极小降压空间下城市供水管网的DMA分区方法

在实施独立计量区域（DMA）分区时关闭边界阀门会造成管网中局部压力不满足管网规定最小服务水压.针对上述问题,以谱聚类算法分区后边界管段(BPs)的数量及其平均体积流量、管径和长度作为目标函数,通过MATLAB中的函数gamultiobj得到最优分区BPs.设置一系列不同的最小服务水压并将它们作为约束条件,以分区后节点平均水龄和分区成本为目标函数,经gamultiobj优化计算得到Pareto最优解,根据解的情况确定BPs上设备的最优布置方案.采用模拟退火算法找出最佳管段更换方案,使得管网水压满足要求.以仅有0.09 m降压空间的Modena管网为例,采用本研究方法,在顺利完成分区的基础上还使分区后大体积流量用户和管网末梢用户的水质得到改善.该方法可以实现极小降压空间下管网的DMA分区,且在分区后仍能保证管网正常运行.     

基于剩余能量熵的供水管网可靠性优化设计

针对供水管网(WDS)的可靠性优化设计问题, 提出将剩余能量熵作为可靠性度量指标,建立以剩余能量熵最大化、以管网建造年费用和运行费用最小化为设计目标的多目标优化模型.结合一典型管网算例,应用非支配排序遗传算法-II（NSGA-II）并引入诱导变异算子求解该模型,给出设计目标间的Pareto前沿面.优化结果表明,成本和采用剩余能量熵描述的可靠性指标得到了显著的优化,诱导变异算子的引入大大加快了种群向目标解域的收敛速度.在解集中,将剩余能量熵与Vaabel提出的剩余能量因子和Todini提出的恢复力指标进行比较.比较结果显示,剩余能量熵与剩余能量因子、恢复力指标均存在很好的正相关关系,证实了以剩余能量熵作为可靠性指标的可行性.通过比较管网在各管段依次发生故障时的剩余能量熵和流量熵,发现剩余能量比流量熵更能够灵敏地反映故障工况,表明基于剩余能量熵指标设计的管网更能够提高管网应对故障的能力.     

供水管网状态估计及其在西安市供水管网中的应用

提出了修正的最小权重平方和状态估计数学模型，用简约梯度法求解，用于给水管网的状态模拟．估计的参数是所有的节点水压，测量参数是各水源供水量、部分节点水压和管段流量，并且所有管段摩阻也是已知的．这一状态估计方法的最主要的特点是，测量参数的数量远远小于估计参数的数量，而且允许测量参数存在误差．将这一方法应用在西安市给水管网，结果表明，估计的节点水压的精度较高，能满足管网模拟的要求．     

我国城市供水管网规划改扩建研究探析

供水管网规划改扩建是解决目前存在的供水管网严重老化、漏损率高、局部地区供水压力低、供水安全性差等问题的有效办法.合理地进行管网改扩建规划对节约投资、降低供水能耗、提高投资效益有重要意义,面对不同的供水需求,供水管网存在的问题越来越突出,亟需通过改扩建规划来解决.结合供水管网规划改扩建应用需求案例,通过展望多种供水管网规...     

含光伏发电与储能的配电网基于源—网—荷互动模式下电压安全最优控制策略

针对光伏发电与储能设备大量接入配电网,考虑多种电压无功资源协调的电压最优控制问题,该文研究“源-网-荷”互动模式下的含光伏发电与储能配电网最优电压控制策略。采用LQR理论,建立含光伏发电与储能配电网最优电压控制模型,并针对含光伏发电与储能配电网稳态运行点多变且模型和参数信息不完整或不精确的情况,引入ADP算法设计最优控制策略的在线计算方法。算例仿真表明,基于ADP的最优电压控制策略可以在配电网和分布式光伏的不同运行情况下取得良好的电压改善效果。因此该方法适用于电力系统在线控制应用。     

DSTATCOM配置与整定的多目标协调优化

配电网具有供电半径长、结构复杂的固有特征,强波动性负荷以及分布式电源的增加进一步加剧了配电网潮流的不确定性,恶化配电网的电压质量,因此有必要合理配置DSTATCOM以提升配电网经济效益、保证电压质量,进而提高对分布式电源的消纳能力。提出一种配电网DSTATCOM配置与整定的多目标协调优化方法,在优化配置过程中考虑DSTATCOM的运行与参数整定问题。优化模型涉及系统网损电量、设备总投资、设备闲置率以及DG弃发电量等多个目标,基于NSGA-II求取帕累托解集并运用带权理想点法进行决策,其突出特点在于能够综合考虑DSTATCOM的配置与运行,通过IEEE33节点算例验证了该方法的有效性。     

正交多智能体算法求解管网直接优化调度模型

针对传统遗传算法存在高维空间寻优能力较差的问题,提出采用正交多智能体算法求解管网直接优化调度模型.对智能体的随机初始种群进行正交操作,得到较优初始种群,通过智能体的竞争和自学习,找到较优解.结果表明:与正交自适应遗传算法相比,正交多智能体算法具有更强全局搜索能力和更快寻优速度,并且正交多智能体算法优化方案较大提高了水泵运行效率,可节电2.96%.     

工业给水系统可靠性分析与设计研究

通过对给水管网水力计算分析、管网优化设计和可靠性设计的研究与探讨,提出了给水系统可靠性设计的数学模型和解法,为工业给水管网依据可靠性要求设计和改建扩建提供了途径．     

功能耦合的城市水电网络抗震韧性分析方法

水电网络作为城市基础设施的重要组成部分,在城市日常运行中承担着为城市居民生产生活供水供电的重要任务,一旦在地震中遭受破坏,将会对城市的应急救援、火场消防、医疗保障等产生显著的影响,为此应充分保障其抗震韧性。为实现对具有高度功能耦合特性的水电网络进行抗震韧性分析,提出一项基于网络流理论的耦合水电网络抗震韧性分析方法。该方法首先建立水电系统协同恢复的优化目标函数,同时根据网络流方法,建立水电系统地震灾后功能恢复过程中的约束条件,通过混合整数规划方法并基于Gurobi求解器进行求解。该方法一方面可以有效地评估各网络不同部分的抗震性能,另一方面又能够根据既有维修资源,合理安排维修任务,实现耦合系统的最优恢复。研究结果表明：由于水电网络构件物理破坏的不确定性,其恢复过程呈现显著的离散性,且这种离散性随时间变化而变化;从平均意义上来看,电网比水网表现出更快的恢复速度。     

基于CMAC神经网络的配网重构模型

为使配电网的有功功率损失最小化,提出了一种基于小脑模型关节控制器(cerebellar model articulation controller,CMAC)神经网络配电网重构模型.借助于CMAC神经网络输入和输出之间的非线性映射关系和泛化能力,来建立变化的负荷水平与最优化网络拓扑之间的对应关系,即网络重构.还将该模型与基于BP网络的配网重构模型进行比较.经算例表明,模型可以快速地给出重构的结果,适合大型配电网使用.     

三相流环状集输管网运行费用优化研究

实际生产过程中要保证安全混输就不能一味降低掺水量、温度或压力,需要注意他们之间的匹配关系,综合分析掺水量、温度和压力对总运行费用的影响。三相流环状集输管网运行费用的研究是通过环状集输管网的物理模型、管内油气水三相流之间的温降模型,建立以降低管道运行费用为目标函数的数学模型。分析了掺水量、温度和压力与总运行费用之间的变化关系,找到了掺水量为影响运行费用的主要因素,掺水温度次之,掺水压力影响最小,而且得到管道总运行费用的最优方案。     

基于集中式信息系统的主动配电网鲁棒优化调度

为了适应配电网从被动受电向主动供电角色的转化,提出基于集中式信息系统的主动配电网鲁棒优化调度策略。采用交流潮流模型描述配电网的功率平衡关系,计及无功注入的调节作用,建立两阶段电能与备用联合调度模型;应用鲁棒优化技术,构建可再生能源发电出力的不确定性集合;将高维、非凸的最优化问题转化为凸问题,以保证最优解的性能。对算例系统进行仿真计算,结果表明资源的优化调度提高主动配电网的灵活性,所提出的鲁棒优化调度策略能够增强主动配电网对间歇性可再生能源发电的容纳能力。     

路径重链接的GRASP最优化无线自组织网络能耗

针对无线自组织网络的能耗和容错问题,提出了一种基于路径重链接的贪婪随机自适应搜索程序(GRASP)启发式算法.首先,通过构建双连通图使得任意2个连通的节点之间至少有2条通信路径,从而提高容错能力;然后,在双连通网络的基础上,利用对功率的操作进行局部搜索,找出功率分配的最优值,从而达到优化整个网络能耗的目的.在随机生成的非对称测试问题上的仿真实验结果表明,相比MST-aug算法和贪婪算法,提出的算法在欧氏实例中的总能耗分别降低了37.85%、5.39%,在随机实例中的总能耗分别降低了74.63%、3.15%,且明显降低了边干扰和节点干扰,适用于故障容错需求较高的无线自组织网络环境.     

银川市供水管网水力数学模型的建立及应用

根据水力学和数学原理,利用现代化的信息技术建立与实际运行管网系统特征相符的供水管网水力模型．该模型能够对现有管网的水力运行状态进行多工况模拟,对供水管网改建、扩建方案的合理性进行评价,为银川市供水管网的运营、管理提供参考．实践证明,该系统对银川市自来水总公司的管网运行管理起到积极作用,是解决目前银川市供水系统中突出问题的根本方法,也是该公司科学化管理的必行之路,是实现节能降耗的有效途径．     

基于管线对偶图模型的供水管网可靠性分析

为了利用复杂网络理论对供水管网进行结构测度和鲁棒性分析,提出一个新的管网模型——管线对偶图模型.该模型将顺序相连、无大角度转折的同口径同材质管段序列看作统一实体,即管线.将管线抽象为节点,两相交管线对应的节点用边相连,由此形成的无向图即为管线对偶图.使用这一模型对3个城市的供水管网进行结构测度,结果显示,管线对偶图具有明显的无标度特性.利用无标度网络鲁棒性分析方法中的模拟攻击方法,使用3种攻击策略进行实验.结果表明,管网在不同攻击策略下结构变化规律呈现较强的相似性,都会经过初始期、分裂期和崩溃期3个阶段;不同的攻击策略下供水管网进入分裂期和崩溃期的进程差异明显;基于节点度的攻击策略对管网的影响最大,基于节点介数中心性其次,随机攻击对管网的影响最小,高度连接的管线是供水管网中关键和脆弱的部分.对结构测度和模拟攻击的结果进行分析,发现谱隙和进入分裂期的去点率可作为衡量供水管网可靠性的重要指标.针对管线对偶图模型提出的可靠性分析方法可以用于指导供水管网的设计和运维.     

井群供水管网优化方法

井群供水管网的规划设计需要考虑井中的动水位变化的条件和水泵的性能以及供水压力的影响,因此问题较为复杂．为减轻工程技术人员的计算量,提高其规划设计水平,研究了井群供水管网的优化方法．给出了确定集水管最优管径和井群供水管网水力计算的公式。并以山东省某市井群供水实际资料为例,进行了有关计算,确定了管径、布置了管网、选定了水泵型号．     

供水塑料管道漏失模型及相机压力管理应用

为了精确模拟城市供水塑料管道的物理漏失流量,基于塑料材质黏弹性理论中漏口面积随压力延时变化的机制与孔口出流模型,构建与管道材质、管道内压力、漏口面积和时间有关的供水塑料管道漏失模型.仿照经济学领域中的相机调控,提出相机压力管理方法,以选择更合适的调压策略,实现更精细化的压力管理.采用MATLAB编写粒子群优化算法,调用EPANET 2.2压力驱动水力分析功能,求解供水塑料管道漏失模型,得到各时刻减压阀后压力最优设定值,制定相机调压策略.分别使用传统压力管理方案和相机压力管理方案,在南方沿海某小区进行压力管理实验.研究结果表明,在使用相机压力管理方案后,漏损率降幅为56.0%,效果优于传统压力管理方案,验证了基于供水塑料管道漏失模型制定相机压力管理策略的合理性和可行性.     

基于MATLAB的给水管网可视化模型和仿真计算

探讨并建立了具有用户图形界面（GUI）的任意形状给水管网的可视化微观计算模型。在Matlab平台下，使管网建模、经济管径确定、平差计算、数据存取和结果分析达到一体化。由于引入Matlab可视化计算思想及其工具箱，使管网的计算和程序的编制过程得到简化，提高了工作效率。     

城市供水系统两级优化调度的宏观模型研究

在简略阐述净水厂的优化调度模型应针对具体供水系统特征建立的观点后，着重说明了应用前馈神经网络理论建立反映供水系统管网工况的宏观模型新方法，并以沈阳市供水系统为基础提出了两级优化调度数学模型。实例计算与分析结果表明，优化后的调度方案不仅能显著提高各供水二泵站的运行效率，而且可节省电耗约３６％。     

天然气管网经济效益研究与系统设计

我国天然气管网已经形成全国性供气网络,管网在保证全国供气的可靠性与连续性等方面具有重要意义。然而,管网存在诸多问题有待解决:天然气调度复杂、输配任务繁重;管网进出气点、分输点、管线、输配气场站数量众多;管径规格、压力等级差异大,现有调配制度仍以进出气平衡为主要标准,未能充分考虑用户、输气效益等问题。因此,研究了各管网公司管输费计算、最佳输气路线计算,并引入改进的单纯型法优化现有输气方案,同时开发出了相应软件便于工作人员使用,为该管网安全可靠经济的输气性运营提供支撑。