[發明專利]一種基于棄水概率的水庫群水位控制方法

在審

• 申請號: 202110995317.3
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113946792A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 方國華;劉進;吳承君;聞昕;顏敏;張昕怡;黃顯峰;譚喬鳳;陳超
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種基于棄水概率的水庫群水位控制方法，包括如下步驟：根據電站入庫徑流的歷史預報數據，分析擬合不同預見期徑流預報誤差的概率分布，提出基于徑流預報誤差分布的棄水概率計算方法，依據水量平衡原理，將棄水概率轉化為庫水位約束，通過增加額外的水位約束，實現對水庫群各級水庫棄水風險的控制。本發明提出基于棄水概率的庫水位控制方法，降低了過去基于確定性徑流過程的水庫群優化調度方案中由徑流預報誤差帶來的水庫棄水風險，考慮了來水不確定性對水庫調度的影響，對提高水庫水能資源利用率提供了重要的技術支撐和理論依據。

技術領域

本發明屬于水庫調度技術領域，具體涉及一種基于棄水概率的水庫群水位控制方法。

背景技術

棄水是水電站運行過程中的一個重要的考核指標，也是電站管理水平高低的重要體現，因此棄水控制在水庫發電調度中尤其重要。針對以發電為主的水庫，為了充分發揮水庫的水頭效益，水庫大多維持在高水位運行，以獲得理論上的最大發電效益。然而這種調度方式對高水位運行條件下潛藏的棄水風險缺乏考慮，受科學技術水平的限制，入庫徑流預報值與實際值還存在一定的差異，當實際徑流偏大時，基于預報徑流編制的發電計劃就會面臨較大的棄水風險，嚴重時甚至導致發電計劃的變更，影響電站的正常運行。因此，在徑流不確定的情況下，考慮不同水位過程下水庫產生棄水的概率，協調電站發電效益與棄水風險在實際調度中具有重要意義。

目前，相關學者對于棄水風險的研究已經有了較多的成果。肖燕(2015)針對烏江梯級的確定性優化調度在實際應用中存在的問題，用棄水概率評估水庫棄水的風險，在此基礎上提出了用棄水概率控制最優水位組合的調度構想；曹璐等(2016)以考慮降雨預報的棄水風險率為指標，為汛期水庫的預泄決策提供了依據；張聰通(2019)假定徑流誤差服從于特定分布，采用蒙特卡羅方法產生大量徑流系列進行定出力模擬，統計棄水量的分布規律，根據棄水分布量化發電計劃的真實棄水風險。這些研究成果雖然較多地考慮了水電站的棄水風險，但多關注于汛期棄水風險與發電效益之間的決策問題和基于降雨預報-徑流-水位響應關系的棄水風險分析，而對于棄水風險在水電站動態水位控制中的應用研究較少。

實際上，在預報流量已知的條件下，水電站在某個時段內的棄水風險跟時段初、末的控制水位有關，而在水庫調度問題中，本時段末的控制水位又會成為下一個時段初的控制水位，進而影響下一個時段的棄水風險的計算。因此，水電站在各調度時段內的棄水風險并不是獨立的、毫無關聯的，通過控制水位降低電站的棄水風險是一個整體的、動態的過程。鑒于當前發電優化調度中沒有充分考慮棄水風險控制，本發明在分析徑流預報誤差分布的基礎上，選取棄水概率作為棄水風險的量化指標，提出一種基于水電站入庫徑流預報誤差分布的棄水概率量化方法，然后將棄水概率轉化為各個調度時段內的水位約束，通過增加水位約束來有效地控制水電站發電調度過程中的棄水風險。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種基于棄水概率的水庫群水位控制方法，通過限制梯級水庫的水位，將各水庫棄水概率控制在允許范圍內，降低了徑流預報誤差導致的水庫棄水風險。

技術方案：本發明提供一種基于棄水概率的水庫群水位控制方法，具體包括以下步驟：

(1)根據調度周期的長短，劃分調度時段，確定流量預報的預見期；

(2)根據不同預見期，對首級水庫的入庫流量和非首級水庫的區間入庫流量，分別統計其歷史預報數據和實際徑流數據，計算相對預報誤差并分析其統計規律；

(3)對不同水庫不同預見期的徑流預報誤差進行分布擬合；

(4)根據步驟(3)徑流預報誤差分布的擬合結果，結合水量平衡方程，分別計算首級水庫和非首級水庫棄水概率；

(5)確定從上游往下游的計算順序，獲取各水庫棄水概率上限值，在徑流預報誤差分布曲線上找到棄水概率上限值對應的臨界誤差，得到水庫臨界入庫流量；根據水量平衡原理推算末水位約束，依次遍歷完所有水電站，得到某一時段流域梯級各電站在對應棄水概率上限下的水庫水位約束；