一种基于博弈理论的梯级水库群蓄水策略计算方法技术

本发明专利技术提供一种基于博弈理论的梯级水库群蓄水策略计算方法；包括以下步骤：逐时段计算梯级水库群可蓄水量和待蓄水量；划分子水库群；设定离散步长，构建子水库群间和子水库群内部的分配方案集合；计算不同分配方案组合下，子水库群的分配效益和梯级水库群总体效益；基于博弈论方法，确定最佳的且均衡的时段蓄水方案；进入下一个时段，重复上述步骤，直至确定所有时段的可蓄水量分配结果。首次提出采用博弈论方法来制定梯级水库群蓄水策略，并提出相应的计算方法，对于协调上下游水库蓄水利益冲突，达成对其相对有利的、且现实可行的调度策略具有重要意义。度策略具有重要意义。度策略具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于博弈理论的梯级水库群蓄水策略计算方法


[0001]本专利技术涉及水库群蓄水决策领域，尤其涉及一种基于博弈理论的梯级水库群蓄水策略计算方法。

技术介绍

[0002]近年来，长江流域逐步形成了以三峡水库为核心、金下四库为骨干的巨型水库群。为了保障本流域的防洪安全，这些水库通常在汛前将水位消落至汛限水位(或死水位)以下，从而保证汛期防洪库容的充足，汛后逐步抬升水位进行蓄水，为枯水季供水做好准备。由于水库群蓄水期相对集中，面临有限的水资源量，梯级水库群在蓄水期往往存在着竞争性蓄水的问题。这种问题的根源在于上游水库对水资源的利用有着先天优势，而下游水库只能被动承接上游水库群的调度结果，因此，在汛后来水不大的时，下游水库存在较大的蓄不满的风险。在此背景下，为兼顾梯级水库群上下游水库的蓄水效益，本专利技术基于博弈论方法，提出一种基于博弈理论的梯级水库群蓄水策略计算方法，使得能够均衡上下游水库的蓄水需求，合理开展上下游水库同步蓄水，为水资源可持续管理提供有效支撑。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于博弈理论的梯级水库群蓄水策略计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、基于[t,t
Z
]预见期内预报来水过程，将预见期划分为若干计算时段，在[t,t+Δt]预见期内，在维持梯级水库最末一级下泄方式的前提下，分别计算预见期内梯级水库的可蓄水量和总待蓄库容，判断所述[t,t+Δt]预见期内总可蓄水量是否满足整个梯级水库蓄水需求；其中，t表示临近时刻，t
Z
表示预见期末；t+Δt表示预见期时段末；若总来水量满足整个梯级水库蓄水需求，则按照各水库的蓄水量缺口，以原有下泄方式进行有序蓄水，直至蓄满后，转入所述S1的[t+Δt,t+2
×
Δt]内开始计算；若总来水量不能满足整个梯级水库蓄水需求，转入S2进行计算；S2、根据各水库在水库群中的功能、防洪任务、地理位置的因素的综合考虑，将水库群划分成子水库群A和子水库群B，分别计算所述子水库群A和子水库群B的总待蓄库容；以所述子水库群A和子水库群B待蓄库容为上限，基于总可蓄水量，以第一分配步长为基础，按照从上游到下游的分配顺序，离散形成不同的子水库群分配方案[P1,P2,
…
,P
i
,
…
,P
M
]；其中，P
i
为可蓄水量在所述子水库群A和所述子水库群B之间的第i种分配方案；M为分配方案数；S3、针对所述子水库群A和所述子水库群B的总蓄水量分配方案P
i
，以上游子水库群和下游子水库群总待蓄库容为上限，基于分配方案，以第二分配步长和第三分配步长为基础，分别对所述上游子水库群和所述下游子水库群内部水库进行蓄水量分配；其中，所述上游子水库群内部分配方案为[P
′
1,i
,P
′
2,i
,...,P
′
j,i
,...,P
′
m,i
]；其中，j＝1,2,...，m；m为分配方案数；所述下游子水库群内部分配方案[P
″
1,i
,P
″
2,i
,...,P
″
s,i
,...,P
″
n,i
]；S4、针对所述子水库群A和所述子水库群B的总蓄水量分配方案P
i
，计算所述上游子水库群和所述下游子水库群不同内部方案下，各水库的发电效益；S5、针对所述子水库群A和所述子水库群B的总蓄水量分配方案P
i
，计算所述上游子水库群和所述下游子水库群不同内部方案[P
′
j,i
,P
″
s,i
]组合下的分配效用，基于博弈理论，明确所述上游子水库群和所述下游子水库群内部最佳的分配方案，并计算在所述上下游子水库群不同内部方案[P
′
j,i
,P
″
s,i
]组合下梯级水库群总效益；S6、针对每一种所述子水库群A和所述子水库群B的总蓄水量分配方案，分别明确所述子水库群A和所述子水库群B内部最佳的分配方案，并计算对应的梯级水库群总效益，选择总效益最高的分配方案作为[t,t+Δt]预见期内的可蓄水量分配结果，进入下一个时段[t+Δt,t+2Δt]，重复所述S1至S6的分析计算工作，直至确定所有时段的可蓄水量分配结果。2.根据权利要求1所述的一种基于博弈理论的梯级水库群蓄水策略计算方法，其特征在于，所述S1的实现方式为：在[t,t+Δt]预见期内，梯级水库可蓄水量W
′
为：其中，Q
in
为最上游水库入库流量，单位为m3/s；Q
out
为最下游水库出库流量，单位为m3/s；；当前时刻，梯级水库待蓄水量W为：
其中，W
nomal
为水库的正常蓄水位对应的库容，单位为m3；W
t,n
为水库面临时刻水位对应的库容，单位为m3；N为梯级水库总体个数；判断[t,t+Δt]预见期内总可蓄水量是否满足整个梯级水库蓄水需求；若总来水量能满足整个梯级水库蓄水需求，以原有下泄方式进行有序蓄水，直至蓄满后，转入所述S1，开始[t+Δt,t+2
×
Δt]内的计算；若总来水量不能满足整个梯级水库蓄水需求，转入所述S2进行下一步计算。3.根据权利要求2所述的一种基于博弈理论的梯级水库群蓄水策略计算方法，其特征在于，所述S2的实现包括以下步骤：S201、假设梯级水库被划分为所述子水库群A和所述子水库群B；S202、所述子水库群A总待蓄库容W1；所述子水库群B总待蓄库容W2，W＝W1+W2；若W1≤W2，则总可蓄水量在所述子水库群A和所述子水库群B间的分配方案[P1,P2,...,P
i
,...,P
M
]，P
i
＝(p
1,i
,p
2,i
)，i＝1,2,...,M；其中，p
1,i
＝i
×
δ1、p
2,i
＝W
′‑
i
×
δ1、0≤p
1,i
≤W1、0＜p
2,i
＜W2，M为分配方案数；p
1,i
，p
2,i
分别为子水库群A和B的第i种分配方案，δ1为所述总可蓄水量在子水库群A和B之间的分配步长。4.根据权利要求3所述的一种基于博弈理论的梯级水库群蓄水策略计算方法，其特征在于，所述S3包括如下步骤：S301、假设所述子水库群A和所述子水库群B均包含两个水库，A＝[a1,a2]，B＝[b1,b2]；S302、在所述子水库群A和所述子水库群B的总蓄水量分配方案P
i
＝(p
1,i
,p
2,i
)下，所述子水库群A中上游水库a1待蓄库容为所述子水库群A中下游水库a2待蓄库容为若则可蓄水量i
×
δ1，在所述上游水库a1和所述下游水库a2间的分配方案[P
′
1,i
,P
′
2,i
,...,P
′
j,i
,...,P
′
m,i
]；P
′
j,i
＝(p
′
1,j,i
,p
′
2,j,i
)，j＝1,2,...,m；其中，p
′
1,j,i
＝j
×
δ2、p
′
2,j,i
＝i
×
δ1‑
j
×
δ2、m为分配方案数，p
′
1,j,i
，p
′
2,j,i
分别为子水库群A中上游水库a1和下游水库a2的第j种分配方案、δ2为子水库群A中上游水库a1和下游水库a2的方案分配步长；S303、所述子水库群B中上游水库b1待蓄库容为所述子水库群B中下游水库b2待蓄库容为若则可蓄水量W
‑
i
×
δ1在所述上游水库b1和所述下游水库b2间的分配方案为[P
′
1,i
,P
′
2,i
,...,P
′
s,i
,...,P
′
n,i
]，P
″
s,i
＝(p
″
1,s,i
,p
″
2,s,i
)，s＝1,2,...,n；其中，p
″
1,s,i
＝s
×
δ3，p
″
2,s,i
＝(W
′‑
i
×
δ1)
‑
s
×
δ3，，n为分配方案数，p
″
1,s,i
，p
″
2,s,i
分别为所述上游水库b1和下游水库b2的第s种分配方案；δ3为所述子水库群B中上游水库b1和下游水库b2的方案分配步长。
5.根据权利要求4所述的一种基于博弈理论的梯级水库群蓄水策略计算方法，其特征在于，所述S4包括以下步骤：S401、计算所述子水库群A中上游水库a1的发电效益E
i,j,1
：：E
i,j,1
＝ε1×
Q
out,1
×
h
i,j,1
×
ΔtH
i,j,1
＝f
z～v,1
(w
d,1
+j
×
δ2)其中，Q
out,1
为上游水库a1的下泄流量，单位...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯宝飞，陈瑜彬，李玉荣，徐雨妮，许银山，张潇，牛文静，田逸飞，张俊，张晶，李洁，曾明，张涛，邢雯慧，訾丽，
申请(专利权)人：长江水利委员会水文局，
类型：发明
国别省市：