استفاده از الگوریتم زنبورها در بهره‌برداری بهینه از ایستگاه‌های پمپاژ سیستم‌های تأمین آب

سابقه و هدف: الگوریتم‌های الهام گرفته از رفتار زنبورهای عسل یکی از جدیدترین تکنیک‌های بهینه سازی می‌باشند. یکی از انواع نوظهور این الگوریتم‌ها الگوریتم جامعه زنبورهای عسل مصنوعی (ABC) است. امروزه با افزایش سرسام آور هزینه‌های انرژی مصرفی در ایستگاه-های پمپاژ، تعیین برنامه زمانی مناسب بهره‌برداری از پمپ‌های یک سامانه انتقال آب در جهت صرفه جویی در میزان هزینه انرژی به عنوان یک موضوع پژوهشی بسیار مورد توجه است. در بسیاری از ایستگاه‌های پمپاژ دستورالعمل خاصی برای بهره‌برداری از پمپ‌های موجود وجود ندارد و متصدی ایستگاه طبق تجربه و نیازی که به او اعلام می‌شود اقدام به روشن وخاموش کردن پمپ‌ها می‌نماید. این روش سنتی هزینه زائد بسیار زیادی را به سیستم تحمیل می‌کند. بنابراین علاوه بر طراحی صحیح ایستگاه‌های پمپاژ، بهره‌برداری از این ایستگاه‌ها نیز دارای اهمیت فوق‌العاده ای می‌باشد. مهم‌ترین عامل تأثیرگذار بر عملکرد سیستم‌های پمپاژ، نحوه عملکرد پمپ‌ها می‌باشد و حتی‌الامکان باید پمپ‌ها به گونه‌ای کار کنند که در حالت حداکثر راندمان خود فعال باشند. مواد و روش‌ها: در این پژوهش برنامه بهره‌ برداری از یک پمپ‌ به صورت رشته‌ای از مقادیر صفر و یکی به گونه‌ای تعریف شد که هر یک از خانه‌های این رشته وضعیت روشن یا خاموش بودن آن پمپ در یک دوره زمانی به خصوص را نشان ‌دهد و مسئله تعیین برنامه بهره‌برداری بهینه پمپ‌ها به صورت مسئله تعیین بهترین رشته صفر و یکی کد شد. یک مدل بهینه‌سازی- شبیه‌سازی مبتنی بر الگوریتم جامعه زنبورهای مصنوعی صفر و یکی (BitABC) برای مسئله تعیین برنامه بهره‌برداری بهینه پمپ‌ها 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 پمپ‌های 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. یافته‌ها: نتایج نشان داد که ضمن رعایت کلیه قیود مسئله، هزینه انرژی در حالت بهره‌برداری بهینه 32 درصد نسبت به بهره‌برداری 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. نتیجه‌گیری: مقایسه برنامه ‌بهینه بهره‌برداری استخراج شده با نتایج پژوهش‌های پیشین و همچنین شرایط بهره برداری عادی، توانایی مدل را نشان داد.