南水北调东线金湖站站内优化运行方法研究

摘要

我国是一个水资源短缺的国家，人均淡水资源甚少，水资源分布也极其不均。南水北调工程是我国水资源优化配置、解决北方地区缺水问题的重要战略性基础设施工程。东线工程是南水北调工程总体布局“四横三纵”基本框架中的重要组成部分，其泵站的特点是扬程低、流量大、运行时间长，部分泵站兼有排涝任务，要求泵站运转灵活、效率高。但是泵站的运行成本是巨大的，它的能耗量在整个调水成本中占有很大比重。因此，研究泵站的优化运行、提高泵站的运行效率、降低能源消耗等已成为调水工程亟待解决的问题。 金湖站作为东线工程的第二梯级泵站，对其优化运行进行研究，将有着显著的节能效果，这对提升泵站的管理与建设水平，节省泵站的运行费用，提高有限能源的利用率有较大意义，因此，具有较好的应用前景，并将带来一定的社会经济和生态效益。 本文针对金湖站的特性，主要研究了以下几方面内容: (1)以金湖站站内单机组为研究对象，考虑峰谷电价，以机组运行费用最少为目标函数（单纯指耗电费用），一定时段内的提水总量、机组功率和开停机次数为约束，通过建立金湖站单机组叶片全调节优化运行模型，采用动态规划法对泵站单机组优化运行方法进行研究，并将其与额定运行时的结果进行比较分析，优化效果良好。 (2)以金湖站站内多机组（同型号）为研究对象，考虑峰谷电价，以泵站机组运行费用最少为目标函数（单纯指耗电费用），一定时段内的提水总量、机组功率和开停机次数为约束，通过建立金湖站站内多机组（同型号）叶片全调节优化运行模型，采用试验选优法和动态规划逐次逼近法两种方法求解，分别与额定运行结果进行了对比分析，并对两种方法优化结果进行了比较，可为该条件下我国大型泵站优化运行提供参考。 (3)以Intel Visual Fortran编译器为程序开发平台，开发了金湖站优化运行方案查询系统软件。该查询系统的开发，可为管理操作人员在扬程变化时，快速做出优化运行决策方案提供方便，提高工作效率，节约资源。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的和意义

1．3 国内外泵站优化运行研究进展

1．3．1 国内泵站优化运行研究进展

1．3．2 国外泵站优化运行研究进展

1．4 存在的问题

1．5 主要研究内容及思路

1．5．1 主要研究内容

1．5．2 研究思路

2 金湖站概况及水泵性能曲线拟合

2．1 工程概况

2．2 设计特征水位

2．3 水泵性能曲线

2．3．1 问题的提出

2．3．2 各叶片安装角度的性能曲线

2．3．3 水泵性能曲线拟合

3 金湖站单机组叶片全调节优化运行方法研究

3．1 问题的提出

3．2 模型的建立

3．3 模型求解方法——动态规划法

3．3．1 动态规划法简述

3．3．2 金湖站单机组动态规划法求解过程举例

3．3．3 金湖站单机组优化结果及分析

4 金湖站同型号多机组叶片全调节优化运行方法研究

4．1 问题的提出

4．2 模型的建立

4．3 模型求解方法——大系统试验选优与动态规划逐次逼近法

4．3．1 大系统试验选优法

4．3．2 动态规划逐次逼近法

4．3．3 大系统试验选优法与动态规划逐次逼近法的比较

5 金湖站优化运行查询系统的开发

5．1 查询系统的开发软件

5．2 查询系统功能设计

5．3 查询系统设计及应用举例

5．3．1 查询系统主界面

5．3．2 查询系统功能实现

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

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