 关键词 ： 梯 级泵 站 ； 优化调度 ； 非 参 数 核 函数 回归 ； 峰 谷 电 价
第 ｌ 期
曾勇 红 ， 等： 随 机 需 求 下 的梯 级 泵 站 日优 化 调 度
・ ４ ５ ・
多元 核 函数 回归模 型
设 ｙ为 被解 释变 量 ， Ｘ 为 ｄ维解 释 变量 ， Ｘ ，
第３ ７卷 第 Leabharlann Baidu期
２ ０ １ ３年 ２月
武汉 理工 大学学 报 （ 交 通科 学与 工程 版）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
（ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ）
影 响 的客观规 律． 因此 ， 本文采 用基 于数 据驱 动 的 非参 数核 函数 回归模 型预 测 城 市 日需 水 量 ． 该 模 型不需 要预先 设定 研究 对象 的概 率分 布和 相依形
运行 的方 案． 为 了克 服 常规 实 时 优 化算 法计 算 速
式， 所 容许 的分 布 族 宽 广 ， 适 用性 强Ｄ ｚ － ｌ ｓ ］ ． 由于 是