一種梯級水電站群水電站汛期最優(yōu)水位范圍控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種梯級水電站群水電站汛期最優(yōu)水位范圍控制方法，屬于水利水電 控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前水電站汛期均采用汛限水位對庫水位進(jìn)行限制，但實(shí)際上由于水電站設(shè)計(jì)中 取的安全度不一樣，或者由于新電站建設(shè)改變了流域水文特性，將使得梯級各水電站庫水 位同樣處于汛限水位時，發(fā)生棄水的概率存在非常大的區(qū)別，對洪水的抵御能力差別較大。 這種方式無法根據(jù)水電站的實(shí)時棄水概率有效控制水電站的合理的最優(yōu)水位范圍內(nèi)，在導(dǎo) 致梯級水電站群整體棄水概率增加的同時，降低了汛期的水能利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種梯級水電站群水電站汛期最優(yōu)水位 范圍控制方法，利用已擬定的合理?xiàng)壦L(fēng)險控制標(biāo)準(zhǔn)，逐時段反推各水電站的最高允許水 位，進(jìn)而獲得各水電站的汛期最優(yōu)水位范圍，為水電站群聯(lián)合錯峰優(yōu)化調(diào)度提供依據(jù)。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0005] 一種梯級水電站群水電站汛期最優(yōu)水位范圍控制方法，包括以下步驟：
[0006] 1)預(yù)先給定各級水電站的入庫流量頻率曲線和預(yù)期棄水風(fēng)險；
[0007] 2)按照從上游到下游的順序依次對水電站進(jìn)行計(jì)算；
[0008] 3)若該水電站具備季調(diào)節(jié)以上性能，則判斷為首級水電站還是非首級水電站，如 果是首級水電站則轉(zhuǎn)入步驟4);如果是非首級水電站則轉(zhuǎn)入步驟5);若該水電站不具備季 調(diào)節(jié)以上性能，則轉(zhuǎn)入步驟6);
[0009] 4)計(jì)算該首級水電站的最優(yōu)水位和該首級水電站的總出庫流量期望值，然后轉(zhuǎn)入 步驟7);
[0010] 5)計(jì)算該非首級水電站的總出庫流量期望值和該非首級水電站的最優(yōu)水位，然后 轉(zhuǎn)入步驟7);
[0011] 6)利用水量平衡方程推算出該水電站的出庫流量，然后轉(zhuǎn)入步驟7);
[0012] 7)判斷是否遍歷完所有的水電站，如果是，則結(jié)束，如果否，則轉(zhuǎn)入步驟3)。
[0013] 前述的首級水電站和非首級水電站的調(diào)度規(guī)則為：當(dāng)水電站未達(dá)到汛限水位時， 優(yōu)先考慮蓄水，待水電站到達(dá)汛限水位后，利用機(jī)組跟蹤下泄入庫流量，當(dāng)入庫流量超過機(jī) 組滿發(fā)流量時，水電站開閘棄水。
[0014] 前述的步驟4)中首級水電站的最優(yōu)水位的確定方法為：
[0015] 首先在入庫流量頻率曲線中查找到某一臨界流量U i，使得入庫流量^大于該臨 界流量r i的概率正好為首級水電站預(yù)期棄水風(fēng)險p^p(I1)" !) = p1；
[0016] 根據(jù)水量平衡公式，得到該首級水電站預(yù)期棄水風(fēng)險PJt應(yīng)的最優(yōu)庫容V / :
[0017] V/ =Nul-H1' -Qligen) At (2)
[0018] 其中，QuJ%首級水電站機(jī)組滿發(fā)流量，V u為首級水電站汛限水位對應(yīng)庫容， V/為首級水電站預(yù)期棄水風(fēng)險P1對應(yīng)的最優(yōu)庫容；
[0019] 再根據(jù)水位-庫容特性曲線，查得該首級水電站最優(yōu)庫容V/對應(yīng)的水位t i， 即為該預(yù)期棄水風(fēng)險P1對應(yīng)的最優(yōu)庫水位。
[0020] 前述的步驟4)中首級水電站的總出庫流量期望值的計(jì)算方法為：
[0021] 首級季調(diào)節(jié)性能以上水電站總出庫流量Q1表示為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種梯級水電站群水電站汛期最優(yōu)水位范圍控制方法，其特征在于：包括以下步 驟： 1) 預(yù)先給定各級水電站的入庫流量頻率曲線和預(yù)期棄水風(fēng)險； 2) 按照從上游到下游的順序依次對水電站進(jìn)行計(jì)算； 3) 若該水電站具備季調(diào)節(jié)以上性能，則判斷為首級水電站還是非首級水電站，如果是 首級水電站則轉(zhuǎn)入步驟4);如果是非首級水電站則轉(zhuǎn)入步驟5);若該水電站不具備季調(diào)節(jié) 以上性能，則轉(zhuǎn)入步驟6); 4) 計(jì)算該首級水電站的最優(yōu)水位和該首級水電站的總出庫流量期望值，然后轉(zhuǎn)入步驟 7)； 5) 計(jì)算該非首級水電站的總出庫流量期望值和該非首級水電站的最優(yōu)水位，然后轉(zhuǎn)入 步驟7); 6) 利用水量平衡方程推算出該水電站的出庫流量，然后轉(zhuǎn)入步驟7); 7) 判斷是否遍歷完所有的水電站，如果是，則結(jié)束，如果否，則轉(zhuǎn)入步驟3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種梯級水電站群水電站汛期最優(yōu)水位范圍控制方法，其特 征在于：所述首級水電站和非首級水電站的調(diào)度規(guī)則為：當(dāng)水電站未達(dá)到汛限水位時，優(yōu) 先考慮蓄水，待水電站到達(dá)汛限水位后，利用機(jī)組跟蹤下泄入庫流量，當(dāng)入庫流量超過機(jī)組 滿發(fā)流量時，水電站開閘棄水。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種梯級水電站群水電站汛期最優(yōu)水位范圍控制方法，其特 征在于：所述步驟4)中首級水電站的最優(yōu)水位的確定方法為： 首先在入庫流量頻率曲線中查找到某一臨界流量U i，使得入庫流量I1大于該臨界流 量1' 1的概率正好為首級水電站預(yù)期棄水風(fēng)險P ^P(I1)I' J=P1; 根據(jù)水量平衡公式，得到該首級水電站預(yù)期棄水風(fēng)險PJt應(yīng)的最優(yōu)庫容V' 1： Vr1=V1,1-(I/ (2) 其中，首級水電站機(jī)組滿發(fā)流量，V u為首級水電站汛限水位對應(yīng)庫容，V'為 首級水電站預(yù)期棄水風(fēng)險P1對應(yīng)的最優(yōu)庫容； 再根據(jù)水位-庫容特性曲線，查得該首級水電站最優(yōu)庫容t 1對應(yīng)的水位t i，即為 該預(yù)期棄水風(fēng)險P1對應(yīng)的最優(yōu)庫水位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種梯級水電站群水電站汛期最優(yōu)水位范圍控制方法，其特 征在于：所述步驟4)中首級水電站的總出庫流量期望值的計(jì)算方法為： 首級季調(diào)節(jié)性能以上水電站總出庫流量Q1表示為：
定義 Ο" = '"，DMt， 則式⑶變形為： 則首級季調(diào)節(jié)性能以上水電站總出庫流量期望值E(Q1)為：
其中，fd)為該水電站入庫流量的概率密度函數(shù)，滿足= 式中，r ( α )為α的伽瑪函數(shù)，α，β，α ^為P-III型曲線的三個參數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種梯級水電站群水電站汛期最優(yōu)水位范圍控制方法，其特 征在于：所述步驟5)中非首級水電站的總出庫流量期望值的計(jì)算方法為： 非首級季調(diào)節(jié)性能以上水電站總出庫流量表示為：
其中，Qi為第i級非首級季調(diào)節(jié)性能以上水電站的總出庫流量，為已計(jì)算得到的第 i級非首級水電站的上游水電站的總出庫流量期望值，V' i為第i級非首級水電站預(yù)期棄 水風(fēng)險Pi對應(yīng)的最優(yōu)庫容，I i為第i級非首級水電站的區(qū)間入庫流量，V u為第i級非首級 水電站汛限水位對應(yīng)庫容； 定義/"=(H)/~-α.，,， 則式（5)變開;為：- 1 α ^ ^ 則第i級非首級季調(diào)節(jié)性能以上水電站總出庫流量期望值E(Qi)為：
兵屮，Uli;刀該弟1級.自級字調(diào)TT王BE以丄爪電跖込丨日」八坪孤M的m竿S反圈多女。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種梯級水電站群水電站汛期最優(yōu)水位范圍控制方法，其特 征在于：所述步驟5)中非首級水電站的棄水風(fēng)險的確定方法為： 首先在區(qū)間入庫流量頻率曲線中查找到某一臨界流量U i，使得區(qū)間入庫流量Ii大于 該臨界流量r 4勺概率正好為該非首級水電站預(yù)期棄水風(fēng)險pi:p(ii> r J =Pi 根據(jù)水量平衡原理，得到第i級非首級水電站預(yù)期棄水風(fēng)險PJt應(yīng)的最優(yōu)庫容V' i： K^Kj-ca^r+i'-Q^w (9) 其中，為第i級非首級水電站上游水電站的總出庫流量的期望值，（^，_第i級非 首級水電站機(jī)組滿發(fā)流量； 再根據(jù)該級水電站的水位-庫容特性曲線，查得第i級非首級水電站最優(yōu)庫容V/對 應(yīng)的水位Zi'，即為該水電站預(yù)期棄水風(fēng)險Pi對應(yīng)的最優(yōu)庫水位。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種梯級水電站群水電站汛期最優(yōu)水位范圍控制方法，其特 征在于：所述步驟6)中不具備季調(diào)節(jié)以上性能的水電站的出庫流量Q為：g = / + ，其 中，I為該級水電站當(dāng)月的歷年平均區(qū)間入庫流量值，為上游水電站的總出庫流量的期 望值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種梯級水電站群水電站汛期最優(yōu)水位范圍控制方法，首先預(yù)先給定各級水電站的入庫流量頻率曲線和預(yù)期棄水概率，然后按照從上游到下游的順序依次對水電站進(jìn)行逐庫計(jì)算：若水電站具備季調(diào)節(jié)以上性能，則對首級和非首級水電站分別計(jì)算其最優(yōu)水位以及計(jì)算該水電站總出庫流量期望；若該水電站不具備季調(diào)節(jié)以上性能，則僅利用水量平衡方程推算出該水電站的出庫流量，依次遍歷完所有水電站，即可得到某一時刻水電站群所有季調(diào)節(jié)性能以上水電站的最優(yōu)水位范圍。本發(fā)明能夠科學(xué)指導(dǎo)梯級水電站群的實(shí)時蓄放水策略，確保梯級各水電廠的棄水概率在可控范圍內(nèi)，降低梯級水電站群發(fā)生棄水的概率，減少流域洪澇災(zāi)害損失。
【IPC分類】G05D9-12
【公開號】CN104635769
【申請?zhí)枴緾N201410812290
【發(fā)明人】唐海華, 芮鈞, 趙宇, 黃春雷, 陸濤, 李林峰, 李允軍
【申請人】南京南瑞集團(tuán)公司, 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月23日