本發(fā)明屬于水庫優(yōu)化調(diào)度領(lǐng)域,涉及一種隨機(jī)來水情況下的水庫蓄水期徑流分級控制發(fā)電調(diào)度方法。
背景技術(shù):
現(xiàn)行水庫蓄水期發(fā)電調(diào)度理論研究多以確定性優(yōu)化調(diào)度為主,把未來來水當(dāng)作已知,而由于徑流預(yù)報精度問題,確定性優(yōu)化調(diào)度成果難以得到應(yīng)用。
水庫運行調(diào)度圖不依賴于徑流預(yù)報,成為目前水庫蓄水期實際運行調(diào)度的主要依據(jù)。按照選取典型枯水年徑流系列繪制出的常規(guī)調(diào)度圖,主要目的是保證水庫能夠順利蓄滿。對于汛期有防洪任務(wù)的水庫,汛末蓄水期較短,按調(diào)度圖操作效果較好。而對于汛期無防洪任務(wù)水庫,蓄水期特別長,按傳統(tǒng)調(diào)度圖出力分區(qū)操作在大部分年份容易過早蓄滿,后期來水較大的話會使后期產(chǎn)生較多棄水,降低了全時段的發(fā)電量和水量利用率。
因此,制定一種較為實用和通用的水庫蓄水期運行控制方法對實現(xiàn)水庫蓄水期發(fā)電優(yōu)化調(diào)度意義重大。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求,本發(fā)明提供了一種隨機(jī)來水情況下的水庫蓄水期徑流分級控制發(fā)電調(diào)度方法,其目的在于,制定一種較為實用和通用的水庫蓄水期運行控制方法,實現(xiàn)水庫蓄水期發(fā)電優(yōu)化調(diào)度,最大程度的提高全時段的發(fā)電量和水量利用率。
為實現(xiàn)上述目的,按照本發(fā)明的一個方面,提供了一種隨機(jī)來水條件下水庫蓄水期徑流分級控制發(fā)電調(diào)度方法,包括如下步驟:
步驟1:將蓄水期入庫徑流劃分為面臨時段和余留期長時段兩個階段,分析水庫歷史入庫徑流數(shù)據(jù),統(tǒng)計得到蓄水期各時段當(dāng)前徑流和余留期長時段平均徑流間的轉(zhuǎn)移概率矩陣,
步驟2:對水庫蓄水期內(nèi)的每個時段,離散化該時段運行水位和入庫流量,得到水庫各時段離散運行水位和入庫流量的全部組合,
步驟3:針對蓄水期各時段水位值和入庫徑流值的每一種組合,采用步驟1中的轉(zhuǎn)移概率矩陣獲得余留期長時段各種隨機(jī)平均入流值概率,固定調(diào)度期初末水位,對當(dāng)前時段決策流量值進(jìn)行遍歷,優(yōu)化得到使當(dāng)前時段和余留期長時段發(fā)電量期望值最大的決策流量值,
步驟4:優(yōu)化計算蓄水期所有時段、所有水位區(qū)間和入庫流量區(qū)間組合下的決策流量值,組合編制得到徑流分級控制表,以用于控制水電站蓄水期發(fā)電運行。
進(jìn)一步的,步驟1中統(tǒng)計獲得的轉(zhuǎn)移概率矩陣為:
式中,pij(q余留=qj|qt=qi)代表t時段徑流值qt為qi、而余留期長時段平均徑流值q余留為qj的概率。
進(jìn)一步的,步驟2中,對蓄水期所有調(diào)度時段,將水庫水位在運行范圍內(nèi)離散為多個區(qū)間[hn,hn+1],n=1,2,…,n,
其中,n代表第n個離散運行水位,n表示離散運行水位個數(shù),
同樣對于入庫流量,也在實際可能范圍內(nèi)離散成多個區(qū)間[qm,qm+1],m=1,2,…,m;m代表第m個離散入庫流量,m表示離散入庫流量個數(shù),
步驟3:對離散的水位區(qū)間和入流區(qū)間取中間值,針對蓄水期各時段水位值和入庫徑流值的每一種組合,考慮未來來水的隨機(jī)性,
根據(jù)步驟1中的轉(zhuǎn)移概率矩陣獲得余留期長時段各種隨機(jī)平均入流值概率,固定調(diào)度期初末水位,對當(dāng)前時段決策流量值進(jìn)行遍歷,優(yōu)化得到不同水位區(qū)間和入庫流量級別下,使當(dāng)前時段和余留期長時段發(fā)電量期望值最大的各決策流量值,
步驟4:采用步驟3中的方法,優(yōu)化計算蓄水期所有時段、所有水位區(qū)間和入庫流量區(qū)間組合下的決策流量值,組合編制得到徑流分級控制表,所述徑流分級控制表如下所示,
其中,[hn,hn+1]表示第n個離散運行水位區(qū)間,n表示離散運行水位個數(shù),[qm,qm+1]表示第m個離散入庫流量區(qū)間,m表示離散入庫流量個數(shù),t表示第t個時段,t表示總的時段個數(shù),qtt,n,m表示第t個時段水位處于第n個區(qū)間,入庫流量處于第m個區(qū)間時的決策下泄流量值。
進(jìn)一步的,所述余留期長時段是指從第二個時段到蓄水期末的累加時長。
總體而言,通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比,能夠取得下列有益效果:
本發(fā)明方法根據(jù)蓄水期當(dāng)前時段入庫徑流大小,預(yù)估未來各種可能來水情景,設(shè)計了當(dāng)前時段的合理決策流量和蓄水量,通過針對當(dāng)前時段不同徑流大小獲得不同決策流量值對蓄水期進(jìn)行徑流分級控制調(diào)度,可以有效地減少蓄水期棄水,提高水量利用率,增加發(fā)電量。所提出的徑流分級控制方法考慮了未來來水的隨機(jī)性,更具有實用性。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例中徑流分級控制發(fā)電調(diào)度方法實施流程圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合附圖及實施例,對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。此外,下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
本發(fā)明方法中,首先將蓄水期入庫徑流劃分為面臨時段和余留期長時段兩個階段,分析水庫多年歷史入庫徑流數(shù)據(jù),統(tǒng)計得到蓄水期各時段當(dāng)前徑流和余留期長時段平均徑流間的轉(zhuǎn)移概率矩陣。然后將水庫水位和入庫流量在實際可能范圍內(nèi)離散成多個區(qū)間,對于蓄水期各時段所有水位區(qū)間和入庫流量區(qū)間的每一種組合,根據(jù)轉(zhuǎn)移概率矩陣獲得未來余留期長時段各種隨機(jī)平均入流值概率,優(yōu)化計算得到使當(dāng)前時段和余留期長時段發(fā)電量期望值最大的決策流量值,組合編制得到徑流分級控制表,該表可作為水庫蓄水期發(fā)電調(diào)度的依據(jù)。
圖1為本發(fā)明實施例中徑流分級控制發(fā)電調(diào)度方法實施流程圖,由圖可知,本發(fā)明方法具體包括如下步驟:
步驟1:將蓄水期入庫徑流劃分為面臨時段和余留期長時段兩個階段,分析水庫多年歷史入庫徑流數(shù)據(jù),統(tǒng)計得到蓄水期各時段當(dāng)前徑流和余留期長時段平均徑流間的轉(zhuǎn)移概率矩陣,該矩陣p如下:
式中,pij(q余留=qj|qt=qi)代表t時段徑流值qt為qi、而余留期長時段平均徑流值q余留為qj的概率。所述多年是指有水文歷史記載的年份,所述余留期長時段是指從第二個時段到蓄水期末的所有時段,例如,假設(shè)蓄水期為10天,1天一個時段,面臨時段指第1天,剩下9天為余留期。
步驟2:對蓄水期所有調(diào)度時段,將水庫水位在運行范圍內(nèi)離散為多個區(qū)間[hn,hn+1],n=1,2,…,n;n代表第n個離散運行水位,n表示離散運行水位個數(shù)。同樣對于入庫流量,也在實際可能范圍內(nèi)離散成多個區(qū)間[qm,qm+1],m=1,2,…,m;m代表第m個離散入庫流量,m表示離散入庫流量個數(shù)。
步驟3:對離散的水位區(qū)間和入流區(qū)間取中間值,針對蓄水期各時段水位值和入庫徑流值的每一種組合,考慮未來來水的隨機(jī)性,根據(jù)步驟1中的轉(zhuǎn)移概率矩陣獲得余留期長時段各種隨機(jī)平均入流值概率,固定調(diào)度期初末水位,對當(dāng)前時段決策流量值進(jìn)行遍歷,優(yōu)化得到不同水位區(qū)間和入庫流量級別下,使當(dāng)前時段和余留期長時段發(fā)電量期望值最大的各決策流量值。
步驟4:采用步驟3中的方法,優(yōu)化計算蓄水期所有時段、所有水位區(qū)間和入庫流量區(qū)間組合下的決策流量值,組合編制得到徑流分級控制表用以控制水電站蓄水期發(fā)電運行。
徑流分級控制表如表1所示,表1中,[hn,hn+1]表示第n個離散運行水位區(qū)間,n表示離散運行水位個數(shù),[qm,qm+1]表示第m個離散入庫流量區(qū)間,m表示離散入庫流量個數(shù),t表示第t個時段,t表示總的時段個數(shù),qtt,n,m表示第t個時段水位處于第n個區(qū)間,入庫流量處于第m個區(qū)間時的決策下泄流量值。
表1為徑流分級控制表
下面以一個具體的實施例對本發(fā)明方法進(jìn)行說明如下:
步驟1:以某電站為例,蓄水期為10天,以天為最小時段,流量從3900m3/s至17400m3/s離散為9個區(qū)間。當(dāng)前為第一個時段,余留期為9天,分析水庫歷史入庫徑流數(shù)據(jù),統(tǒng)計得到蓄水期當(dāng)前徑流和余留期平均徑流間的轉(zhuǎn)移概率矩陣為:
步驟2:當(dāng)前水位為560米,調(diào)度期末水位為580米,將水庫水位在560至580米間離散為200個區(qū)間,離散精度為0.1米。同樣對于入庫流量,在3900m3/s至17400m3/s間離散為9個區(qū)間,離散精度為1500m3/s。
步驟3:對第一個水位區(qū)間和流量區(qū)間,水位在區(qū)間[560,560.1]米,當(dāng)前入庫流量在區(qū)間[3900,5400]m3/s,得到余留期長時段平均入流在區(qū)間[3900,5400]m3/s的概率為0.48,在區(qū)間[5400,6900]m3/s的概率為0.39,在區(qū)間[6900,8400]m3/s的概率為0.1,在區(qū)間[8400,9900]m3/s的概率為0.03。以此方式,對入庫流量區(qū)間和水位區(qū)間取中間值簡化計算,遍歷當(dāng)前時段決策流量值,優(yōu)化得到使當(dāng)前時段和余留期長時段發(fā)電量期望值最大的決策流量值為2000m3/s。
以此類推,針對蓄水期各時段水位值和入庫徑流值的每一種組合,都計算得到使當(dāng)前時段和余留期長時段發(fā)電量期望值最大的各決策流量值。
步驟4:采用步驟3中的方法,優(yōu)化計算蓄水期所有時段、所有水位區(qū)間和入庫流量區(qū)間組合下的決策流量值,組合編制得到徑流分級控制表用以控制水電站蓄水期發(fā)電運行。實際得到的徑流分級控制表如表2所示。
表2為徑流分級控制表實例
以上圖表中,省略掉了一些決策流量值。以上的實施例僅僅用于解釋說明本發(fā)明方法的核心構(gòu)思,并不需要全面給出具體的徑流分級控制表。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解,以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。