[發明專利]一種梯級水庫汛限水位實時動態控制方法

有效

• 申請號: 201310022222.9
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103088784A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 郭生練;周研來;劉攀;陳華;汪蕓
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: E02B3/00
• 分類號: E02B3/00;E02B1/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明屬于梯級水庫調度領域，特別涉及一種梯級水庫汛限水位實時動態控制方法。

背景技術

進入21世紀，隨著我國大批水庫水電站的建成和投入使用，中國水利水電工程已進入到由建設向管理運行的關鍵轉型期，開展水庫水電站群聯合調度是順應“節能發電”與“洪水資源化”時代需求的重大舉措，具有重要的理論價值和現實意義。汛限水位動態控制是實現“洪水資源化”的重要非工程措施之一。隨著水庫系統中水庫數量（維數）的增加和流域中長期數值氣象預報技術的大幅度提升，需考慮的信息越來越多，汛限水位的動態控制也將變得更加復雜。

目前國內外對梯級水庫汛限水位研究的方法不多，現有的研究方法多數是將單一水庫的汛限水位研究方法簡單地嵌套進梯級水庫，未考慮上下游水庫之間的庫容補償問題和水庫之間汛限水位的相互協調問題。武漢大學郭生練教授課題組對梯級水庫汛限水位的動態控制問題進行了系統的研究，先后提出了基于預報及庫容補償的水庫群防洪補償聯合調度逐次漸進協調模型^[1]、基于預報及庫容補償的梯級水庫汛限水位動態控制逐次漸進補償調度模型^[2]和基于“聚合水庫”的梯級水庫汛限水位聯合設計與運用調度模型^[3,4]。考慮到實際水庫調度是一個“預報、決策、實施、再預報、再決策、再實施”的滾動向前過程^[5]，可知現有的梯級水庫汛限水位動態控制模型只重視當前水情變化情況，未顧及入庫徑流的長期變化規律。

文中涉及的參考文獻如下：

[1]李瑋,郭生練,郭富強，等.水電站水庫群防洪補償聯合調度模型研究及應用[J].水利學報，2007,38(7):826-831.

[2]李瑋,郭生練,劉攀，等．梯級水庫汛限水位動態控制模型研究及運用[J]．水力發電學報，2008,27(2):22-28．

[3]郭生練，陳炯宏，劉攀.一種梯級水庫汛限水位聯合運用調度方法：中國，CN201110067570.9[P].2011-9-14．

[4]郭生練，陳炯宏，栗飛，等.清江梯級水庫汛限水位聯合設計與運用[J].水力發電學報，2012,31(4):6-11．

[5]邱林，陳守煜.水電站水庫實時優化調度模型及其應用[J].水利學報，1997,57(3):74-77

發明內容

針對現有技術的不足，本發明基于流域數值氣象水文預報，提出了一種考慮上下游水庫間的庫容補償、長期與短期調度相耦合的梯級水庫汛限水位實時動態控制方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種梯級水庫汛限水位實時動態控制方法，包括以下步驟：

步驟1，建立梯級水庫流域汛期的數值氣象水文預報模型，并滾動預報流域未來1～7天的洪水過程；所述的數值氣象水文預報模型由數值氣象預報模型和水文預報模型組成；

步驟2，基于“大系統聚合思想”構建梯級水庫的隨機性長期優化調度圖模型，并采用自適應遺傳算法獲取梯級水庫的長期優化調度圖，基于長期優化調度圖獲得聚合水庫的長期優化調度策略；所述的長期優化調度圖模型是基于“大系統聚合思想”構建的隨機性優化模型；

步驟3，根據聚合水庫的長期優化調度和短期調度的耦合原則以及數值氣象水文預報模型，構建基于“大系統聚合分級思想”的梯級水庫汛限水位實時動態控制模型，根據梯級水庫汛限水位實時動態控制模型獲得梯級水庫汛限水位實時動態控制方案。

步驟1中的數值氣象水文預報模型是基于數值氣象預報和分布式可變下滲能力水文模型建立的，有效預見期可達1～7天，數值氣象預報用于預報降雨、氣溫等氣象特征。

步驟2中的基于“大系統聚合思想”構建梯級水庫的隨機性長期優化調度圖模型進一步包括子步驟：

2-1a基于“大系統聚合思想”聚合梯級水庫得到虛擬的聚合水庫；

2-2a以時段初蓄能和面臨時刻入能表示聚合水庫運行狀態，以時段末蓄能為決策變量，構建涉及聚合水庫相鄰時段入能相關性的隨機性長期優化調度模型，并確定約束條件。

步驟2中的采用自適應遺傳算法獲取梯級水庫的長期優化調度圖進一步包括子步驟：

2-1b采用遺傳算法隨機生成聚合水庫的初始調度線；

2-2b初始調度線經個體變異、交叉和選擇產生新的調度線，計算聚合水庫初始調度線和新調度線的適應度；所述的適應度為隨機性長期優化調度圖模型的目標函數值，所述的目標函數為梯級水庫的年均發電量。