[发明专利]基于集束径流预报的梯级水库优化调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水库优化调度方法，特别涉及一种基于集束径流预报的梯级水库优化调度方法。

背景技术

作为可重复利用的可再生能源，水能资源具有重要发展价值。实现水资源的充分利用，提高水能发电效益，不仅可减少电力系统中化石燃料的消耗量，还能改善环境，提高电力系统的稳定性和经济性。我国水资源规划正从地区行政管理向流域综合管理转变，在流域内实施梯级水库联合优化调度，可以最大限度实现水资源的优化利用，提高发电效益。对梯级水库开展联合优化调度，可为电网提供稳定电源、降低运营成本，还可为水电站自身安全稳定运行提供可靠参考依据，减少水轮机组损耗、增强其性能，对缓解能源供需紧张和水资源短缺有重要意义。

梯级水库优化调度，是在难以准确预测未来水库径流情况下进行的，径流变化比较复杂，很难准确描述水库的径流过程。传统的梯级水库优化调度将径流预报值当做确定值，开展优化调度^[1]。这种方法往往存在较大误差，不符合工程实际，难以被水库调度单位采用。公开号CN 101149822A的中国专利《水库调度预报的灰色动态规划方法》提出了一种水库调度的灰色动态方法，将径流预报值当做灰数处理，该方法考虑了预报径流的不确定性，但是仅考虑了预报径流范围，未考虑预报径流范围内数值的分布差异，可采纳性不强，不符合径流预测的科学实际。随着集束径流预报(ESP)的发展，ESP系统已在丹江口水库、潘口水库等水电站运行使用，但是目前还没有利用ESP系统对水库优化调度进行指导应用的方法。

涉及的参考文献如下：

[1]散齐国,常黎.基于长期水文预报的蓄能电站水库优化调度研究[J].水电能源科学，2007，25(2)：32-34，11.

[2]杨龙,田富强,胡和平.结合大气环流和遥相关信息的集合径流预报方法及其应用[J].清华大学学报(自然科学版),2013，53(5)：606-612.

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种考虑了各时段水库预报径流范围内数值分布情况的基于集束径流预报的梯级水库优化调度方法。

本发明以集束径流预报(ESP)为主，并参考其他径流预报方法的径流预报结果，建立水库各时刻径流预报概率分布模型；采用动态规划法，在约束条件下，获得发电量期望值最大或发电效益期望值最大的梯级水库优化调度方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

基于集束径流预报的梯级水库优化调度方法，包括步骤：

步骤1，采集流域水文资料数据；

步骤2，采用集束径流预报法获得梯级水库中各水库在不同时刻的径流预报频率分布曲线X_m～F(X_m)；

步骤3，采用其他径流预报方法的径流预报结果和实际经验修正步骤2获得的径流预报频率分布曲线，获得修正后的径流预报频率分布曲线Y_m～F(Y_m)；

步骤4，以梯级水库总发电量期望值最大或梯级水库总发电效益期望值最大为目标函数，并设置约束条件，建立梯级水库优化调度模型；

步骤5，基于径流预报频率分布曲线Y_m～F(Y_m)和梯级水库优化调度模型，采用动态规划法获得水库优化调度方案，本步骤进一步包括子步骤：

5.1离散径流预报频率分布曲线获得径流预报离散点；

5.2在合理水位范围内将水库在各调度时段初和末的水位进行离散，以各调度时段初和末的水位分别为状态变量和决策变量；

5.3在调度时段的不同初水位离散点下，根据水库水量平衡原理分别计算水库的不同径流预报离散点对应的下泄流量，基于梯级水库优化调度模型获得水库的出力，并基于概率原理获得水库在调度时段的出力期望值；

5.4给定调度期初和末的水位，基于梯级水库优化调度模型进行递推寻优，以最大的总发电量期望值或总发电效益期望值对应的水位离散点为最优水位，各调度时段的最优水位构成水库优化调度轨迹。

步骤2进一步包括子步骤：

2.1引入气象因子对步骤1采集的流域水文资料数据中的历史气象资料进行挑选，选出与预报年份气象条件相似的历史年份；

2.2根据选出的历史年份的历史气象资料，采用流域水文模型获得梯级水库中各水库的一系列未来流量过程，即流量过程集合；

2.3对流量过程集合进行概率统计分析，获得梯级水库中各水库不同时刻的径流预报频率分布曲线。

步骤3具体为：