[发明专利]水库调度及其下游河流生态环境保护的合作价值评估方法

权利要求书

1.一种水库调度及其下游河流生态环境保护的合作价值评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：生态基流识别，基于Eckhardt双参数滤波法生态基流识别得到公式(2)如下：

其中，b_t为t时刻的生态基流，y_t为t时刻的总径流量，a为基流退散系数，为经验值常数，BFI_max为控制站多年最大基流指数，t为时间；

步骤2：单库多目标优化模型建模，多目标优化模型的建立包括目标函数的建立和约束条件的抽象；

步骤2.1、目标函数包括水电站的发电效益目标函数和水电站的生态环境效益目标函数分别如下：

发电效益目标函数：

其中，HP为总发电量，η为效率系数，RG_i为第i天用于水力发电的流量，g为重力加速度，为第i天的平均库水位，h_down,i为第i天的水电站下游尾水水位；

生态环境效益目标函数：

其中，EI是综合生态学指标，P是生态学指标总数量，w_p是第p个生态学指标的权重，A_r,p是经过水库操作后的第p个生态学指标的指标值，A_n,p是天然状态下第p个生态学指标的指标值；

步骤2.2、设置水库运行的约束条件，分别是水量平衡约束、水库蓄水位约束、水库下泄流量约束、水库下泄流量变幅约束、水电站出力约束、电站出力变幅约束和航运流量约束；

步骤4：调度情景设计

为分析水库生态调度的合作价值，故将水库的发电效益和生态环境效益当作两个主体运用博弈论分析；那么这时候，博弈论分析中的非合作情景则变化为了水库调度的单目标优化情景，而合作情景则类比为水库调度中的多目标优化调度情景；故在分析过程中共计了3种情景，情景一和情景二都是单目标优化问题，代表博弈论分析中的非合作状态，可以确定两种目标函数的上下边界；情景三则应当是合作状态，是一个多目标优化问题；为求解多目标优化问题，故将HP和EI通过权重λ结合在一起，将复杂多目标问题变为一个单目标优化问题，这样就可以通过合作状态和非合作状态的对比和进一步的博弈均衡分析得到水库调度的生态合作价值；

步骤5：合作价值评估

在优化过程中，生态学指标的提升将导致水电站发电决策空间的减少，最终影响总发电量，类比于，在权衡策略中，一个目标的改进可以通过另一个目标的恶化来补偿；基于这种思想，在详细分析情景三下的调度结果，提出了一种使用水电收入来具体衡量水库生态调度带来的下游生态影响的方法；帕累托最优概念可以保证相对于仅考虑发电效益的最优解S^H，相对于其他不同条件下的最优解S^λ的生态学价值是通过水电收益的减少来补偿的；那也就意味着水电收益的减少量可以用于表征合作方案的生态学价值；具体地，权重λ条件下的最优解S^λ的合作生态价值v^λ可以被定义为：

其中，HP(S^H)表示仅考虑发电效益条件下的总发电量，EI(S^H)表示仅考虑发电效益条件下的综合生态学指标，HP(S^λ)表示在发电效益权重为λ条件下的最优总发电量，EI(S^λ)表示在发电效益权重为λ条件下的最优综合生态学指标，EP为模型设置固定电价。

2.如权利要求1所述一种水库调度及其下游河流生态环境保护的合作价值评估方法，其特征在于：步骤1中，生态基流识别的具体步骤如下：

步骤1.1、将水文控制站的年流量过程按照给定的时间间隔N分割为m段，确定每段的最小流量序列(q₁,q₂,...,q_m)；然后从中确定拐点；再将所有拐点连接得到基流过程，拐点之间的基流由线性插值得到；

步骤1.2、得到基流过程后通过如下公式(1)计算基流指数值

其中，Q_Basic是基流过程总流量，Q_Total是总径流量，BFI为基流指数；

步骤1.3，根据基流指数按照公式(2)计算不同时刻的生态基流。