[发明专利]一种水库群发电生态两目标竞争关系分析方法

说明书

本发明公开了一种水库群发电生态两目标竞争关系分析方法，具体步骤如下：S1：水库群系统概化；S2：发电与生态目标识别；S3：典型年来水确定；S4：发电‑生态两目标优化调度模型构建；S5：利用智能优化算法NSGA‑II对构建的模型进行求解；S6：对置换率的发电‑生态两目标竞争关系进行分析。本发明通过构建水库优化调度模型，并运用智能优化算法进行求解，得到了蕴含发电与生态两目标竞争关系规律的非劣前沿；引入置换率的概念，通过运用编程和曲线拟合软件工具，计算了两目标间的置换率，进而定量的分析了发电与生态间的竞争关系；为同时具有发电和生态效益水库的优化调度提供参考和依据，具有很强的实用性和广泛的适用性。

技术领域

本发明涉及水库多目标分析方法，特别涉及一种水库群发电生态两目标竞争关系分析方法。

背景技术

随着水库群的不断建成，对于河道自然情况及资源利用的影响受到越来越多的关注和重视，如何正确的对水库进行调度以达到在满足一系列约束限制条件的基础上完成效益的最大化是当今较为热点也较为紧迫的问题和关注点。水库所承担的防洪、发电、生态、航运等多个任务使得在对水库进行调度的过程中，必须考虑各个目标之间由于对有限水资源的共同需求和不同的水资源利用方式而带来的竞争问题。

现有研究中，多着重于优化算法的开发，以及对优化算法计算结果的简单定性分析，在一定程度上说明了研究区水库在实现多目标利益时存在的竞争性关系，以结论性的方式为水库多目标优化调度决策提供理论支撑。但是，目前对多目标间竞争关系的表述比较浅显，多为概念性的、性质上的总结，而缺少运用合理的数学方法，从数量关系的角度加以描述，一方面难以佐证定性描述的竞争关系的合理性，另一方面无法更加细致的表现出目标间竞争关系的特征，例如竞争关系的强弱变化规律等。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明目的是提供一种水库群发电生态两目标竞争关系分析方法，从定量的角度上分析水库发电与生态两目标之间的竞争关系。

技术方案：本发明提出了一种水库群发电生态两目标竞争关系分析方法，具体步骤如下：

S1：水库群系统概化：在水资源系统的各组成元素的众多显性或隐性关系中，通过分析系统水资源取、供、用、耗、排过程和水资源管理情况特征提取关键要素，根据区域水资源开发利用特点、主要取水口位置、水资源分区、行政区划、水利工程布局条件，将取退水节点、计算单元水传输系统、流域单元水传输系统三类元素，建立从系统实际状况到数学表达的映射关系；

水库群系统的主要元素包括点、线元素及各自对应的实体，具体如下表1所示：

表1水库群系统中点、线元素及各自对应的实体

S2：发电与生态目标识别：

对于发电目标，采用全年总发电量最大作为目标函数，即：

其中，E为梯级总发电量，为第i个水电站在第t时段的出力，M表示梯级电站个数，T表示总时段长度，ΔT表示某一时段长度；

对于具有生态目标的水库，生态目标为水库通过调整运行方式，尽可能在每个时间段都满足需水，但由于来水的年内和年际不均匀，因此选取适宜生态缺溢水量平方和最小作为目标函数，即：

式中，L为生态控制断面总数，为断面l时段t的适宜生态流量，R_lt为断面l时段t的实际流量；

S3：典型年来水确定：

首先收集水库群的长系列实测入流资料，由于多年长系列实测径流资料并不能准确反映流域原始的水文过程，因此接着需要对流量资料进行突变点分析，确定出径流受人类活动影响较小的时段，并在该时段中，结合水文分析计算的结果，选择出不同频率下的天然来水；