防止水电站群持续性破坏的发电方案生成方法技术

一种防止水电站群持续性破坏的发电方案生成方法，包括如下步骤：（1）确定优化目标和约束条件，建立水电站优化调度模型；（2）考虑水文预报的不确定性及预报流量的转化；（3）计算各个时段的潜在出力；（4）确定发电限制规则的形式；（5）采用优化算法得到优化发电限制规则和发电方案集合；（6）建立评价指标体系评价优选调度结果。其优点在于：本发明专利技术使得发电过程的连续性和最小程度的破坏，进而提供一种简单通用的发电限制调度规则来指导水电站优化运行。本发明专利技术充分考虑水文预报误差对调度结果的影响，同时采用能量形式得到优化发电限制调度规则，为决策者提供更为准确的决策依据。

【技术实现步骤摘要】
防止水电站群持续性破坏的发电方案生成方法
本专利技术涉及水库调度
，具体的说是一种以保证发电的连续性和避免发电破坏的持续性为目标的水库调度方案生成方法。
技术介绍
水电站群优化调度通过库群的水力电力以及库容补偿作用，在时空上重新分配水资源，达到兴利除害的目的。通常由于径流的不确定性以及年内的分配不均，常常导致水电站的发电遭到一定程度的破坏(主要体现在水电站发电保证率上)。目前，用于水电站(群)运行的调度规则通常有：水库调度图、神经网络、判别式法等。水库调度图是水库常规调度的基础，它反映了各个部门的不同要求以及调度的原则，是用来指导水电站水库运行的常规措施；神经网络根据实际应用的具体要求确定适当的网络结构和参数组合，包括网络层数、每层的神经元数及所有的联接权值、阈值，可以用于多元回归分析，得到隐随机优化的确定优化规则，指导水库运行；蓄放水次序判别式法就是使水电站不蓄水量在尽可能大的水头下流放，达到总发电量尽可能大的目的。现行方法存在的问题是：①调度图通常只能用于单个水库，不便于处理复杂的梯级水库群调度问题。调度结果不是最优，未能考虑时段入流，融合优化调度规律。②神经网络结构参数的确定还缺乏系统化的方法，通常采用反复试验的方法进行，算法存在学习速度缓慢，易陷入局部最小值的缺陷。③运用蓄供水判别式法进行调度时，只考虑了出力的分配而没有考虑水量的分配，仅着眼于时段内的最优化，而没有考虑本时段的操作对后续时段的影响，梯级系统发生弃水的可能性很大。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述
技术介绍
的现状，根据考评基准(优化目标)，保证发电连续性和均匀性，最大程度使得水电站发电过程免于破坏为目标，提供一种防止水电站群持续性破坏的发电方案生成方法。一种防止水电站群持续性破坏的发电方案生成方法，包括如下步骤：(1)确定优化目标和约束条件，建立水电站优化调度模型；(2)考虑水文预报的不确定性及预报流量的转化；(3)计算各个时段的潜在出力；(4)确定发电限制规则的形式；(5)采用优化算法得到优化发电限制规则和发电方案集合；(6)建立评价指标体系评价优选调度结果；步骤(4)中所述发电限制规则如下，潜在出力大于0等于且小于MAXP1，采用出力为MW发电；潜在出力大于等于MAXP1且小于MAXP2，采用出力为MW发电；潜在出力大于等于MAXP2且小于MAXP3，采用出力为MW发电；……潜在出力大于等于MAXPn-1且小于MAXPn，采用出力为NMW发电；式中，MAXP1、MAXP2、…、MAXPn分别表示时段初始时刻水电站的潜在出力，单位为MW；N为水电站的总装机，单位为MW；T为装机台数；根据每台机组的装机容量将其m等分，单机装机容量较小时，m取1或2；单机装机容量较大时，m取2或3。步骤(6)中所述评价指标体系主要包括以下指标：(1)可靠性指标：式中，Pi为i时段电站出力，TPi为i时段电站给定出力，n为总调度时段数，intΣ(Pi≥TPi)表示调度结果中i时段出力Pi大于等于TPi的次数；(2)可恢复性指标：式中，intΣ(Pi＜TPi&&Pi+1≥TPi+1)表示i时段出力Pi小于TPi并且i+1时段出力Pi+1大于等于TPi+1的次数；(3)脆弱性指标：式中，为Pi小于TPi的次数。本专利技术防止水电站群持续性破坏的发电方案生成方法的优点是：1、以往调度规则对径流预报误差考虑较少，本专利技术所提方法充分考虑水文预报的不确定性，可为决策者提供更为准确的参考依据；2、单位水量在不同水头下所具有的能量是不同的，本专利技术所提的优化发电限制调度规则是基于能量方式得到，充分考虑到水头变化引起的能量变化规律；3、本专利技术适用于水电站群多目标的中长期发电调度方案制定，指导水电站中长期优化运行。本专利技术提供的一种以防止发电过程连续性破坏为目标的水库调度方案的生成方法，使得发电过程的连续性和最小程度的破坏，进而提供一种简单通用的发电限制调度规则来指导水电站优化运行。本专利技术充分考虑水文预报误差对调度结果的影响，同时采用能量形式得到优化发电限制调度规则，为决策者提供更为准确的决策依据。附图说明图1为本专利技术方法的流程方框图。图2为发电限制规则的示意图。具体实施方式本专利技术考虑中长期水文预报的不确定性，采用能量的方式制定发电限制规则，通过给定目标条件，采用优化算法得到优化发电限制规则。该规则可以充分考虑发电连续性和均匀性，最大程度使得水电站群发电过程免于破坏为目标，提供一种水电站群中长期发电方案生成方法。具体流程详见图1.防止水电站群持续性破坏的发电方案生成方法，具体包括以下过程：1确定优化目标和约束条件，建立水库优化调度模型1.1确定水库调度的优化目标以发电、防洪和生态为例，确定中长期水电优化调度的目标函数，如下所示：(1)最大化水电站群的总发电量：式中：n为划分的调度时段数目；m为梯级水库群中电站数目；Δt为调度期的时段长度；Pi，j为i时段j电站的出力。(2)梯级水电站群的发电保证率最大：式中：Pmin表示梯级水电站群的保证出力；表示各个时段中梯级水电站群总出力大于梯级保证出力的次数。(3)下游遭遇洪水的风险最小：式中：Qsafe为下游防洪控制点的安全泄量；num(Qi,j≤Qsafe)表示各个时段中下泄流量小于等于安全泄量的次数。(4)生态流量满足率最大：式中：Qeco为下游河道的最小生态流量；num(Qi,j≥Qeco)表示各个时段中下泄流量大于等于生态流量的次数。1.2确定水库调度的约束条件水库优化调度模型的约束主要包括：(1)水量平衡约束；(2)水库库容约束；(3)水库出库流量约束；(4)上下游水库间水量平衡约束；(5)电站出力约束；(6)始末状态约束等。2考虑水文预报的不确定性及预报流量的转化在径流预报中，预报误差的产生难以避免，它主要来源于水文测验误差、预报方案误差、抽样误差和预报模型误差等。水文预报误差的不确定性只能根据实际预报作业情况预估其概率分布。一种方法是根据《水文情报预报规范》中的预报合格率进行间接预估，另一种方法是直接根据实际预报误差资料进行直接预估。给定样本点集推求其概率密度函数有参数估计和非参数估计两种方法。参数估计需要事先给定数据样本服从的分布类型，然后再用样本估计该概率密度函数的参数；非参数估计则不需要假定概率密度函数的形式，利用样本数据直接对其概率密度进行估计。采用参数方法进行水文预报误差分析，需要预先给出误差分布类型，然后根据作业预报数据样本估计出相应分布类型的参数。通常假定水文预报误差服从正态分布。非参数方法不要求总体已知或者对总体分布作任何限制性的假定，由样本数据直接估计其概率分布。目前有许多非参数估计方法，如直方图法、Rosenblatt法、核函数估计法、最近邻估计法等。下边以参数估计方法为例进行说明。正是由于预报误差的客观存在，实测径流可以被看作是预报过程的均值线，预报径流总是围绕着实测径流做随机波动。一般情况下，水文预报误差可认为它服从均值为0，均方差为δ1的正态分布。在入库径流过程已知的前提下，径流过程预报误差的分布规律取决于预报方案的确定性系数，两者之间的关系式如下：式中：δ1为预报误差的标准差；R2为确定性系数；为实测流量It的均值。已知预报模型的确定性系数，可以求出该预报模型预报本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防止水电站群持续性破坏的发电方案生成方法，其特征在于包括如下步骤：(1)确定优化目标和约束条件，建立水电站优化调度模型；(2)考虑水文预报的不确定性及预报流量的转化；(3)计算各个时段的潜在出力；(4)确定发电限制规则的形式；(5)采用优化算法得到优化发电限制规则和发电方案集合；(6)建立评价指标体系评价优选调度结果；步骤(4)中所述发电限制规则如下，潜在出力大于0等于且小于MAXP1，采用出力为发电；潜在出力大于等于MAXP1且小于MAXP2，采用出力为发电；潜在出力大于等于MAXP2且小于MAXP3，采用出力为发电；……潜在出力大于等于MAXPn‑1且小于MAXPn，采用出力为N MW发电；式中，MAXP1、MAXP2、…、MAXPn分别表示时段初始时刻水电站的潜在出力，单位为MW；N为水电站的总装机，单位为MW；T为装机台数；根据每台机组的装机容量将其m等分，单机装机容量较小时，m取1或2；单机装机容量较大时，m取2或3。

【技术特征摘要】
1.一种防止水电站群持续性破坏的发电方案生成方法，其特征在于包括如下步骤：(1)确定优化目标和约束条件，建立水电站优化调度模型；(2)考虑水文预报的不确定性及预报流量的转化；(3)计算各个时段的潜在出力；(4)确定发电限制规则的形式；(5)采用优化算法得到优化发电限制规则和发电方案集合；(6)建立评价指标体系评价优选调度结果；步骤(4)中所述发电限制规则如下，潜在出力大于0且小于MAXP1，采用出力为发电；潜在出力大于等于MAXP1且小于MAXP2，采用出力为发电；潜在出力大于等于MAXP2且小于MAXP3，采用出力为发电；……潜在出力大于等于MAXPn-1且小于MAXPn，采用出力为NMW发电；式中，MAXP1、MAXP2、…、MAXPn分别表示时段初始时刻水电站的潜在出力，单位为MW；N为水电站的总装机，单位为MW；T为装机台数；根据每台机组的装机容量将其m等分，单机装机容量较小时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭生练，李立平，刘攀，胡瑶，杨光，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42