Algemene beschrijving
Waterschap Noorderzijlvest beheert een watersysteem dat bestaat uit polders en vrij afwaterend gebied lozend op verschillende boezemsystemen. Vanuit deze boezemsystemen wordt overtollig water afgevoerd naar de Waddenzee. Bij het waterschap draait reeds een sturingadviesmodule voor de boezemgemalen en spuisluizen, die zo goed mogelijk anticipeert op verwachte neerslag, spuimogelijkheden alsook beperking van energiegebruik.
De wens is nu om deze RTC module uit te breiden tot en met de polders, dus inclusief de poldergemalen, zodat er één systeem ontstaat van optimaliseren van systeem van achter in de polders tot het lozen vanuit de boezem. Dit systeem moet niet alleen gericht zijn op het optimaal functioneren van het watersysteem en de kunstwerken, maar ook op droogteproblematiek, inlaten/doorvoeren naar buurwaterschappen en reductie energiegebruik.
Wensen – in het algemeen - zijn:
- Beperken van schade in geval van (dreigende) wateroverlast
- Niet alleen van de boezem(gemalen) maar ook polder(gemalen)
- Een optimale inzet van de kunstwerken op totaal systeemniveau (dus zowel boezem als tot achter in de polders) berekent
- Windeffecten op de boezem
- Meenemen van onzekerheid in de weersverwachtingen
- Inzicht in het waarom van de gewenste sturingsactie (geen black-box)
- Energie-efficiënte aansturing van gemalen
Aanpak
In de pilot zullen we het bestaande RTC-Tools model (gebaseerd op RTC-Tools versie 1.4) omzetten naar een RTC-Tools 2.0 model. In dit overgezette model zullen vervolgens de nieuwe elementen worden toegevoegd. Bij het bouwen van het nieuwe RTC-tools model wordt gebruik gemaakt van de nieuwe ontwikkelingen en functionaliteiten die momenteel worden onderzocht en geïmplementeerd in RTC-tools. Als zodanig vormt deze pilot dan ook een goede case om ervaringen in het gebruik van de nieuwe functionaliteiten op te doen.
De werkzaamheden in de pilot zijn:
- Inventarisatie van gegevens, met name de nieuwe gegevens van de polders
- Bestaande modellen
- Meetreeksen voor kalibratie
- Profielen, kunstwerken etc
- Bouw RTC-tools hydraulisch model (in simulatiemode)
- van de boezem, inclusief kunstwerken
- kalibratie en verificatie
- Bouw van optimalisatiemodel, dat bestaat uit hydraulisch model + definiëren van doelfuncties. Dit onderdeel vormt de kern van het project.
- Toepassing van multi-objective optimalisatie voor waterveiligheid, doorspoelen en energiegebruik
- Toepassing van treebased optimalisatie, op basis van het in september 2016 voor R&D toepassingen door KNMI ter beschikking te stellen product GLAMEPS.
- Toepassing van mixed-integer optimalisatie.
- Implementatie nieuwe rtctools en fews features, zoals tabular view van rtc csv uitvoerfiles (met dan ook begrijpelijke ID in de objective termen, zodat RTCtools minder een black box is) waarmee door middel van een tweetal workshops met peilbeheerders ontwerp en realisatie plaatsvindt.
- Testen in bureauopstelling voor een aantal scenario’s
- Afstemming met WABIS (ontwerp en realisatie van communicatie)
- Pre-operationeel draaien in FEWS testomgeving
- Oplevering in operationele FEWS versie
- Documentatie
- Regelmatig voortgangsoverleg maar vooral inhoudelijke overleggen over watersysteem en modelvorming.
Wat betreft de koppeling met WABIS en de aansturing van de poldergemalen is het nu het idee om hierbij de volgende aanpak te hanteren. Elk gemaal (aangestuurd vanuit de PLC of WABIS, na te bepalen) volgt één van de volgende strategieën, met bijbehorende aan/afslagpeilen:
- Voormalen
- Vasthouden
- Maalstop
- Laag energietarief
- Hoog energietarief
Deze strategieën worden toegepast in zomer- en wintersituaties met bijbehorende streefpeilen en de soepele overgang (in bijv. 10 dagen) op aangeven van de peilbeheerder.
Vanuit de RTC module en FEWS wordt bepaald welke strategie elk individueel gemaal moet volgen, maar wordt niet continu het debietsetpoint van het gemaal zelf bepaald noch het gemaal actief aan- of uitgezet. Dit volgt automatisch uit het navolgen van de strategie door de PLC. Hiermee is een hoogfrequente verbinding tussen FEWS en gemaal minder noodzakelijk en minder kritisch.
Planning
De totale doorlooptijd van dit project hangt af van de beschikbaarheid van nieuwe functionaliteit in RTC-tools. Op dit moment is binnen RTC-tools de functionaliteit voor multi-objective en treebased optimalisatie reeds beschikbaar gekomen. Dat vormt dus slechts een beperkt risico. De grootste ontwikkeling wordt gevormd door de mixed-integer optimalisatie en die vormt dan ook meteen het grootste risico in de planning. Aan de andere kant is dit onderdeel het minst cruciaal: immers, de huidige continue optimalisatie werkt ook, alhoewel minder snel en minder robuust.
Duidelijk is dat de bouw van het hydraulisch model een eerste belangrijke en ook verder onafhankelijke stap is. Die zal circa 3 maanden kosten. De bouw van het optimalisatiemodel en vervolgens het tunen van het model voor de verschillende nieuwe type optimalisatievariabelen zal sterk afhankelijk zijn van de ervaring die we opdoen gaandeweg het verloop van het project. Dit onderdeel is vanuit TKI gezien precies het hoofddoel van het project.
De looptijd van dit onderdeel is naar verwachting minimaal 9-12 maanden. In de planning zit vooral bij dit onderdeel een risico, veroorzaakt door het feit dat dit onderdeel sterk afhankelijk is van de voortgang functionaliteiten in RTC-tools, zoals hiervoor beschreven. In deze laatste fase van het project kan reeds parallel een implementatietraject starten, waarbij het RTC-tools model wordt geïmplementeerd in het operationeel testsysteem.
