Резервуары и узлы хранения
Last updated
Last updated
description: На этой странице описывается поведение и конфигурация узлов резервуара Pywr в WaterStrategy.
На резервуарные и складские узлы назначены штрафы (затраты) за распределение. Отрицательная стоимость означает, что резервуар будет накапливать воду, а положительная стоимость означает, что резервуар будет выпускать воду. Штрафы за распределение могут быть постоянными (постоянные параметры) или профилями (ежемесячно, ежедневно, еженедельно), которые меняются в зависимости от времени. Кроме того, штрафы за распределение могут иметь разные уровни, определяемые различными контрольными кривыми в зависимости от объема резервуара. Несмотря на штрафы за распределение воды в резервуарах и хранилищах, выбросы из этих узлов приведут к сбалансированию затрат в системе с учетом штрафов за распределение воды из нижестоящих узлов.
Представлены следующие различные примеры.
Постоянный штраф за распределение
В этом примере константные значения будут использоваться в качестве штрафов за распределение для разных узлов сети. На рис. 1 показана простая сеть, состоящая из узлов водосбора, хранения, спроса и розеток.
Рисунок 1. Простая модель Pywr, реализованная в WaterStrategy
Водосборный узел включает временной ряд притока, показанный на рисунке 2. Максимальная пропускная способность storage node составляет 2000000 Мм3, а потребность узла спроса — 92 мм3/день.
Рисунок 2 Временные ряды притоков, связанные с водосборным узлом
В этой простой сети предусмотрено два штрафа за распределение узлов хранения и узлов спроса. Штраф за выделение ресурсов для storage node составляет -5, а для узла спроса — -10. На рисунке 3 показан смоделированный объем storage node и пополнение запасов в узле спроса.
Рисунок 3. Смоделированный объем storage node и объем подачи воды в узел спроса. Штраф за распределение запасов = -5, штраф за распределение спроса = -10
На рис. 3 показано, что потребность в 92 мм3/день всегда удовлетворяется во время моделирования. Это связано с тем, что штраф за распределение ресурсов узла спроса выше, чем штраф на storage node. Аналогичным образом, если штраф за распределение ресурсов по storage node не будет установлен, результаты будут такими же, как на рисунке 3. Теперь, если штрафы за распределение будут отменены, то есть штраф за распределение запасов составит -10, а штраф за распределение спроса — -5, storage node сохранит воду, а предложение на узел спроса не будет (рис. 4).
Рисунок 4. Смоделированный объем storage node и объем подачи воды в узел спроса. Штраф за распределение запасов = -10, штраф за распределение спроса = -5
Штраф за распределение профиля
В этом примере ежемесячный профиль будет использоваться в качестве штрафа за распределение storage node (рис. 5) и постоянного штрафа за распределение в размере -10 для узла спроса. На рисунке 1 показано использование параметра Pywr MonthlyProfileParameter. Таким же образом можно использовать любой другой параметр профиля Pywr.
Рисунок 5 Ежемесячный штраф за распределение профиля.
С мая по сентябрь штраф за распределение средств меньше штрафа в узле спроса, в результате чего storage node освобождались только в те месяцы, чтобы удовлетворить спрос (см. рис. 6).
Рисунок 6. Моделирование объема storage node и объема подачи воды в узел спроса с использованием параметра «Ежемесячный профиль»
Узлы с равными штрафами за распределение
Как отмечается в разделе 1.1, штрафы за распределение используются для отражения приоритетов поставок в сети. В случае нехватки воды и наличия двух или нескольких узлов с одинаковым приоритетом невозможно обеспечить пропорциональное снабжение, используя равные штрафы за распределение воды. На рис. 7 показан пример нехватки воды в сети с двумя узлами спроса с одинаковым спросом и приоритетами.
Рисунок 7 Простая модель Pywr, реализованная в WaterStrategy с равными штрафами за распределение
Если мы запустим сеть, показанную на рис. 7, мы не получим равного предложения на узлы Demand 1 и 2 (рис. 8), поскольку это будет зависеть от решения решателем проблемы распределения воды. В примере, показанном на рис. 7, механизм расчета выделяет узлу Demand 2 больше воды, как показано на рисунке 8.
Рисунок 8. Узлы водоснабжения по требованию с равными приоритетами распределения.
Хотя использование штрафов за равное распределение невозможно обеспечить равное предложение, в WaterStrategy можно использовать «AggregatedNode» для достижения желаемого режима пропорционального распределения воды в случае нехватки воды (см. рис. 9).
Рисунок 9 Простая модель Pywr, реализованная в WaterStrategy с равными штрафами за распределение с использованием «AggragtedNode»
В этом случае в атрибуте «nodes» в «AggregatedNode» пользователю необходимо ввести узлы с равным штрафом за распределение, а в атрибуте «факторы» ввести требуемое соотношение предложения между узлами, например, при равном соотношении предложения в двух узлах коэффициенты должны\ [__1234567890__5, __1234567890__5], см. рисунок __12345690__5 2.
Рисунок 10. Атрибут узлов и факторов в агрегированном узле.
Обратите внимание, что «AggregatedNode» не подключен ни к одному узлу в сети (рис. 9). Если мы запустим эту новую сеть, мы получим одинаковое водоснабжение для узлов Demand 1 и 2 (см. рис. 11).
Рисунок 11. Узлы водоснабжения по требованию с равными приоритетами распределения и агрегированный узел.
У Pywr нет явного узла для моделирования гидроэлектростанции. В качестве альтернативы пользователи могут комбинировать узел «Link», параметр Pywr и регистратор для моделирования гидроэлектростанции. Параметр может быть «параметром HydroPowerTargetParameter», а регистратором — «HydroPowerRecorder». Целевой параметр гидроэнергетики — это параметр, используемый для расчета расхода, необходимого для достижения определенного целевого показателя производства гидроэлектроэнергии. Его предполагается использовать на узле, представляющем собой турбину, где на каждом этапе требуется выполнение определенного производственного задания. Регистратор гидроэлектроэнергии рассчитывает и сохраняет выработку электроэнергии с использованием уравнения гидроэнергии. Этот регистратор на каждом временном этапе сохраняет массив выработанной гидроэнергии. Для облегчения взаимодействия пользователей с Pywr в WaterStrategy предусмотрен узел «Турбина», на котором представлен интерфейс (рис. 12) для ввода информации о гидроэлектростанции и внутреннего создания параметров «HydroPowerTargetParameter» и «HydroPowerRecorder».
Рисунок 12. Интерфейс в WaterStrategy для ввода технических данных для узлов Turbine.
Гидроэлектростанции в водохранилищах или речных гидроэлектростанциях можно смоделировать в WaterStrategy с использованием узла «Турбина». Единственное отличие состоит в том, что для гидроэлектростанций водохранилищ необходимо определить значение storage node для гидроэлектростанций, учитывающих изменение уровня воды в водохранилище при расчете мощности. Напор для расчета мощности рассчитывается исходя из заданной высоты воды в «хранилище\»_узел» и «турбина_значения «высота». Если задано значение storage node с высотой воды, то напор представляет собой разницу высот между водой и турбиной. Если параметр высоты воды равен «Нет», то головка — это просто высота турбины.
