一种基于特征参数的水库中长期调度方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于特征参数的水库中长期调度方法及系统，根据当前时段和未来时段的发电量，推求最大化总发电量的水库最优调度条件；根据发电量的函数形式，推求水库的简化最优调度条件；根据简化最优调度条件，求解中长期调度规则；根据水库发电调度的最优调度条件，进行水库中长期调度。本发明从机理上对水库调度规则进行了推导，可广泛应用于水库调度的优化，为科学求解提供依据。

说明书

技术领域

本发明属于水库调度技术领域，具体涉及一种基于特征参数的水库中长期调度方法及系统。

背景技术

水库具有发电、防洪、供水和航运等多种作用，是实现水资源高效管理的重要途径。水库调度通过预报信息(如水库入流)和当前水库水位，根据水库的调度目标，决定水库的泄流。水库调度常用的有两种方式：调度图和调度函数。调度图的优点是简便直观，但形成的决策种类有限，一定程度上缩减了求解空间；调度函数将调度决策(如泄流、余留库容等)表示为已有信息(如预报信息和当前水库水位)的函数，可精确求解。调度规则有多种函数，在不同的水库中适用条件不同，例如线性、分段线性、二次等。函数的基本形式会显著影响求解的准确性，因此，推求水库调度函数形式至关重要。

在水库调度函数的研究中，已有的研究多采用“参数化-模拟-优化”的流程求解函数，其中函数的形式往往是主观假设、或者是采用试错法将常用的函数形式进行比较。基于水库特征参数确定中长期调度规则可以使调度规则的应用更加广泛。对基于水库特征参数确定中长期调度规则的研究较少，也缺乏典型案例的应用分析。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种基于水库特征参数确定中长期调度规则的方法及系统，并得出水库调度规则为线性的判别式。通过边际效用相等，推求最大化总发电量的水库最优调度条件，并根据发电量的函数形式，推求水库的简化最优调度条件。进而推求水库特征参数确定中长期调度规则。

本发明的方法所采用的技术方案是：一种基于特征参数的水库中长期调度方法，包括以下步骤：

步骤1：根据当前时段t和未来时段的发电量，获取最大化总发电量的水库最优调度条件；其中，未来时段表示从t+1到调度期末时段；

水库发电调度的最优调度条件在当前时段和未来时段边际效用相等处取得，表达式如下：

其中，B

步骤2：根据发电量函数，获取水库的简化最优调度条件；

对发电量的函数求偏导数，求得水库调度的简化最优调度条件如下：

其中，S

步骤3：根据简化最优调度条件，获取水库调度规则；

采用二次方程as

其中，A

公式(3)为

步骤4：根据水库调度规则，进行水库中长期调度。

本发明的系统所采用的技术方案是：一种基于特征参数的水库中长期调度系统，包括以下模块：

模块1，用于根据当前时段t和未来时段的发电量，获取最大化总发电量的水库最优调度条件；其中，未来时段表示从t+1到调度期末时段；

水库发电调度的最优调度条件在当前时段和未来时段边际效用相等处取得，表达式如下：

其中，B

模块2，用于根据发电量函数，获取水库的简化最优调度条件；

对发电量的函数求偏导数，求得水库调度的简化最优调度条件如下：

其中，S

模块3，用于根据简化最优调度条件，获取水库调度规则；

采用二次方程as

其中，A

公式(3)为

模块4，用于根据水库调度规则，进行水库中长期调度。

相比现有技术，本发明采用解析方法，从机理上推导了基于水库特征参数确定中长期调度规则。相比现有模拟方法，不受研究案例影响，可得到通用性结果。本发明的方法计及水库调度规则线性程度的判据，更贴近水库的实际调度；本发明考虑了未来时段水库入流的累计预报信息，计算更为合理。

附图说明

图1为本发明实施例的方法流程图；

图2为本发明实施例不同均值对余留库容影响示意图(不考虑防洪要求)；

图3为本发明实施例不同方差对余留库容影响示意图(不考虑防洪要求)；

图4为本发明实施例不同均值对余留库容影响示意图(考虑防洪要求)；

图5为本发明实施例不同方差对余留库容影响示意图(考虑防洪要求)。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请见图1，本发明提供的一种基于特征参数的水库中长期调度方法，包括以下步骤：

步骤1：根据当前时段t和未来时段的发电量，获取最大化总发电量的水库最优调度条件；其中，未来时段表示从t+1到调度期末时段；

水库发电调度的最优调度条件在当前时段和未来时段边际效用相等处取得，表达式如下：

其中，B

步骤2：根据发电量函数，获取水库的简化最优调度条件；

对发电量的函数求偏导数，求得水库调度的简化最优调度条件如下：

其中，S

步骤3：根据简化最优调度条件，获取水库调度规则；

采用二次方程as

其中，A

本实施例中，所有参数可以直接获得，并可由特征参数直接确定调度规则，无需经过“参数化-模拟-优化”的流程求解调度规则。

公式(3)为

步骤4：根据水库调度规则，进行水库中长期调度。

接下来以二滩水光互补电站为例，以2016年1月至12月入库流量和光伏出力为输入，水库初始水位设为1180m。

图2-图5显示了2016年1月至12月计算所得的余留库容，即本时段结束时的蓄水量。例如当前时段为1时，余留库容为1时段末库容。计算时采用滚动模型，即本月的余留库容将设置为下个月的起始库容。图2展示了未来时段平均水库入流对余留库容的影响。其中均值增加系数代表均值超过原值的比例。例如均值增加系数为0.1时，平均值为原值的1.1倍。随着未来时段平均水库入流的增加，余留库容减少，因为未来为了发电保留的蓄水量减少。因此，增加了当前时段的泄流，以提高发电量，从而减少了余留库容。图3展示了未来时段累计入流的相对预报误差为0.05至0.25的余留库容。如果未来时段累计入流的相对预报误差增加，则余留库容减少。原因是不确定的入流增加了未来时段弃水量。因此，为了减少弃水，减少了余留库容。然而，图2和图3都没有考虑防洪要求，即从5月末到7月末，水库库容不得超过48.5亿立方米(对应水位为汛限水位1190m)。为满足防洪要求，根据图2和图3分别对图4和图5进行了修改。此外，还比较了所提出的调度规则和简化运行策略，发电量分别为154.7和150.6亿千瓦时。基于水库特征参数确定的中长期调度规则显著增加了水库发电量。

实施例的结果说明了推求水库调度规则的函数形式是必要的。本发明描述了一种基于水库特征参数确定中长期调度规则的方法，完善了调度函数的线性判别式。为调度规则的函数形式辨识提供了新途径。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。