跨流域调水泵站（群）运行系统优化理论与方法研究项目摘要

由于全球能源、水资源日益稀缺，跨流域调水泵站（群）运行系统优化已成为相关学科关注的热点。目前，国内外关于跨流域调水系统优化理论与方法的研究主要集中在水资源优化配置、水生态环境等方面，也有不少学者对跨流域调水泵站（群）的运行系统优化方法开展了研究，但在构建各类优化模型时均作了大量简化。课题组拟在总结前人工作的基础上，采用复杂系统优化理论，开展跨流域调水泵站（群）运行系统优化理论与方法研究。拟通过国家南水北调东线工程江苏段的部分典型泵站（群）优化运行分析，提出一整套适用于一般跨流域调水泵站（群）的单机组、站内、站群运行优化数学模型与求解方法，丰富和发展跨流域调水泵站（群）运行复杂系统优化理论，为此类系统的优化调度决策支持系统开发提供技术支撑。开展该项目的研究，对我国2万多座大中型泵站的优化运行具有巨大的潜在经济价值。

以南水北调东线工程江苏境内典型泵站为例，开展了单机组、泵站多机组、并联站群、梯级站群优化运行数学模型及其求解方法研究。为南水北调东线大型泵站(群)的改造和优化运行提供理论依据；同时，可丰富和发展跨流域调水泵机组的优化运行理论。 （1）首次系统提出了泵站单机组、多机组、并联泵站（群）、梯级泵站（群）优化运行模型及求解等一整套优化理论方法。 ① 针对单机组叶片全调节、变频变速、叶片全调节与变频变速组合日优化运行模型，提出了一整套单机组优化运行的动态规划、试验选优方法。 ② 提出了泵站同型号、不同型号多机组叶片全调节（或变频变速）优化运行的试验-线性整数规划、分解-动态规划聚合等优化方法。 ③ 提出了泵站多机组叶片全调节与变频变速组合优化运行下基于动态规划逐次逼近的大系统分解-动态规划聚合方法。 ④ 提出了并联泵站（群）日优化运行的大系统分解-动态规划聚合、大系统二级分解-动态规划聚合等优化方法。 ⑤ 针对梯级泵站（群），采用并联泵站（群）优化运行模型与级间输水渠道一维非恒定流模拟相结合，提出了上下梯级泵站提水扬程与泵站运行的综合优化方法。 （2）首次获得了在南水北调东线工程源头泵站扬程变幅范围内，从能耗分析角度，叶片全调节优化方式与变频变速优化方式的适用范围。 （3）针对受潮汐影响的泵站，考虑峰谷电价，开展了最优开机时刻研究，获得了月内每日最优开机时刻的分布规律。 （4）选取典型泵站，获得不同日均扬程、不同提水负荷下江都四站、淮安四站、淮阴三站、江都一站~江都四站并联站群、淮安一、二、四站并联站群、淮阴一、三站并联站群的一系列日优化运行方案。 （5）发表学术论文16篇，其中EI收录11篇；完成博士论文3篇。 2100433B

《大中型灌排泵站节能运行技术研究》在“大中型排灌泵站改造与高效运行关键技术及设备”课题研究的基础上，分析研究了我国大中型排灌泵站更新改造与安全高效运行技术，重点研究内容包括离心泵三维数字化水力优化设计、宽运行范围轴流泵水力模型开发与应用、低扬程泵站进水流道数字化设计、轴（混）流泵机组工况调节、大型低扬程水泵的优化选型、大型灌排泵站多目标优化选型技术、泵站（群）优化调度理论及应用、泵站改造与运行标准体系研究以及大中型灌排泵站节能技术综合示范应用等。

运用新兴分形分维理论对大中形输水工程线路优化开展探索研究；在对大中型输水工程线路已定情况下，对工程系统（综合考虑各渠段、梯级泵站和其它工程的规划和主要设计参数）的优化理论开展研究。开拓性地提出关于线路和工程系统优化规划设计的基本理论和方法；该理论对其它工程线路规划和复杂定笥定量混合系统决策具有重要学术和经济价值。 2100433B

本书对流域梯级水电站群运行管理模式，梯级水电站群快速联合优化运行理论、方法、应用进行了系统研究与分析，既有理论上的创新，又具有很强的实用性和可操作性，是我国开展流域梯级水电站群联合运行研究与应用的重要成果，并会对我国流域梯级水电站群联合运行的推动发挥重要作用。