南水北调东线源头泵站站内优化运行方法研究

【作者】 程吉林； 张仁田； 龚懿； 张礼华； 朱红耕； 邓东升； 冯旭松； 仇锦先；

【机构】 扬州大学； 江苏省水利勘测设计研究院有限公司； 南水北调东线江苏水源有限责任公司；

【摘要】 本文以国家南水北调东线工程源头泵站江都四站为例,系统提出了单机组优化运行(叶片全调节、变频变速、叶片全调节与变频变速组合运行)和站内多机组优化运行数学模型及其求解方法,可丰富和发展跨流域调水泵机组优化运行理论。主要研究内容包括:单机组叶片全调节优化、变频变速优化运行数学模型,采用动态规划方法求解;单机组叶片全调节与变频组合优化运行数学模型,采用各时段叶片安放角试验选优,机组转速动态规划优化的组合优化方法;站内多机组优化运行数学模型,采用叶片安放角试验选优,机组开机台数线性整数规划的组合优化方法。在南水北调东线源头泵站水位变幅(年内日均扬程3.8m～7.8m,站下长江日均潮差1.2m)情况下,以峰谷与非峰谷电价、不同日均扬程与提水总量,对模型进行了优化分析,获得以下结论:(1)泵站叶片全调节优化运行与定角恒速运行相比,不管是否实行峰谷电价,叶片调节优化运行效益明显;相反的是泵站变频变速与定角恒速运行相比,不管是否实行峰谷电价,满负荷工作时,变频变速优化运行带来的效益不足于抵消变频装置的耗损;只有在南水北调东线洪泽湖、骆马湖等实行河湖调度,闲时泵站调水补库的运行方式,部分负荷工作时,变频变速效益才能得以充分发挥。以上两种优化运行方式,均表现为提水负荷越小,效益越显著。(2)组合优化运行(叶片全调节与变频变速)与叶片调节优化运行相比,无论实行峰谷电价与否,在高扬程段(日均扬程大于6.8m)变频带来的效益均不能补偿变频器产生的损耗;由于南水北调东线源头泵站为叶片可调机组,所以在其扬程变幅范围内,从经济可行性而言,没有必要安装变频设备,不需进行叶片调节与变速组合优化运行。(3)江都四站站内多机组最优运行方式为叶片全调节优化运行,采用该运行方式效益明显。峰谷电价、不同负荷工作时,叶片全调节优化运行与定角恒速相比,不开机均在高电价时段;开机时,基本上是高电价对应于叶片安放角小、开机台数少,低电价对应于叶片安放角大、开机台数多;此时影响优化运行结果的最主要因素是各时段的电价,而不是时均扬程。非峰谷电价、不同负荷工作时,不开机均在高扬程时段;开机时基本上是高扬程对应于叶片安放角小、开机台数少,低扬程对应于叶片安放角大、开机台数多。更多还原