[发明专利]一种水库调度运行滚动模拟方法及装置

说明书

本发明提供了一种水库调度运行滚动模拟方法及装置，属于水电系统优化调度领域，方法为：(1)在水库调度运行滚动模拟的初始时刻，设置分位数预测的概率间隔，结合水库运行约束，获取初始时段末水库水位的分位数预测序列和预测期望值；(2)根据第t‑1个时段末水库水位的分位数预测序列、水库水量平衡约束和水库运行约束，构造多个输入向量；(3)基于水库调度运行模拟模型和水库运行约束，计算第t个时段末水库水位的分位数预测序列和预测期望值(4)令t＝t+1；滚动执行步骤(2)～(3)，直至水库调度运行滚动模拟的最后一个时段。本发明可降低水库调度运行滚动模拟的时间累积误差，准确模拟调度计划未知情况下水库的调度运行过程。

技术领域

本发明属于水电系统优化调度领域，更具体地，涉及一种水库调度运行滚动模拟方法及装置。

背景技术

随着流域梯级水库群的陆续建成投运，上游水库调蓄将对下游水库的入库流量过程造成较大影响。尤其在梯级上游水库分属不同业主，调度运行数据共享机制缺失情况下，精确预报下游水库入库流量变得极为困难，严重制约下游水库调度运行计划的准确、可靠编制。因此，亟需针对调度计划未知情况下水库调度运行过程模拟开展相关研究。

目前，已有水库调度运行模拟方法包括调度图和调度函数两种方法。调度图和调度函数的本质是相同的，都是通过指定水库状态与调度决策的映射关系以指导或模拟水库调度运行。与调度图比较，调度函数能够更有效地刻画水库状态变量与决策变量之间更复杂的映射关系，实用性更强。然而，已有基于调度函数的水库调度运行模拟方法都是确定性单步模拟方法，尽管能够通过滚动模拟方式实现水库调度运行的多步模拟，但由于每个时段只能提供一种预测结果，导致其滚动模拟水库调度运行过程时时间累积误差显著。为此，有必要提出一种能够有效模拟水库调度运行过程的不确定性模拟方法，降低滚动模拟时的时间累积误差，为水库蓄控影响下下游水库调度决策提供技术支撑。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种水库调度运行滚动模拟方法及装置，旨在解决现有技术水库调度运行模拟方法每个时段只能提供一种模拟预测结果，导致滚动模拟水库调度运行过程时时间累积误差显著的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种水库调度运行滚动模拟方法，包括以下步骤：

(1)在水库调度运行滚动模拟的初始时刻，设置分位数预测的概率间隔Δ，将计算得到的多个概率值输入至水库调度运行模拟模型，获取给定多个概率值条件下初始时段末水库水位的分位数预测序列和预测期望值；

(2)根据第t-1个时段末水库水位的分位数预测序列和水库水量平衡约束，计算第t-1个时段水库的出库流量序列，并根据水库运行约束，对其调整后，构造1/Δ-1个输入向量；其中，t的初始值为2；

(3)将1/Δ-1个输入向量输入至水库调度运行模拟模型中，提取各输入向量对应的各样本在随机森林中的权重；

(4)对各样本在1/Δ-1个输入向量条件下随机森林中的权重求和后平均，作为各样本在随机森林的权重，输入水库调度运行模拟模型中，获取1/Δ-1个输入向量对应的第t个时段末水库水位的分位数预测序列和预测期望值；

(5)令t＝t+1；滚动执行步骤(2)～(4)，直至水库调度运行滚动模拟至最后一个时段，根据水库运行约束，对各时刻的预测期望值进行调整，完成水库调度运行滚动模拟；

其中，根据水库运行约束，调整后的各时段末水库水位的预测期望值为各时段末水库水位的模拟值；

水库调度运行模拟模型是基于分位数回归森林，在给定已知输入向量条件下能够给出水库下一时段末水位的分位数预测序列和预测期望值的模型。

优选地，建立水库调度运行模拟模型的方法，包括以下步骤：

基于给定的超参数，在水库历史调度运行数据中获取初始训练样本集；