استفاده از الگوریتم زنبورها در بهره برداری بهینه از ایستگاه های پمپاژ سیستم های تامین آب

الگوریتم های الهام گرفته از رفتار زنبورهای عسل یکی از جدیدترین تکنیک های بهینه سازی می باشند. یکی از انواع نوظهور این الگوریتم ها الگوریتم جامعه زنبورهای عسل مصنوعی (ABC) است. امروزه با افزایش سرسام آور هزینه های انرژی مصرفی در ایستگاه-های پمپاژ، تعیین برنامه زمانی مناسب بهره برداری از پمپ های یک سامانه انتقال آب در جهت صرفه جویی در میزان هزینه انرژی به عنوان یک موضوع پژوهشی بسیار مورد توجه است. در بسیاری از ایستگاه های پمپاژ دستورالعمل خاصی برای بهره برداری از پمپ های موجود وجود ندارد و متصدی ایستگاه طبق تجربه و نیازی که به او اعلام می شود اقدام به روشن وخاموش کردن پمپ ها می نماید. این روش سنتی هزینه زائد بسیار زیادی را به سیستم تحمیل می کند. بنابراین علاوه بر طراحی صحیح ایستگاه های پمپاژ، بهره برداری از این ایستگاه ها نیز دارای اهمیت فوق العاده ای می باشد. مهم ترین عامل تاثیرگذار بر عملکرد سیستم های پمپاژ، نحوه عملکرد پمپ ها می باشد و حتی الامکان باید پمپ ها به گونه ای کار کنند که در حالت حداکثر راندمان خود فعال باشند.
در این پژوهش برنامه بهره برداری از یک پمپ به صورت رشته ای از مقادیر صفر و یکی به گونه ای تعریف شد که هر یک از خانه های این رشته وضعیت روشن یا خاموش بودن آن پمپ در یک دوره زمانی به خصوص را نشان دهد و مسئله تعیین برنامه بهره برداری بهینه پمپ ها به صورت مسئله تعیین بهترین رشته صفر و یکی کد شد. یک مدل بهینه سازی- شبیه سازی مبتنی بر الگوریتم جامعه زنبورهای مصنوعی صفر و یکی (BitABC) برای مسئله تعیین برنامه بهره برداری بهینه پمپ ها ارائه شد. در این مدل الگوریتم جامعه زنبورها در محیط MATLAB با بخش هیدرولیکی مدل EPANET به عنوان مرجعی از فرامین و اطلاعات تلفیق شد و سپس برای تعیین برنامه بهینه بهره برداری از سامانه انتقال آب شیراز استفاده گردید. بدین منظور در یک روز عادی برنامه بهینه بهره برداری از پمپ های این سامانه تعیین گردید. سپس حالت بهره برداری بهینه در این روز خاص با یک سناریوی بهره برداری غیر بهینه مورد مقایسه قرار گرفت. هزینه متوسط انرژی الکتریکی در این پژوهش برابر 275 ریال درنظر گرفته شد.
نتایج نشان داد که ضمن رعایت کلیه قیود مسئله، هزینه انرژی در حالت بهره برداری بهینه 32 درصد نسبت به بهره برداری کنونی کاهش داشت. همچنین استفاده از الگوریتم BitABC حدود 8 درصد باعث بهبود پاسخ بهینه روش الگوریتم PSO- با همسایگی کلی شد ولی هزینه پاسخ به دست آمده در این پژوهش از الگوریتم PSO با همسایگی موضعی حدود 2 درصد بیشتر است.
مقایسه برنامه بهینه بهره برداری استخراج شده با نتایج پژوهش های پیشین و همچنین شرایط بهره برداری عادی، توانایی مدل را نشان داد.