Совершенствование методов адаптивного управления энергетическими и гидравлическими режимами работы насосных станций на основе прогнозирования водопотребления в условиях изменения климата
Ключевые слова:
изменение климата, водопотребление, насосная станция, прогнозирование, адаптивное управление, гидравлический режим, энергетическая эффективностьАннотация
В условиях изменения климата суточная и сезонная изменчивость водопотребления снижает эффективность управления насосными станциями по фиксированному графику. Предложен прогнозно-адаптивный метод, преобразующий краткосрочный прогноз спроса в требуемые задания расхода и напора и совместно выбирающий комбинацию насосов, частоту вращения и продолжительность работы. Критерий управления представлен многокритериальной целевой функцией, включающей удельное потребление электроэнергии, отклонения расхода и напора, а также число пусков агрегатов. Учитываются ограничения по расходу, давлению, частоте, уровню резервуара, кавитационному запасу и числу пусков. Для модельной станции с двумя насосами мощностью 11 кВт приведён воспроизводимый расчётно-демонстрационный сценарий. Полученные значения не интерпретируются как результаты натурного эксперимента; они подтверждают логическую работоспособность замкнутого контура мониторинг, прогноз, гидравлическое задание, энергетическая оптимизация –управление
Библиографические ссылки
IPCC. Climate Change 2023: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Geneva, 2023.
UNESCO. The United Nations World Water Development Report 2024: Water for Prosperity and Peace. Paris: UNESCO, 2024.
Allen R.G., Pereira L.S., Raes D., Smith M. Crop Evapotranspiration: Guidelines for Computing Crop Water Requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper 56. Rome: FAO, 1998.
Hydraulic Institute, Europump, U.S. Department of Energy. Variable Speed Pumping: A Guide to Successful Applications. Oxford: Elsevier, 2004.
U.S. Department of Energy. Improving Pumping System Performance: A Sourcebook for Industry. 2nd ed. Washington, DC, 2006.
ISO 9906:2012. Rotodynamic Pumps — Hydraulic Performance Acceptance Tests — Grades 1, 2 and 3. Geneva: International Organization for Standardization, 2012.
Gülich J.F. Centrifugal Pumps. 3rd ed. Berlin: Springer, 2014.
Karassik I.J., Messina J.P., Cooper P., Heald C.C. Pump Handbook. 4th ed. New York: McGraw-Hill, 2008.
ISO 50001:2018. Energy Management Systems — Requirements with Guidance for Use. Geneva: International Organization for Standardization, 2018.
ASME EA-2-2009. Energy Assessment for Pumping Systems. New York: American Society of Mechanical Engineers, 2009.
Sanks R.L., Tchobanoglous G., Bosserman B.E., Jones G.M. Pumping Station Design. 3rd ed. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2008.
Walski T.M., Chase D.V., Savic D.A., Grayman W., Beckwith S., Koelle E. Advanced Water Distribution Modeling and Management. Waterbury: Haestad Press, 2003.
Rossman L.A., Woo H., Tryby M., Shang F., Janke R., Haxton T. EPANET 2.2 User Manual. Washington, DC: U.S. Environmental Protection Agency, 2020.
Shankar A., Umashankar S., Paramasivam S., Hanigovszki N. A comprehensive review on energy efficiency enhancement initiatives in centrifugal pumping system. Applied Energy. 2016. Vol. 181. P. 495–513.
Coelho B., Andrade-Campos A. Efficiency achievement in water supply systems — A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014. Vol. 30. P. 59–84.
Giustolisi O., Laucelli D., Berardi L. Operational optimization: water losses versus energy costs. Journal of Hydraulic Engineering. 2013. Vol. 139, No. 4. P. 410–423.
Bene J.G., Selek I., Hős C. Neutral search technique for short-term pump schedule optimization. Journal of Water Resources Planning and Management. 2010. Vol. 136, No. 1. P. 133–137.
Moreira D.F., Ramos H.M. Energy cost optimization in a water supply system case study. Journal of Energy. 2013. Vol. 2013. Article ID 620698.
Niknam A., Zare H.K., Hosseininasab H., Mostafaeipour A., Herrera M. A Critical Review of Short-Term Water Demand Forecasting Tools—What Method Should I Use? Sustainability. 2022. Vol. 14, No. 9. Article 5412. DOI: 10.3390/su14095412.
Ghannam S., Salman A., Elkhatib H. Short-term water demand forecasting: a review. Urban Water Journal. 2024. DOI: 10.1080/13241583.2024.2350102.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
