泵站能效累计运行时间多目标优化调度

第32卷第3期中南民族大学学报(自然科学版)Vol．32No．32013年9月JournalofSouth-CentralUniversityforNationalities(Nat．Sci．Edition)Sep．2013收稿日期2013-06-02作者简介唐玉玲(1975-)，女，讲师，研究方向:先进控制理论、能源系统优化与控制、控制工程与控制设备等，E-mail:tylzsr@163．com基金项目江苏省自然科学基金资助项目(SBK201121841);湖北省自然科学基金资助项目(2011CDB277)泵站能效累计运行时间多目标优化调度唐玉玲1，2，郑贵林1(1武汉大学动力与机械学院，武汉430072;2中南民族大学计算机科学学院，武汉430074)摘要为了获得泵站高能源效率并使各泵组累计运行时间趋于一致，分别建立了峰谷电价下泵站能源费用及泵组累计运行时间差两个目标函数，以水厂取水泵站为研究对象，建立了优化问题的约束并提出了基于粒子群优化的求解方法．仿真结果表明:所提出的多目标优化调度方法切实可行，能实现两个优化目标的平衡，且满足取水泵站优化调度需求．关键词泵站;优化调度;峰谷电价;运行时间;粒子群优化中图分类号TP273文献标识码A文章编号1672-4321(2013)03-0072-05Multi-ObjectiveOptimalSchedulingofPumpStationsinTermofEnergyEfficiencyandAccumulativeＲunningTimeTangYuling1，2，ZhengGuilin1(1SchoolofPowerandMechanicalEngineering，WhuhanUniversity，Wuhan430072，China;2CollegeofComputerScience，South-CentralUniversityforNationalities，Wuhan430074，China)AbstractAmulti-objectiveoptimalschedulingapproachofpumpstationsisproposedinthispaper，withthepurposetogetbetterenergyefficiencyandreducethegapsbetweentheaccumulativerunningtimesofpumpunits．Anintakepumpstationofawatertreatmentplantistakenasacasestudy，wheretheconstraintsofthecorrespondingoptimizationproblemsareformulated．Particleswarmoptimizationtechniqueisfurtherproposedtosolvetheoptimizationproblems．Thesimulationresultsconvincethefeasibilityoftheproposedapproach，whichcanbalancethetwoobjectivesandsatisfytherequirementsoftheoptimizationofintakepumpstations．Keywordspumpstation;optimalscheduling;time-of-usetariff;accumulativerunningtime;particleswarmoptimization提升能源系统的效率是“节能”的基本手段，多年来获得了广泛的研究和关注．XiaXiaohua等将能源系统的能效分成POET4个层次:性能效率、运行效率、设备效率和技术效率［1］．泵站作为典型的能源转换系统，其能效主要从性能效率和运行效率两个层次进行提升．文献［2］通过对泵的运行状态进行优化实现最优运行效率．在开展优化控制研究时，多种优化计算方法，例如，遗传算法［3］、基因算法［4］等都被用于水泵的优化控制．文献［5，6］研究了泵的能耗模型，这是能效优化的基础．对于大多数泵站，用水量即是峰谷电价(TOU)能效研究中的重要影响因素．文献［7，8］对用水量预测进行了探讨．文献［9］研究了基于分时电价的泵站优化调度方法，获得了泵的最优化启停序列．文献［10-12］研究了复杂电价下定速泵站能源效率的模型预测控制方法．文献［13］考虑了峰谷电价、潮汐变化等因素，研究了泵站多机组变速优化问题．为了确保流程可靠性，泵站一般都配置备用泵组．最佳运行方式是将运行任务均分给各泵组，使各泵组的累计运行时间最终趋于一致．这样便于统一安排泵组的检修计划，节省人力成本．并能有效避免某些泵组运行时间长需要提前改造