[发明专利]一种基于弃水概率的水库群水位控制方法

说明书

本发明公开了一种基于弃水概率的水库群水位控制方法，包括如下步骤：根据电站入库径流的历史预报数据，分析拟合不同预见期径流预报误差的概率分布，提出基于径流预报误差分布的弃水概率计算方法，依据水量平衡原理，将弃水概率转化为库水位约束，通过增加额外的水位约束，实现对水库群各级水库弃水风险的控制。本发明提出基于弃水概率的库水位控制方法，降低了过去基于确定性径流过程的水库群优化调度方案中由径流预报误差带来的水库弃水风险，考虑了来水不确定性对水库调度的影响，对提高水库水能资源利用率提供了重要的技术支撑和理论依据。

技术领域

本发明属于水库调度技术领域，具体涉及一种基于弃水概率的水库群水位控制方法。

背景技术

弃水是水电站运行过程中的一个重要的考核指标，也是电站管理水平高低的重要体现，因此弃水控制在水库发电调度中尤其重要。针对以发电为主的水库，为了充分发挥水库的水头效益，水库大多维持在高水位运行，以获得理论上的最大发电效益。然而这种调度方式对高水位运行条件下潜藏的弃水风险缺乏考虑，受科学技术水平的限制，入库径流预报值与实际值还存在一定的差异，当实际径流偏大时，基于预报径流编制的发电计划就会面临较大的弃水风险，严重时甚至导致发电计划的变更，影响电站的正常运行。因此，在径流不确定的情况下，考虑不同水位过程下水库产生弃水的概率，协调电站发电效益与弃水风险在实际调度中具有重要意义。

目前，相关学者对于弃水风险的研究已经有了较多的成果。肖燕(2015)针对乌江梯级的确定性优化调度在实际应用中存在的问题，用弃水概率评估水库弃水的风险，在此基础上提出了用弃水概率控制最优水位组合的调度构想；曹璐等(2016)以考虑降雨预报的弃水风险率为指标，为汛期水库的预泄决策提供了依据；张聪通(2019)假定径流误差服从于特定分布，采用蒙特卡罗方法产生大量径流系列进行定出力模拟，统计弃水量的分布规律，根据弃水分布量化发电计划的真实弃水风险。这些研究成果虽然较多地考虑了水电站的弃水风险，但多关注于汛期弃水风险与发电效益之间的决策问题和基于降雨预报-径流-水位响应关系的弃水风险分析，而对于弃水风险在水电站动态水位控制中的应用研究较少。

实际上，在预报流量已知的条件下，水电站在某个时段内的弃水风险跟时段初、末的控制水位有关，而在水库调度问题中，本时段末的控制水位又会成为下一个时段初的控制水位，进而影响下一个时段的弃水风险的计算。因此，水电站在各调度时段内的弃水风险并不是独立的、毫无关联的，通过控制水位降低电站的弃水风险是一个整体的、动态的过程。鉴于当前发电优化调度中没有充分考虑弃水风险控制，本发明在分析径流预报误差分布的基础上，选取弃水概率作为弃水风险的量化指标，提出一种基于水电站入库径流预报误差分布的弃水概率量化方法，然后将弃水概率转化为各个调度时段内的水位约束，通过增加水位约束来有效地控制水电站发电调度过程中的弃水风险。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于弃水概率的水库群水位控制方法，通过限制梯级水库的水位，将各水库弃水概率控制在允许范围内，降低了径流预报误差导致的水库弃水风险。

技术方案：本发明提供一种基于弃水概率的水库群水位控制方法，具体包括以下步骤：

(1)根据调度周期的长短，划分调度时段，确定流量预报的预见期；

(2)根据不同预见期，对首级水库的入库流量和非首级水库的区间入库流量，分别统计其历史预报数据和实际径流数据，计算相对预报误差并分析其统计规律；

(3)对不同水库不同预见期的径流预报误差进行分布拟合；

(4)根据步骤(3)径流预报误差分布的拟合结果，结合水量平衡方程，分别计算首级水库和非首级水库弃水概率；

(5)确定从上游往下游的计算顺序，获取各水库弃水概率上限值，在径流预报误差分布曲线上找到弃水概率上限值对应的临界误差，得到水库临界入库流量；根据水量平衡原理推算末水位约束，依次遍历完所有水电站，得到某一时段流域梯级各电站在对应弃水概率上限下的水库水位约束；