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2024年第4期
• 水源与饮用水保障 •
基于DQN 算法的泵站供水系统节能控制优化
作者：陈财会，张天，黄健康，金典，王卓悦，张小磊
作者单位：哈尔滨工业大学<深圳>土木与环境工程学院
引用本文：陈财会, 张天, 黄健康, 等.基于DQN 算法的泵站供水系统节能控制优化[J].净水技术, 2024, 43(4):60-67,127.
摘要：针对手动调节泵站中水泵运行的转速和启停会造成严重的能量浪费问题,引入基于深度Q 网络(deep Q-learning network,DQN)的强化学习算法,通过获取当前泵组运行的状态,自动优化水泵组工作时各个水泵的运行参数,在各个水泵均处于高效区的前提下,提高水泵组的整体效率。 对水泵组状态优化问题分别进行了数学描述和马尔可夫决策过程描述。 同时定义了水泵组运行时的状态空间、动作空间和即时奖励值,构建DQN 网络,并以深圳市M 水厂为算例,在由Gym 构建的自定义仿真环境中进行验证。 相较于人工调控,DQN 算法调控降低了8.84%的损失能耗,一年可节省吨水电耗达1.27×10-2 kW·h/t,实现了节能减排,具有良好的经济效能。 同时,DQN 算法可通过在线学习的方式适应供水环境的变化,具有自主性、实时性、可推广性等优点。
关键词：泵站供水，优化调度，DQN，算法，马尔可夫决策过程，节能减排
基金资助：深圳市可持续发展科技专项:二次供水水质安全保障与新型消毒副产物末端控制技术及设备研发(KCXFZ2020122 1173602008);哈尔滨工业大学(深圳)课程教学项目:“双碳”目标背景下专业课程教学设计与实践——以《泵与泵站》课程为例(HITSZERP21003)
