考虑遥相关因子的中长期水库调度方法以及自动控制系统技术方案

本发明专利技术提供考虑遥相关因子的中长期水库调度方法以及自动控制系统，调度方法包括：步骤1.建立水库优化调度模型，确定目标函数以及约束条件；步骤2.使用确定性来水资料，使用动态规划算法求出确定性的最优调度轨迹；步骤3.确定可能对研究区域有影响的遥相关因子，并搜集与入库径流同一时间段内的数据资料；步骤4.计算调度决策与以上因子间的相关性系数，确定相关性较强的因子以及时间；步骤5.采用逐步回归的方法，确定因变量调度决策与自变量水库系统因素及遥相关因子的调度函数；步骤6.计算出调度决策的值，确定该时段末水库应达到的库容值，用于水库该时段的调度。本发明专利技术能够充分考虑水库系统外部因素对调度的影响，优化调度结果。

Medium and long term reservoir operation method and automatic control system considering teleconnection factor

【技术实现步骤摘要】
考虑遥相关因子的中长期水库调度方法以及自动控制系统
本专利技术属于水库调度运行
，具体涉及一种考虑遥相关因子的中长期水库调度方法以及自动控制系统。技术背景水库调度通过改变天然径流的时空分布，达到兴利除害的目的。水库调度规则是指导水库运行的重要依据，其中调度函数是一种能够考虑多种调度信息的更概括的水库调度工具。水库调度函数的准确性影响着调度运行的效益。目前，常见的水库调度函数为线性，即通过分析水库运行要素，寻求各变量与调度决策之间的关系，如入库流量、水库蓄水量和出库流量等，获取调度函数。在现有的技术中存在如下问题：(1)调度函数仅考虑了水库系统内部的因素，未考虑系统外部因素对调度函数的影响；(2)调度函数的形式单一，未能将更多可能的影响因素包含在调度函数式中。这些问题影响了所制定的调度函数的客观性和最优性，从而可能导致依据于调度函数所做出的调度决策并不是最优决策，不能实现水库综合效益的最大化。例如，若该时段的调度决策使得水库过多放水，则导致后续时段的可调度水量不足，影响后续时段的兴利效益；若该时段的调度决策使得水库放水不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑遥相关因子的中长期水库调度方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1.建立水库优化调度模型，确定目标函数以及约束条件；/n步骤2.使用确定性来水资料，使用动态规划算法求出确定性的最优调度轨迹；/n步骤3.确定可能对研究区域有影响的遥相关因子，遥相关因子至少包含大气环流因子、海温、气候模式，并搜集与入库径流同一时间段内的数据资料；/n步骤4.计算调度决策与以上因子间的相关性系数，确定相关性较强的因子以及时间，具体包括如下子步骤：/n步骤4-1.对于时段t的调度函数：/n步骤4-1-1.计算遥相关因子F

【技术特征摘要】
1.一种考虑遥相关因子的中长期水库调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.建立水库优化调度模型，确定目标函数以及约束条件；
步骤2.使用确定性来水资料，使用动态规划算法求出确定性的最优调度轨迹；
步骤3.确定可能对研究区域有影响的遥相关因子，遥相关因子至少包含大气环流因子、海温、气候模式，并搜集与入库径流同一时间段内的数据资料；
步骤4.计算调度决策与以上因子间的相关性系数，确定相关性较强的因子以及时间，具体包括如下子步骤：
步骤4-1.对于时段t的调度函数：
步骤4-1-1.计算遥相关因子Fz(z＝1,2,…,Z)与该时段调度决策的相关性系数，并确定出产生影响的遥相关因子的时间段；其中，调度决策为最优末库容i表示年；
计算每年在时段t的调度决策与遥相关因子Fz在当年的各月值Fz,i,j(i＝1,…,n；j＝1,…,T)的相关性：



式中，为时段t在第i年的调度决策与当年第j月的遥相关因子Fz,i,j指标值的相关性系数；
设矩阵中每一行的最大相关性系数值为即表示时段t在第i年的调度决策与当年第j*月的遥相关因子Fz指标值的相关性最大；统计n行各行的以及对应的j*，n个j*中出现次数最多的月份定义为jmax，则认为时段t的调度决策与相关性最强；
步骤4-1-2.按照步骤4-1-1中计算所有遥相关因子Fz(z＝1,2,…,Z)与时段t的调度决策间的相关性系数，确定相关性最强的对应月份，最终确定出可以作为时段t的调度函数的自变量的遥相关因子矩阵：



式中，表示与时段t的调度决策相关性最强的当年第jmax月的第z个遥相关因子Fz(z＝1,…,Z)指标值；
步骤4-2.对所有时段t(t＝1,2,…,T)重复执行步骤4-1，最终确定出全部时段的可作为其调度函数的自变量的遥相关因子矩阵：



式中，为时段t的调度函数的自变量的遥相关因子矩阵；
步骤5.采用逐步回归的方法，确定因变量调度决策与自变量水库系统因素及遥相关因子的调度函数；
步骤6.对于未来时段，若时段为一年中的第t个时段，则使用时段t的调度函数，



并确定式中各自变量在该时段下相应的值，则可以代入上式计算出调度决策yt的值，即确定该时段末水库应达到的库容值Vt+1，用于水库该时段的调度。


2.根据权利要求1所述的考虑遥相关因子的中长期水库调度方法，其特征在于：
其中，在步骤1中，目标函数为：
式中，E为总发电量，T为调度时段数，Nt为每个调度时段的发电出力，Δt为调度时段时长；
约束条件至少包括：
(1)水量平衡约束
Vt+1＝Vt+Qt-Rt，
式中，Vt+1为时段末水库库容，Vt为时段初水库库容，Qt为时段入流，Rt为时段出流；
(2)水位约束



式中，Zt为时段内的最小允许水位，为时段内的满足防洪安全要求的最大允许水位；
(3)下泄流量约束



式中，Rt为时段内的最小允许出流，为时段内的最大允许出流；
(4)出力约束



式中，Nt为时段内的最小允许出力，为时段内的最大允许出力。


3.根据权利要求1所述的考虑遥相关因子的中长期水库调度方法，其特征在于：
其中，步骤2包括以下子步骤：
步骤2-1.阶段变量：调度时段为月，t＝1,2,…,T，T＝12；
状态变量：时段初库容，Vt；
决策变量：时段末库容，Vt+1；
状态转移方程：水量平衡方程，Vt+1＝Vt+Qt-Rt；
边界条件：调度周期始末水库处于死库容，V1＝Vt+1＝VD，VD为死库容；
步骤2-2.以逆时序进行递推计算：



式中，ft*(Vt)为时段t的最优总效益值；Bt(Rt,Vt,Qt)为时段t的面临效益；为时段t+1的余留效益值；

【专利技术属性】
技术研发人员：李赫，刘攀，万东辉，李杰，石赟赟，查大伟，王森，
申请(专利权)人：珠江水利委员会珠江水利科学研究院，武汉大学，
类型：发明
国别省市：广东;44