考虑径流预报不确定性的三峡水库非汛期优化调度研究

摘要

可靠入库径流预报信息是支撑水库科学制定长期调度决策的基础。然而径流预报模型预见期有限及径流预报存在不确定性问题。定量描述径流预报的不确定性，分析径流预报不确定性和误差对水库调度决策的影响是提出更完善、实用可靠的调度策略的基础。本文围绕径流预报不确定性条件下的水库优化调度开展研究，分析径流预报不确定性来源和相关性，提出预报不确定性随机模拟方法；构建水库多目标优化调度模型，提出求解思路；求解得到预报不确定性条件下的优化调度方案群，分析预报不确定性及误差对水库调度决策的影响，提出水库优化调度策略。论文主要研究内容如下： 第一，系统总结了抑制三峡水库近坝支流水华的调度策略研究成果，确定了抑制近坝支流水华调度准则，即在满足下游生态需水及航运等要求的最小下泄流量条件下，尽可能利用来水提升水位实现蓄放式调度。 第二，分析了突变后月径流序列特性，基于人工神经网络提出了三峡水库非汛期中后期月径流预报模型，滚动作业预报并分析了预报相对误差序列间相关性，提出了基于 Copula 函数的径流不确定性随机模拟方法。结果表明：以前连续 4个月月径流数据作为输入的月径流预报模型，预报效果较好，可用于作业预报；四元t-Copula函数能较好描述变量间相关结构，模拟序列在相关程度、总体分布特征和误差具体分布方面与原始序列保持较好，可用来描述入库径流不确定性。 第三，基于确定的抑制水华调度准则，综合考虑水库水量平衡、库水位、泄流量及电站出力等约束，构建了旬时间尺度的以发电量最大和抑制水华为目标的三峡水库非汛期中后期多目标优化调度模型，并提出了遗传算法和Pareto优选结合的模型求解方法。 第四，选取典型枯水、平水、丰水情景，利用构建的径流预报不确定性随机模拟模型模拟了典型情景下的非汛期中后期月径流过程，以此作为优化调度模型输入，求解得出了所有可能来流的优化调度方案，并根据划分的预报来流等级进行分类，分析了径流预报不确定性和误差对水库调度决策的影响，提出了三峡水库非汛期调度策略。即在满足下游生态需水和通航要求的条件下，建议三峡水库3月、5月10日至6月10日按旬尺度采取降水位运行，当3至6月来流总体预报误差且3、4月来流预报误差较大，即总体预报来流大于和接近于实际来流且3、4月预报来流较大时，4月按旬采取升水位运行，5月1日至5月10日按旬采取降水位运行；当3至6月来流总体预报误差较大且3、4月来流预报误差较小即总体预报来流大于和接近于实际来流且3、4月预报来流较小时，4月1日至4月20日、5月1日至5月10日按旬采取升水位运行，4月20日至4月30 日按旬采取降水位运行；当3至6月来流总体预报误差较小即总体预报来流小于实际来流时，4月按旬采取降水位运行，5月1日至5月10日按旬采取升水位运行。预报来流误差较大时，对应预报来流较多，各旬库水位升降幅度较大。三峡水库实际运行时可根据所属典型情境和作业预报来流大小对应本文典型情境及其预报来流等级，参考该等级库水位和泄流量平均值及总结的水位升降规律运行。

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