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水利工程论文-序列二次规划法在多水源管网优化调度中的应用研究.doc

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水利工程论文-序列二次规划法在多水源管网优化调度中的应用研究.doc

水利工程论文-序列二次规划法在多水源管网优化调度中的应用研究摘要:供水管网优化调度的一级优化是一个非线性优化问题,本文通过分析管网的水力关系,对管网水力关系进行合理的线性化,使目标函数和约束条件显式化,将问题转化为序列二次规划问题。在求解二次规划问题中,考虑到大部分节点水头的约束是非作用约束,利用线性化结果,将非作用约束从约束集中剔除,同时将齿行法的思想和水力学上的基本概念相结合,提出了一种适合本问题的修正齿行法,将二次规划结果拉回到原约束面,保证了解的可行性。最后还初步分析了优化计算的计算量。数值试验表明本文的方法计算量小、效率高,结果可靠。关键词:多水源管网优化序列二次规划齿行法1问题的提出城市供水管网是城市的生命线之一。这一复杂的网络系统,主要通过几个供水泵站为城市血液提供能量,送至城市的各个角落。通过对供水泵站的优化调度,可以降低企业的制水成本、使管网的供水压力分布更合理,根据初步估计,对于一个日供水量为10万吨的自来水公司,如果供水扬程降低1m,每年可以节电15万kW·h;由于管道系统的渗漏与水头有关,降低供水水头也可以在一定程度上减少管网的渗漏;供水水头的降低还可以减少爆管的风险,这对于管网的管理有更深刻的意义。因此管网合理调度研究一直是供水企业一个重要课题,同时也是一个难题。供水管网运行的合理调度可以用一个最优化问题来描述,管网的水力方程组是一组非线性方程,各水源水泵的开启状态作为离散变量,因此这是一个混合变量的非线性最优化问题。由于离散变量与连续变量的同时存在,求解极为不方便,最常用的方法是将该问题分作两级进行优化:一级优化是针对管网而言,目的在于求各水源的最佳供水量或最佳供水扬程;二级优化是在一级最优化的基础上,根据水源的具体情况,确定满意的水泵开启方案和水泵的调速比。采用以上方法可以在一定程度上降低求解的困难,但一级优化也是一个非线性的优化问题,求解起来相当麻烦,目前国内外最常用的方法是广义简约梯度法。广义简约梯度法虽属较优秀的约束非线性规划算法,根据作者在以往其他优化应用方面的研究,其重分析次数相当多。在本优化问题中水力计算是计算量的主体部分,由数值试验的经验知,在目前中等配置的微机上完成一个2000个左右节点的供水管网,一次水力计算需要10s左右,如果采用广义简约梯度法,需要反复迭代计算,花费的时间是相当可观的。由此可见采用广义简约梯度法实现

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