[发明专利]一种考虑径流不确定性的多年调节水库优化调度方法

摘要

本发明公开了一种考虑径流不确定性的多年调节水库优化调度方法，包括以下步骤：(1)水库历史径流资料分析；(2)建立径流随机模拟模型，生成水库模拟年径流序列；(3)模拟年入库径流序列分类并进行年内分配，得到以月为尺度的3年入库径流过程序列(4)建立多年调节水库考虑多用水需求的优化调度模型；(5)采用优化算法降维并优化求解模型，从而得到最优的下泄和供水决策。本发明可以实现在考虑径流不确定性下对多年调节水库长期多目标运行综合效益最大化的调度，适于在我国多年调节水库长期优化调度中推广。

主权项

1.一种考虑径流不确定性的多年调节水库优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据水库历史入库径流资料，对水库历史年径流量和水库调节库容进行分析对比，得到多年调节水库的调度周期，采用设计代表年法计算得到水库设计典型年入库径流量、年内分配比例及设计多年入库径流量；(2)根据水库历史入库径流资料，建立径流随机模拟模型，生成水库模拟年径流序列；(3)以步骤1中所得的设计多年入库径流量为界限，对步骤2所得的水库模拟年径流序列进行分类，并将分类结果按步骤1所得的年内分配比例进行年内分配，从而得到包含以月为尺度的多年入库径流过程序列；(4)建立多年调节水库考虑多用水需求的优化调度模型；所述优化调度模型由目标函数、决策变量和约束条件构成，具体如下所示：a.目标函数将各目标均转化为效益并采用权重法来统一度量，具体形式如下：F＝a*F1+b*F2其中，供水目标是使用户的用水保证程度最高，模型采用将各时段供水量转化为供水效益(N元/m³)，具体形式如下：式中：F1为供水效益；为i时段供水流量(m³/s)；Δt为计算时长；N为水价(元/m³)；发电目标为考虑电价的发电效益最大，其具体形式如下：式中：F2为发电效益；η为发电效率，根据水头的变化而改变；为水库在i时段大坝下泄流量(m³/s)；M为电价；H为i时段发电水头(m)；上下游水位由线性插值计算得到；b.决策变量为水库在各个调度时段向各个用水户提供的供水量和大坝下泄流量c.约束条件，包括六类，具体如下：①各类用水户最小供水量约束针对大坝下泄，以下游河道生态需水为最小下泄约束；针对其他用水户，以非负值作为最小供水约束:式中：为下游河道生态需水量(m³/s)；②各类用水户最大需水量约束针对其他各用水户，以实际需水量为最大需水量约束；针对大坝下泄，采用机组最大下泄流量作为大坝下泄流量的最大约束：式中：为i时段机组最大下泄流量(m³/s)；为i时段j用水户实际需水量(m³/s)；③水库水量平衡约束式中：V_i为第i时段末的库容(m³)；V_i‑1为第i时段初的库容(m³)；为第i时段的平均入库流量(m³/s)；④水位和库容约束初始水位可取处于死水位与汛限水位之间的任一水位值，由上年度的调度方案和来水情况决定：zu_min≤zu₁≤zu_xx V_min≤V₁≤V_xx式中：zu_min为水库死水位(m)；zu₁为初始水位(m)；zu_xx为水库汛限水位(m)；V_min为水库死水位对应的库容(m³)；V₁为初始库容(m³)；V_xx为水库汛限水位对应的库容(m³)；汛期时期水位按防汛要求不超过汛限水位，非汛期时段库水位介于死水位和正常蓄水位之间：式中：zu_非汛为非汛期水库库水位(m)；zu_汛为汛期水库库水位(m)；zu_max为水库正常蓄水位(m)；⑤保证出力约束电站发电约束需满足保证出力要求：p_i≥p_保式中：p_保为水电站保证出力(万千瓦)；p_i为各时段电站出力(万千瓦)；⑥非负条件：(5)将由步骤3所得的以月为尺度的多年入库径流过程序列、电站、各用水户需水情况作为步骤4所建立优化调度模型的输入变量，采用优化算法降维并优化求解模型，从而得到最优的下泄和供水决策。