[發明專利]一種基于GA算法的梯級泵站群揚程優化分配方法

在審

• 申請號: 202010620977.9
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111767677A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 雷曉輝;盧龍斌;張榮軒;陳廣明;張召;景象;朱杰
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院;安徽省引江濟淮工程有限責任公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06Q50/06;G06F111/04
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 于國強

本發明公開了一種基于GA算法的梯級泵站群揚程優化分配方法，包括如下內容，S1、確定目標函數、決策變量和約束條件；S2、對梯級泵站群中的泵站進行前期處理；S3、采用GA算法對目標函數進行求解，獲取梯級泵站群揚程的最優分配結果。優點是：針對全工況下泵站群系統進行優化調度，相比于現有的方式，實用性更高。

技術領域

本發明涉及水利系統優化領域，尤其涉及一種基于GA算法的梯級泵站群揚 程優化分配方法。

背景技術

為了實現水資源的合理配置，國內外均修建了許多大型跨流域、串并聯梯 級泵站調水工程。在這些工程中，梯級泵站系統發揮著巨大的作用，但也往往 由于裝機容量大、耗能多，故該類系統的運行能耗較高，具備很大的節能潛力。

梯級泵站群揚程優化調度一直是水利系統優化領域的一個重要問題。國內 外學者對梯級泵站群優化調度方面做了許多研究和應用，有研究運用遺傳算法 對多個大型配水系統的設計進行優化研究，結果顯示，優化方案可減少30-40％ 的運行費。有研究提出了一種基于動態規劃的優化算法框架，實現了在可編程 邏輯控制器中的應用，以改善對并聯水泵的自動控制，達到節能的目的。有研 究以并聯泵站群日提水費最少為目標函數，建立了優化模型。有研究把泵站、 輸變電設備、輸水河道作為大型梯級泵站系統整體考慮，以系統總輸入功率最 小為目標，建立優化數學模型。在目前研究中，能源消耗、運行費用、泵站效 率等經濟學指標經常被選做優化模型的調度目標。近年來，輸水水質、蒸發滲 漏、維修費用等也逐步納入了梯級泵站系統優化調度的考量范圍。在泵站系統 中，水泵揚程、葉片角度、轉動速度、開關狀態等各種決策變量的存在，使得 梯級泵站群揚程優化分配成為了一個復雜的非線性問題。

目前，對于梯級泵站群揚程優化分配問題，通常采用線性規劃、非線性規 劃、動態規劃法等傳統優化算法，很容易陷入“維數災”問題，導致計算量巨 大，不利于結果的生成。現有的梯級泵站群揚程優化分配主要是針對于設計工 況和特定工況來進行研究，很少關注非設計工況下泵站群系統的優化運行。受 到用水負荷變化、來水過程波動、泵站機組調節等因素影響，梯級泵站群輸水 系統在運行階段常處于非設計工況下運行。已有研究無法完全適應工程的實際 需求。因此，立足解決梯級泵站輸水系統的實際運行需求，需要進一步深入研 究梯級泵站群非設計工況下的優化運行模式，并系統分析不同工況下的揚程優化分配過程，為梯級泵站群輸水系統實現科學、合理調度提供基礎數據支撐。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于GA算法的梯級泵站群揚程優化分配方法， 從而解決現有技術中存在的前述問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種基于GA算法的梯級泵站群揚程優化分配方法，包括如下內容，

S1、確定目標函數、決策變量和約束條件；

S2、對梯級泵站群中的泵站進行前期處理；

S3、采用GA算法對目標函數進行求解，獲取梯級泵站群揚程的最優分配結果。

優選的，m級梯級泵站的目標函數為，

其中，為第k時段梯級泵站在流量為總揚程為H_total情況下的總效率；H_total為梯級泵站的總揚程；是第j級泵站的最大效率。

優選的，所述決策變量為每級泵站的進水側水位和出水側水位。

優選的，所述約束條件為梯級泵站總揚程約束、單機泵站揚程約束、各級泵 站進水側水位控制區間約束和各級泵站出水側水位控制區間約束，分別表示如 下，