一种水电站水库水位预测方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水电站水库水位预测方法和系统，该方法包括：确定上下游水电站之间的水流传播时间；获取上游水电站群的水情信息及当日、次日发电计划，考虑水流时滞时间，并计算当日、次日影响次日下游水库入库流量的相关出库水量；预测上下游水电站之间次日区间流量并计算区间水量；利用水量平衡原理，折算预测计算次日下游水电站入库水量；根据次日预测入库水量计算下游电站次日理论可发电量；计算下游水电站次日水库蓄水变化量，预测下游水库次日水位；判断下游水电站次日水库水位是否符合控制要求。本发明专利技术能够准确预测下游水电站次日水库入库水量，确保其能严格按照调度计划发电曲线发电；降低枯水期弃水风险，最大化利用水资源进行发电。资源进行发电。资源进行发电。

【技术实现步骤摘要】
一种水电站水库水位预测方法和系统


[0001]本专利技术涉及水电站水库调度
，具体涉及一种水电站水库水位预测方法和系统。

技术介绍

[0002]上下游梯级水电站运行中，上下游电站水库存在首尾相连特点，上下游水电站群中水库地理位置有一定距离，水流在两级库区之间的传播时间不可忽略，受河道本身坦化作用(肖峰填枯)、上游电站群出库流量、河道水位、水流流速、流域区域内水量损失等多种因素影响，上述影响因素变化频率较快且监测不便，上游出库流量与下游入库流量梯级水库不存在固定映射关系，若采用传统经验测算方法，下游电站入库流量预测存在较大偏差，导致下游电站水位控制不符合要求，弃水或不按计划发电现象时有发生，甚至直接影响整个电力系统的安全、稳定与经济运行。
[0003]同国内目前的梯级水库系统相比，该类梯级水库系统调度运行差异明显，若该类梯级水库系统，上游水库为年调节水库，下游为日调节水库，上游或下游电站负荷变化即可引起下游库区水位出现巨大的变化。上下游电站隶属不同发电企业，各自发电利益不尽相同，下游电站实现与上游电站的实时联合梯级调度面临多重困难和挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于：针对上下游水库的梯级实时联合调度存在诸多不便，下游水库入库流量预测精度偏差大的问题，一种水电站水库水位预测及发电计划编制方法，该方法能够准确预测下游电站次日水库水位及可发电水量，优化了水库水位预测算法，最终实现水库水位的精准、连续控制，为准确编制次日发电计划提高可靠保障。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种水电站水库水位预测方法，包括以下步骤：
[0007]步骤(1)确定上下游水电站之间的水流传播时间；
[0008]步骤(2)获取上游水电站群的水情信息及当日、次日发电计划，考虑水流时滞时间，并计算当日、次日影响次日下游水库入库流量的相关出库水量；
[0009]步骤(3)预测上下游水电站之间次日区间流量并计算区间水量；
[0010]步骤(4)结合上游水电站群当日、次日影响次日下游水库入库流量的相关出库水量和上下游水电站间的区间水量，利用水量平衡原理，折算预测计算次日下游水电站入库水量；
[0011]步骤(5)根据次日预测入库水量计算下游电站次日理论可发电量；
[0012]步骤(6)计算下游水电站次日水库蓄水变化量，预测下游水库次日水位；
[0013]步骤(7)判断下游水电站水库水位是否符合水位控制要求，不满足要求时，首先调整发电计划，发电计划调整后仍然无法满足要求时，及时发出弃水预警，并协调上游水电站群调整发电计划。
[0014]进一步地，步骤(1)中，水流传播时间是指上游水电站水库的出库流量或区间流量流到下游水电站水库的传播时间；
[0015]通过计算上下游水流时滞，对上下游电站水流关系进行拟合，拟合效果可通过相关系数R进行评价；相关系数R在
‑
1～1之间，绝对值越大表明相关性越显著。
[0016]进一步地，步骤(1)中，先根据水文站的历史水情数据，确定时滞小时数的大致范围，然后采用遍历法，在此滞时范围内以1h为间隔对时滞小时对应的R进行求解，可求出最优时滞Δt，使得R能取得最大值，公式为：
[0017][0018]式中：
[0019]Q
out，t
‑
Δt
为t时刻上游电站的出库流量经过Δt小时(最优时滞时间)后流入下游的流量，m3/s；
[0020]为上游电站出库平均值，m3/s；
[0021]Q
in，t
为t时刻下游电站入库流量，m3/s；
[0022]为下游电站入库流量均值，m3/s。
[0023]进一步地，步骤(2)中，获取上游水电站群的水情信息以及当日、次日发电计划，具体是指：上游电站的运行水位、机组耗水率等水情信息，调度系统中一般下发当日发电计划电量、电站填报次日发电计划电量，通过上述信息折算上游电站群次日流入下游电站的入库水量。
[0024]进一步地，步骤(2)中，适用于最优匹配水流时滞时间小于24h的情况；
[0025]昨日影响电量G
1s
＝(P
24
‑
Δt
+P
24
‑
(Δt
‑
1)
+P
24
‑
(Δt
‑
2)
+
……
+P
23
).1h；
[0026]当日影响电量G
2S
＝(P
24
‑
(Δt+1)
+P
24
‑
(Δt+2)
……
+P0).1h；
[0027][0028]式中，Δt为最优匹配水流时滞时间，h；P
n
为n小时刻的昨日或当日上游电站小时平均出力，kw；在考虑水流时滞的情况下，G
1s
为上游电站昨日发电影响下游电站次日入库的电量，G
2s
为上游电站当日发电影响下游电站次日入库的电量，kw.h；V
sc
为上游水电站群当日、次日影响下游电站次日入库水量的出库水量，m3；W
sr
为上游电站当前机组平均耗水率，m3/kw.h。
[0029]进一步地，步骤(3)中，建立一个区间流量自身前后线形关系模型或自回归模型，该模型值反应了上下游流域段内的区间水量的变化情况：
[0030][0031][0032]式中，为d天下游电站入库流量均值，m3/s；；为上游电站群影响下游水库次日水库入库流量的出库流量平均值，m3/s；为次日区间流量预报值，m3/s；A，A0，A1，A2，
……
，As为预报系数；s为预报阶数；V
q
为上下游电站之间的区间水量，m3；T为计算时间周期，次日区间水量计算时取值为24h。
[0033]进一步地，步骤(4)中，结合上游水电站群当日、次日影响次日下游水库入库流量的相关出库水量和上下游水电站间的区间水量，利用水量平衡原理，折算预测计算次日下游水电站入库水量：
[0034]V
xr
＝V
sc
+V
q
[0035]式中，V
xr
为下游电站次日入库水量，m3。
[0036]进一步地，步骤(5)中，依据下游电站次日预测入库水量，即可计算下游电站次日理论可发电量，若理论可发电量小于下游电站最大可发电量，合理安排高峰低谷发电计划即可，不存在弃水风险，若大于最大可发电量，需要结合水库水位进行进一步分析判断是否会发生弃水：
[0037]G
X2
＝V
xr
/W
xr
[0038]式中，G
X2
为下游电站次日理论可发电量，kw.h；W
xr
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水电站水库水位预测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)确定上下游水电站之间的水流传播时间；步骤(2)获取上游水电站群的水情信息及当日、次日发电计划，考虑水流时滞时间，并计算当日、次日影响次日下游水库入库流量的相关出库水量；步骤(3)预测上下游水电站之间次日区间流量并计算区间水量；步骤(4)结合上游水电站群当日、次日影响次日下游水库入库流量的相关出库水量和上下游水电站间的区间水量，利用水量平衡原理，折算预测计算次日下游水电站入库水量；步骤(5)根据次日预测入库水量计算下游电站次日理论可发电量；步骤(6)计算下游水电站次日水库蓄水变化量，预测下游水库次日水位；步骤(7)判断下游水电站水库水位是否符合水位控制要求，不满足要求时，首先调整发电计划，发电计划调整后仍然无法满足要求时，及时发出弃水预警，并协调上游水电站群调整发电计划。2.根据权利要求1所述的水电站水库水位预测方法，其特征在于：步骤(1)中，水流传播时间是指上游水电站水库的出库流量或区间流量流到下游水电站水库的传播时间；通过计算上下游水流时滞，对上下游电站水流关系进行拟合，拟合效果可通过相关系数R进行评价；相关系数R在
‑
1～1之间，绝对值越大表明相关性越显著。3.根据权利要求2所述的水电站水库水位预测方法，其特征在于：步骤(1)中，先根据水文站的历史水情数据，确定时滞小时数的大致范围，然后采用遍历法，在此滞时范围内以1h为间隔对时滞小时对应的R进行求解，可求出最优时滞Δt，使得R能取得最大值，公式为：式中：Q
out，t
‑
Δt
为t时刻上游电站的出库流量经过Δt小时(最优时滞时间)后流入下游的流量，m3/s；为上游电站出库平均值，m3/s；Q
in，t
为t时刻下游电站入库流量，m3/s；为下游电站入库流量均值，m3/s。4.根据权利要求1所述的水电站水库水位预测方法，其特征在于：步骤(2)中，获取上游水电站群的水情信息以及当日、次日发电计划，具体是指：上游电站的运行水位、机组耗水率等水情信息，调度系统中一般下发当日发电计划电量、电站填报次日发电计划电量，通过上述信息折算上游电站群次日流入下游电站的入库水量。5.根据权利要求4所述的水电站水库水位预测方法，其特征在于：步骤(2)中，适用于最优匹配水流时滞时间小于24h的情况；昨日影响电量G
1S
＝(P
24
‑
Δt
+P
24
‑
(Δt
‑
1)
+P
24
‑
(Δt
‑
2)
+......+P
23
).1h；当日影响电量G
2S
＝(P
24
‑
(Δt+1)
+P
24
‑
(Δt+2)
......+P0).1h；
式中，Δt为最优匹配水流时滞时间，h；P
n
为n小时刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，臧永刚，彭承星，杨强，吕佳军，肖宇，王记，郭鸿鹅，丁威，王程凯，
申请(专利权)人：云南联合电力开发有限公司，
类型：发明
国别省市：