一种兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度方法技术

本发明专利技术公开了一种兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度方法，包括：1）建立兼顾四大家鱼产卵保护生态调度模式的数学模型；2）建立兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度模型：3）提出耦合调度过程优化状态与调度模式附加状态的双状态动态规划DPTS；4）利用提出的双状态动态规划DPTS求解2）中建立的水库发电优化调度模型，得到水库发电最优调度过程。本发明专利技术方法针对传统的数学规划方法或者智能优化方法无法解决的发电调度过程与生态调度模式协同优化问题，提出双状态动态规划DPTS优化建模方法，能够有效地求解前述数学模型，得到协调兼顾四大家鱼产卵保护的生态调度模式与发电调度过程冲突的水库发电最优调度过程。发电调度过程冲突的水库发电最优调度过程。发电调度过程冲突的水库发电最优调度过程。

【技术实现步骤摘要】
一种兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度方法


[0001]本专利技术涉及水库调度
，具体的说，是一种兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度方法。

技术介绍

[0002]四大家鱼需要在繁殖期进行持续流量涨幅的调度模式去刺激四大家鱼产卵，水库发电优化调度需要特定的调度过程去实现发电量最大目标，这使得水库在兼顾四大家鱼产卵保护的生态调度模式与发电调度过程存在冲突。而传统的数学规划方法或者智能优化方法均无法解决这类调度过程与调度模式协同优化问题，亟待探寻一种能够有效的建模优化方法，实现兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度建模以及发电调度过程与生态调度模式的协同优化。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提出一种兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度方法，通过提出的耦合发电调度过程优化状态与生态调度模式附加状态的双状态动态规划DPTS优化建模方法，能够有效地解决的发电调度过程与生态调度模式协同优化问题，实现兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度建模以及发电调度过程与生态调度模式的协同优化。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1、建立兼顾四大家鱼产卵保护生态调度模式的数学模型；
[0007]针对四大家鱼需要在繁殖期进行持续流量涨幅的调度模式来刺激四大家鱼产卵，从而建立持续流量涨幅的流量涨幅和持续天数T
S
两个关键控制参数，藉由启动时机t
S
存在时间窗口约束、启动时下泄流量和结束时下泄流量的存在流量区间约束和建立兼顾四大家鱼产卵保护生态调度模式的数学模型：
[0008][0009]步骤S2、对所要建立的兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度模型，要求在
调度过程中执行符合步骤S1中所述兼顾四大家鱼产卵保护生态的调度模式，则兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度模型的目标函数表示为：
[0010][0011]上式中，E表示调度期发电量；T表示调度期时段数；ΔT
t
表示调度时间步长；N
t
、A、H
t
、Q
t
分别为水电站出力、出力系数、发电水头、发电流量；
[0012]步骤S3、提出耦合调度过程优化状态与调度模式附加状态的双状态动态规划DPTS；
[0013]步骤S3.1、以水库的库容为状态、泄流量为决策，根据传统动态规划，建立水库发电优化调度问题的状态转移方程和递推基本方程：
[0014][0015]上式中，E
t
(V
t
)表示从初始时段到目前t阶段的累积效益，g
t
(V
t
,O
t
)表示目前t阶段的阶段效益；
[0016]步骤3.2、针对兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度模型，设计原始状态VI
t
去对应发电优化调度过程，增加附加状态VII
t
去对应生态调度模式，建立考虑原始状态和附加状态DPTS的递推基本方程、状态转移方程和最优决策方程：
[0017][0018][0019]最优决策
[0020]步骤S4、利用步骤S3中所提出的双状态动态规划DPTS求解步骤S2中建立的兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度模型，得到兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电最优调
度过程；
[0021]步骤S4.1、首先确定与水库发电优化调度过程相关的输入和控制参数，包括：输入来水序列{I
t
}、调度期初控制库容V0和末控制库容和V
T
、综合发电出力系数A、水位库容关系、下泄流量尾水位关系；
[0022]步骤S4.2、然后确定与兼顾四大家鱼产卵保护生态调度模式相关的控制参数，包括：流量涨幅持续天数T
S
、启动时机t
S
的时间窗口约束启动时下泄流量区间约束结束时下泄流量区间约束
[0023]步骤S4.3、根据步骤S4.1和S4.2中确定的模型输入和控制参数，建立步骤S2所述兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度模型；
[0024]步骤S4.4、以水库的库容为状态、泄流量为决策，根据传统动态规划，建立双状态动态规划DPTS的递推基本方程、状态转移方程和最优决策方程；
[0025]步骤S4.5、设定双状态动态规划DPTS的状态离散精度，根据离散精度对各个时段库容离散化，获得各时刻状态离散集合{{V0},{V1},K,{V
t
},K,{V
T
}}；
[0026]步骤S4.6、设定寻优过程时间阶段变量为t，初始化t＝0；
[0027]步骤S4.7、针对发电调度过程的原始状态到原始状态寻优，根据DPTS的递推基本方程(4a)、状态转移方程(5a)和最优决策方程式(6a)，寻找最优决策O
t
并确定在最优决策的状态转移过程中，时刻t状态离散集合{V
t
}中的每一个原始状态VI
t,j
对应的时刻t
‑
1状态离散集合{V
t
‑1}的原始状态VI
t
‑
1,i
。
[0028]步骤S4.8、如果时间大于兼顾四大家鱼产卵保护生态调度模式的时间窗口的最早时间(t
S
≤t)，则附加状态需要参与计算。
[0029]针对生态调度模式的附加状态到附加状态寻优，根据DPTS的递推基本方程(4b)、状态转移方程(5b)和最优决策方程式(6b)，寻找最优决策O
t
并确定在最优决策的状态转移过程中，时刻t状态离散集合{V
t
}中的每一个附加状态VII
t,j
对应的时刻t
‑
1状态离散集合{V
t
‑1}的附加状态VII
t
‑
1,i
；
[0030]步骤S4.9、如果时间处于兼顾四大家鱼产卵保护生态调度模式的时间窗口内则需要将原始状态转换到附加状态；
[0031]针对执行兼顾四大家鱼产卵保护生态调度模式，从发电调度过程的原始状态到生态调度模式的附加状态寻优；根据DPTS的状态转移方程(5c)和最优决策方程式(6c)，对时刻t状态离散集合{V
t
}中的每一个原始状态VI
t,i
执行该调度模式；然后，检查调度模式的运行过程是否满足启动时下泄流量区间约束结束时下泄流量区间约束如果满足上述约束条件，则记录从时刻t状态离散集合{V
t
}中的原始状态VI
t,i
到时刻t+T
S
状态离散集合的附加状态的过程为附加状态最优决策的状态转移过程；如果不满足则跳过，继续计算时刻t状态离散集合{V
t...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、建立兼顾四大家鱼产卵保护生态调度模式的数学模型；针对四大家鱼需要在繁殖期进行持续流量涨幅的调度模式来刺激四大家鱼产卵，从而建立持续流量涨幅的流量涨幅和持续天数T
S
两个关键控制参数，藉由启动时机t
S
存在时间窗口约束、启动时下泄流量和结束时下泄流量的存在流量区间约束和建立兼顾四大家鱼产卵保护生态调度模式的数学模型：步骤S2、对所要建立的兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度模型，要求在调度过程中执行符合步骤S1中所述兼顾四大家鱼产卵保护生态的调度模式，则兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度模型的目标函数表示为：上式中，E表示调度期发电量；T表示调度期时段数；ΔT
t
表示调度时间步长；N
t
、A、H
t
、Q
t
分别为水电站出力、出力系数、发电水头、发电流量；步骤S3、提出耦合调度过程优化状态与调度模式附加状态的双状态动态规划DPTS；步骤S4、利用步骤S3中所提出的双状态动态规划DPTS求解步骤S2中建立的兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度模型，得到兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电最优调度过程。2.根据权利要求1所述的一种兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度方法，其特征在于，步骤S3中所述提出耦合调度过程优化状态与调度模式附加状态的双状态动态规划
DPTS，具体内容为：步骤S3.1、以水库的库容为状态、泄流量为决策，根据传统动态规划，建立水库发电优化调度问题的状态转移方程和递推基本方程：上式中，E
t
(V
t
)表示从初始时段到目前t阶段的累积效益，g
t
(V
t
,O
t
)表示目前t阶段的阶段效益；步骤3.2、针对兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度模型，设计原始状态VI
t
去对应发电优化调度过程，增加附加状态VII
t
去对应生态调度模式，建立考虑原始状态和附加状态DPTS的递推基本方程、状态转移方程和最优决策方程：状态DPTS的递推基本方程、状态转移方程和最优决策方程：状态DPTS的递推基本方程、状态转移方程和最优决策方程：3.根据权利要求1所述的一种兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度方法，其特征在于，步骤S4中所述利用步骤S3中所提出的双状态动态规划DPTS求解步骤S2中建立的兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度模型，具体过程如下：步骤S4.1、首先确定与水库发电优化调度过程相关的输入和控制参数，包括：输入来水序列{I
t
}、调度期初控制库容V0和末控制库容和V
T
、综合发电出力系数A、水位库容关系、下泄流量尾水位关系；步骤S4.2、然后确定与兼顾四大家鱼产卵保护生态调度模式相关的控制参数，包括：流量涨幅持续天数T
S
、启动时机t
S
的时间窗口约束启动时下泄流量区间约束结束时下泄流量区间约束步骤S4.3、根据步骤S4.1和S4.2中确定的模型输入和控制参数，建立步骤S2所述兼顾四大家鱼产卵保护的水库发电优化调度模型；步骤S4.4、以水库的库容为状态、泄流量为决策，根据传统动态规划，建立双状态动态规划DPTS的递推基本方程、状态转移方...

【专利技术属性】
技术研发人员：何中政，李树良，魏博文，黄伟，付吉斯，闫峰，熊斌，贾卓，洪安宇，熊吕阳，姜瑶，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：