[发明专利]一种耦合集合预报信息的水库调度图绘制方法

说明书

本发明公开了耦合集合预报信息的水库调度图绘制方法，基于入库径流预报序列，建立径流预报误差随机模拟模型，生成包含M种具有一定预报精度的入库径流集合；采用同步回代缩减法，将M种入库径流情景缩减成J(M＞＞J)种代表性的典型情景，并得到对应的发生概率；基于典型入库径流情景及发生概率，采用关键控制参数对调度图进行描述，建立调度图参数‑模拟‑优化模型，即多目标优化模型；采用多目标优化算法，对调度图关键控制参数进行自动寻优得到Pareto解集，并利用多属性决策方法对Pareto解集进行方案优选，解码后得到优化调度图。本发明可以将预报的不确定性高效耦合在调度图决策过程中，同时极大地降低计算负担。

技术领域

本发明属于水库调度技术领域，具体涉及一种耦合集合预报信息的水库调度图绘制方法。

背景技术

水库是对水资源进行直接调控的最有效的方式之一。水库大坝通过拦蓄、调节天然径流，以满足经济社会发展对防洪、发电、供水、灌溉、航运等综合利用等方面的要求。调度图是指导水库运行最高效、最稳健的工具之一。在利用传统调度图指导水库运行时，一般根据时段初的库容或水位确定当前时段的水库调度决策(如下泄流量、出力、末库容)。

由于传统调度图在操作过程中未考虑径流预报信息，导致调度决策偏保守。随着水文预报技术的发展，各种先进的预报模型、方法相继被提出，水文预报精度逐步提高。为此，有学者提出了耦合预报信息的调度图运用方式。

但是水文系统的高度非线性以及径流形成的复杂性，导致天然入库径流存在很强的随机性而难以准确预报，即预报存在不确定性。将预报不准的径流信息直接耦合在调度决策过程中，将不可避免地产生调度风险，给水库的安全、高效运行带来极大挑战。将预报的不确定性高效耦合在调度图绘制过程中是目前水库调度领域中的热点和难点问题。集合预报方法可以有效地刻画预报的不确定性，但将集合预报信息直接耦合在调度图优化模型中又会产生极大的计算负担。

发明内容

本发明的目的是提供一种耦合集合预报信息的水库调度图绘制方法，可以将预报的不确定性高效耦合在调度图决策过程中，同时极大地降低计算负担。

本发明所采用的技术方案是，一种耦合集合预报信息的水库调度图绘制方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、基于入库径流预报序列，建立径流预报误差随机模拟模型，生成包含M种具有一定预报精度的入库径流集合；

步骤2、采用同步回代缩减法，将M种入库径流情景缩减成J(M＞＞J)种代表性的典型情景，并得到对应的发生概率；

步骤3、基于典型入库径流情景及发生概率，采用关键控制参数对调度图进行描述，建立调度图参数-模拟-优化模型，即多目标优化调度模型；

步骤4、采用多目标优化算法，对调度图关键控制参数进行自动寻优得到Pareto解集，并利用多属性决策方法对Pareto解集进行方案优选，解码后得到优化调度图。

本发明的特点还在于：

步骤1中，误差随机模拟模型采用季节性ARMA模型。

步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤1.1、计算预报径流系列与实际径流系列之间的误差：

ε_t＝Q′_t-Q_t (1)

式中，ε_t为预报误差；Q′_t和Q_t分别为t时段预报值和实测值；

步骤1.2、基于入库径流预报误差系列，建立季节性ARMA模型：