[发明专利]基于NHQ曲线的库容式水电站发电能力预测方法

说明书

本发明公开了基于NHQ曲线的库容式水电站发电能力预测方法。为了克服现有技术未能充分考虑库容式水电站的运行特性，导致在物理推导层面发电能力预测精准度不够的问题；本发明基于库容式水电站运行时的库容曲线、机组NHQ曲线、尾水位流量关系曲线等物理特性，考虑来水预测、降雨情况等，通过数值仿真，对库容式水电站的发电能力进行了预测；同时能够以指定时间步长对水库未来的库容、发电量、发电时长等数据进行计算，有效提高了库容式水电站的发电能力预测精度，且适用性强。

技术领域

本发明涉及一种水电站发电能力预测领域，尤其涉及基于NHQ曲线的库容式水电站发电能力预测方法。

背景技术

丽水地区水电装机容量大，水电发电量逐年增长，因此如何合理利用水资源、实现整体流域的最优发电，是亟待解决的问题。对库容式水电站发电能力进行准确的预测，可为后续制定合理的发电计划提供依据，并且准确的发电能力预测结果，也是统一调配梯级发电和用水使得梯级得有限水资源发挥最大经济效益的前提。现有技术通常采用传统的时间序列模型、人工智能模型等，通过数据驱动的方式对库容式水电站的发电能力进行预测。但该方法未能考虑库容式水电站的实际运行特性，且在数据缺失较大的情况下的预测效果欠佳，存在明显的不足。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种地区小水电发电能力预测方法”，其公告号CN104537436B，以地区小水电群整体为研究对象，选取水文、气象相类似的同一或者相邻地区的具有长期径流、发电能力等资料的大、中型水电站，对地区内大水电区间流量与小水电发电月利用小时数进行相关分析，求出相关系数。找出与小水电群发电能力相关系数最大的水电站后，建立大小水电回归模型，实现了利用大水电区间流量预测值对地区小水电发电能力进行预测的方法，此方案的缺陷在于对水电站的发电能力预测不够精准。

发明内容

本发明主要解决现有技术未能充分考虑库容式水电站的运行特性，导致在物理推导层面发电能力预测精准度不够的问题；提供基于NHQ曲线的库容式水电站发电能力预测方法，实现对库容式水电站发电能力的精准预报。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明包括:进行数据预处理，包括采集数据和进行库容式水电站运行特性曲线拟合工作；通过流量预测、基于库容式水电站运行特征的发电能力预测两个阶段建立预测模型；针对建立的预测模型得到预测结果；基于NHQ曲线的库容式水电站发电能力预测方法，能够有效的考虑入库流量、出库流量、发电流量的变化情况，能够以周期时间步长对库容式水电站的发电功率曲线进行绘制，预测结果具备较高的精细度。

作为优选，所述的采集数据步骤包括：对库容式水电站的死水位等基础信息、NHQ曲线、水位-库容曲线、尾水位-流量曲线、气象数据、来水数据、入库流量、出库流量、发电流量等进行采集。对采集数据中存在的异常值，基于统计学学中的相关理论进行修复。

作为优选，所述的库容式水电站运行特性曲线拟合步骤包括以下内容：库容式水电站的运行特性主要包括水位-库容曲线、尾水位-流量曲线、NHQ曲线；后续对各曲线的表达式进行说明，进而得到各曲线拟合的阶次。

作为优选，所述的水位-库容关系函数包括：由于出力公式中水头的计算需要由库容推求水库水位，因此，以库容为自变量、库水位为因变量的函数关系用三次多项式表达：

Z^up＝f_VZ(V)＝AV³+BV²+CV+D  (1)

式中：Z^up为坝上水位即水电站的水位，m；V为水库蓄水量(库容)，m³；A、B、C、D为f_VZ(V)的参数；坝上水位与库容之间呈三次关系，获取拟合后的水位-库容曲线。

作为优选，所述的流量—尾水位关系函数包括：

Z^down＝f_QZ(Q)＝a+bQ+cQ²  (2)