一种基于边际效益的水电站确定性优化调度方法技术

本发明专利技术属于水利发电相关技术领域，并公开了一种基于边际效益的水电站确定性优化调度方法。该方法包括：S1将水电站的调度期划分为多个等时距的时段，设置水电站的调度期内的初始条件和约束条件，构建水电站长期优化调度发电量最大模型；S2构建边际效益关于发电量最大模型的关系式，构建余留效益的计算方式，采用逆序递推的方式依次计算各个时段水位余留效益；S3根据步骤S2中计算获得的余留效益，判断当前时段的边际效益和下一时段余留效益之间的大小，并以此构建当前用水量与各个库容、来流、最大下泄流量和最小出库流量之间的关系，利用该关系计算各个时段的用水量，实现水电站的调度。通过本发明专利技术，解决水电站用水量最优化的调度问题。的调度问题。的调度问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于边际效益的水电站确定性优化调度方法


[0001]本专利技术属于水利发电相关
，更具体地，涉及一种基于边际效益的水电站确定性优化调度方法。

技术介绍

[0002]在水电站长期调度中，通常建立发电量最大模型，采用动态规划法及其改进算法进行求解，其改进算法主要包括逐步优化法、动态规划逐次逼近法、状态逐密动态规划法和增量动态规划法等。作为数学规划方法，动态规划通过穷举方法求得水库调度问题的最优解，所得的为问题的解而非一套规则，导致其所得方案可解释性不强，只解决了“如何调度”，却没有回答“为什么这样调度”的问题。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于边际效益的水电站确定性优化调度方法，解决水电站用水量最优化的调度问题。
[0004]为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种基于边际效益的水电站确定性优化调度方法，该方法包括下列步骤：
[0005]S1将水电站的调度期划分为多个等时距的时段，设置水电站的调度期内的初始条件和约束条件，构建水电站长期优化调度发电量最大模型；
[0006]S2构建边际效益关于发电量最大模型的关系式，构建余留效益的计算方式，采用逆序递推的方式依次计算各个时段水位余留效益；
[0007]S3根据步骤S2中计算获得的余留效益，判断当前时段的边际效益和下一时段余留效益之间的大小，并以此构建当前用水量与各个库容、来流、最大下泄流量和最小出库流量之间的关系，利用该关系计算各个时段的用水量，实现水电站的调度。
[0008]进一步优选地，在步骤S2中，所述各个时段余留效益按照下列方式计算：
[0009]S21分别计算任意时刻t对应的边际效益f(V
t
,Q
t
)和下时段余留效益F(V
t+1
)；
[0010]S22判断f(V
t
,Q
t
)与F(V
t+1
)之间的大小，当F(V
t+1
)≥f(V
t
,Q
T
)时，F(V
t
)＝F(V
t+1
)；否则，判断当前用水量Q
t
与最大下泄流量的大小：
[0011]当时，F(V
t
)＝f(V
t
,Q
t
)；
[0012]否则，更新当前用水量Q
t
和时段末库容V
t+1
，返回步骤S22；
[0013]S23 t＝t
‑
1，直至获得所有时段的余留效益。
[0014]进一步优选地，在步骤S23中，对于最后一个时段T，其下一个时段T+1时段对应末水位限制以下的余留效益F(V
T+1
)为M，M为任意大正数。
[0015]进一步优选地，在步骤S22中，更新所述当前用水量Q
t
和时段末库容V
t+1
按照下列关系是更新：
[0016]Q
t
＝Q
t
+ΔQ；
[0017]V
t+1
＝V
t
+(I
t
‑
Q
t
)
×
Δt
[0018]其中，Q
t
为该水电站在时刻t用水量；ΔQ为单位水量；V
t+1
为t+1时刻库容；V
t
为t时刻库容；I
t
为t时刻来流；Δt为时间间隔。
[0019]进一步优选地，在步骤S3中，所述每个时段的用水量按照下列步骤计算获得：
[0020]S31获取时段初蓄水状态V
t
和入库流量I
t
；
[0021]S32判断本时段边际效益f(V
t
,Q
t
)和下时段余留效益F(V
t+1
)之间的关系，当f(V
t
,Q
t
)≤F(V
t+1
)时，当前用水量按照下列关系式进行：
[0022]否则，更新当前用水量和和时段末库容V
t+1
，Q
t
＝Q
t
+ΔQ，V
t+1
＝V
t
+(I
t
‑
Q
t
)
×
Δt，更新计算本时段边际效益f(V
t
,Q
t
)和下时段余留效益F(V
t+1
)，直至f(V
t
,Q
t
)≤F(V
t+1
)，当前用水量按照下列关系式进行：
[0023]S33 t＝t+1,返回步骤S31，直至获得每个时段的用水量。
[0024]进一步优选地，在步骤S1中，所述约束条件为：
[0025](1)水位约束：Z
t
和分别代表t(t＝1，2，
…
，T)时段最低水位和最高水位限制；
[0026](2)库容约束：V
t
和分别代表t(t＝1，2，
…
，T)时段最小库容和最大库容限制；
[0027](3)出力约束：N
t
和分别代表t(t＝1，2，
…
，T)时段最小出力和最大出力限制；
[0028](4)出库流量约束：Q
t
和分别代表t(t＝1，2，
…
，T)时段最小出库流量和最大出库流量限制。
[0029]进一步优选地，在步骤S1中，所述发电量最大模型按照下列关系式进行：
[0030][0031]其中，E为调度期内总发电效益；A为水库出力；Q
t
为时段t的用水量；H
t
为水库于时段t净水头。
[0032]进一步优选地，所述边际效益关于所述发电量最大模型的关系式按照下列关系式进行：
[0033][0034]其中，E为调度期内总发电效益；Q
t
为时段t的用水量。
[0035]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具备下列有益效果：
[0036]1、将经济学中边际效益和水库调度规则融入方法本身，明确在多时段分配用水量时，发电水量不变的情况下，当前时段与未来时段对于水量具有竞争关系，依据边际效益进行蓄放水保证水在效益最大的时使用。方法本身易于调度人员理解掌握，在任意时刻可根
据水电站当前蓄水状态和来水状态作出相应决策，具有更强的可理解性和指导意义；
[0037]2、本专利技术将经济学中边际效益理论与水库调度理论相结合，以边际效益作为指导展现每方水具有对应效益，实现发电效益最大；相比于数学规划方法而言，本方法将“何时用水”问题通过边际效益本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于边际效益的水电站确定性优化调度方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：S1将水电站的调度期划分为多个等时距的时段，设置水电站的调度期内的初始条件和约束条件，构建水电站长期优化调度发电量最大模型；S2构建边际效益关于发电量最大模型的关系式，构建余留效益的计算方式，采用逆序递推的方式依次计算各个时段水位余留效益；S3根据步骤S2中计算获得的余留效益，判断当前时段的边际效益和下一时段余留效益之间的大小，并以此构建当前用水量与各个库容、来流、最大下泄流量和最小出库流量之间的关系，利用该关系计算各个时段的用水量，实现水电站的调度。2.如权利要求1所述的一种基于边际效益的水电站确定性优化调度方法，其特征在于，在步骤S2中，所述各个时段余留效益按照下列方式计算：S21计算任意时刻t对应的边际效益f(V
t
,Q
t
)和下时段余留效益F(V
t+1
)；S22判断f(V
t
,Q
t
)与F(V
t+1
)之间的大小，当F(V
t+1
)≥f(V
t
,Q
T
)时，F(V
t
)＝F(V
t+1
)；否则，判断当前用水量Q
t
与最大下泄流量的大小：当时，F(V
t
)＝f(V
t
,Q
t
)；否则，更新当前用水量Q
t
和时段末库容V
t+1
，返回步骤S22；S23 t＝t
‑
1，直至获得所有时段的余留效益。3.如权利要求2所述的一种基于边际效益的水电站确定性优化调度方法，其特征在于，在步骤S23中，对于最后一个时段T，其下一个时段T+1时段末水位限制以下对应的余留效益F(V
T+1
)为M，M为任意大正数。4.如权利要求2所述的一种基于边际效益的水电站确定性优化调度方法，其特征在于，在步骤S22中，更新所述当前用水量Q
t
和时段末库容V
t+1
按照下列关系是更新：Q
t
＝Q
t
+ΔQ；V
t+1
＝V
t
+(I
t
‑
Q
t
)
×
Δt其中，Q
t
为该水电站在时刻t用水量；ΔQ为单位水量；V
t+1
为t+1时刻库容；V
t
为t时刻库容；I
t
为t时刻来流；Δt为时间间隔。5.如权利要求1或2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍永刚，李诗雅，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：