一种梯级水电站群弃水概率量化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种梯级水电站群弃水概率量化方法，属于水利水电控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 现有的梯级水电站群防洪优化调度技术体系基于确定性来水预报基础之上，未考 虑来水预报不确定性给水电站防洪和发电带来的潜在影响。考虑到天然来水的随机特性， 实际来水与预报来水相等的概率几乎为零，因此仅仅从确定性的角度来考虑水电站防洪调 度问题存在一定的片面性。因此，有必要提出梯级水电站群弃水的概率的量化分析方法，为 具有紧密水力联系的梯级水电站群协调优化调度提供更加全面的分析支撑。通过该方法， 可以合理地控制梯级水电站群在整个汛期的动态水位组合，确保所有水电站群的弃水概率 保持在科学合理的水平。通过对不同水电站弃水概率的分析，不仅可以在梯级水电站群面 临洪水时，进行合理的拦洪、错峰调度，而且可以在汛末合理地安排各个水电站的蓄水顺 序。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于，提供梯级水电站群弃水概率量化方法，可以根据梯级各水电 站的实时水位，考虑水电站之间的水力联系和相互影响，准确计算出各水电站发生弃水的 概率。
[0004] 为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
[0005] 一种梯级水电站群弃水概率量化方法，包括以下步骤：
[0006] 1)确定水电站群水库的逐库计算顺序；
[0007] 2)获取所有水电站的实时库水位；
[0008] 3)按照所述步骤1)确定的逐库计算顺序依次对水电站进行计算；
[0009] 4)若该水电站具备季调节以上性能，则判断为首级水电站还是非首级水电站，如 果是首级水电站则转入步骤5);如果是非首级水电站则转入步骤6);若该水电站不具备季 调节以上性能，则转入步骤7);
[0010] 5)计算该首级水电站的弃水概率和该首级水电站的总出库流量期望值，然后转入 步骤8);
[0011] 6)计算该非首级水电站的总出库流量期望值和该非首级水电站的弃水概率，然后 转入步骤8);
[0012] 7)利用水量平衡方程推算出该水电站的出库流量，然后转入步骤8);
[0013] 8)判断是否遍历完所有的水电站，如果是，则结束，如果否，则转入步骤4)。
[0014] 前述的步骤1)中的逐库计算顺序是指自首级水电站至末级水电站的计算顺序。
[0015] 前述的步骤5)中首级水电站的弃水概率的确定方法为：
[0016] 首先计算得到临界入库流量I1' :1/ =QuJ(Vu-Vw)Mt
[0017] 其中，Vy为水电站当前时刻t ^的库容，V u为水电站汛限水位对应库容，Q 机组满发流量；
[0018] 然后在首级水电站天然入库流量概率分布曲线中通过插值，得到入库流量I1大于 该临界入库流量1/的概率P(Ii>I/ )，即为该首级水电站在[Uh+At]时段内发生弃 水的概率P(Ql dis> 〇)，其中，I为[tQ，tQ+At]时段内平均入库流量。
[0019] 前述的步骤5)中首级水电站的总出库流量期望值的计算方法为：
[0020] 首级季调节性能以上水电站总出库流量Q1表示为：
【主权项】
1. 一种梯级水电站群弃水概率量化方法，其特征在于：包括以下步骤： 1) 确定水电站群水库的逐库计算顺序； 2) 获取所有水电站的实时库水位； 3) 按照所述步骤1)确定的逐库计算顺序依次对水电站进行计算； 4) 若该水电站具备季调节以上性能，则判断为首级水电站还是非首级水电站，如果是 首级水电站则转入步骤5);如果是非首级水电站则转入步骤6);若该水电站不具备季调节 以上性能，则转入步骤7); 5) 计算该首级水电站的弃水概率和该首级水电站的总出库流量期望值，然后转入步骤 8)； 6) 计算该非首级水电站的总出库流量期望值和该非首级水电站的弃水概率，然后转入 步骤8); 7) 利用水量平衡方程推算出该水电站的出库流量，然后转入步骤8); 8) 判断是否遍历完所有的水电站，如果是，则结束，如果否，则转入步骤4)。
2. 根据权利要求1所述的一种梯级水电站群弃水概率量化方法，其特征在于：所述步 骤1)中的逐库计算顺序是指自首级水电站至末级水电站的计算顺序。
3. 根据权利要求1所述的一种梯级水电站群弃水概率量化方法，其特征在于：所述步 骤5)中首级水电站的弃水概率的确定方法为： 首先计算得到临界入库流量I1' :1/ =Q1，gm+(\1-V1，Q)/At 其中，Vy为水电站当前时刻t ^的库容，V u为水电站汛限水位对应库容，Q 为机组 满发流量； 然后在首级水电站天然入库流量概率分布曲线中通过插值，得到入库流量^大于该临 界入库流量1/的概率P(Ii>I/ )，即为该首级水电站在[Uh+At]时段内发生弃水的 概率P(Ql dis> 〇)，其中，I为[tQ，tQ+At]时段内平均入库流量。
4. 根据权利要求1所述的一种梯级水电站群弃水概率量化方法，其特征在于：所述步 骤5)中首级水电站的总出库流量期望值的计算方法为： 首级季调节性能以上水电站总出库流量Q1表示为：
定义I" = (V1 ,fViQ)Mt，则，式（6)变形为：
则首级季调节性能以上水电站总出库流量期望值E(Q1)为：
其中，f (I1)为该水电站天然入库流量的概率密度函数，满足：
式中，Γ (α )为α的伽玛函数，α，β，a AP-III型频率曲线的三个参数。
5. 根据权利要求1所述的一种梯级水电站群弃水概率量化方法，其特征在于：所述步 骤6)中非首级水季调节以上电站的总出库流量期望值的计算方法为： 非首级季调节性能以上水电站总出库流量表示为：
其中，Qi表示第i级非首级水电站的总出库流量，为已计算得到的第i级非首级水 库的上游水库的总出库流量期望值；Vw为第i级非首级水库当前时刻t ^的库容，I i为第i 级非首级水库的区间入库流量，Vi;1为第i级非首级水库汛限水位对应库容；
则第i级非首级季调节性能以上水电站总出库流量期望值E(Qi)为：
(9) 其中，f(Ii)为该水电站区间入库流量的概率密度函数。
6. 根据权利要求1所述的一种梯级水电站群弃水概率量化方法，其特征在于：所述步 骤6)中非首级水电站的弃水概率的确定方法为： 首先确定临界区间入库流量W
其中，Qum为第i级非首级水库机组满发流量，包为第i级非首级水库的上游水库 的总出库流量的期望值， 然后在区间入库流量概率分布曲线中通过插值，得到区间入库流量随机变量Ri大于该 临界区间入库流量R'的概率P(Ri>W )，即为该水电站发生弃水的概率P(QMis>〇)， 其中，％，^第i水电站弃水流量，Ri为第i级非首级水电站与上游水库之间的区间入 库流量随机变量， Ri满足：A = β.,?。+ L-
7. 根据权利要求1所述的一种梯级水电站群弃水概率量化方法，其特征在于：所述步 骤7)中不具备季调节以上性能的水电站的出库流量Q为：0 = /+α^.，其中，I为该级水电 站当月的历年平均区间入库流量值，为上游水电站的总出库流量的期望值。
【专利摘要】本发明公开了一种梯级水电站群弃水概率量化方法，首先获取所有水电站的库水位，然后按照逐库计算顺序依次对水电站进行计算：若水电站具备季调节以上性能，则对首级和非首级水电站分别计算其弃水概率以及该水电站的总出库流量期望；若该水电站不具备季调节以上性能，则仅利用水量平衡方程推算出该水电站的出库流量，依次遍历完所有水电站，即可得到某一时刻水电站群所有季调节性能以上水电站的弃水概率。本发明能够科学指导单个水电站面临洪水时的蓄水/泄水操作，通过对弃水概率的控制实现汛期防洪库容的动态合理化应用。
【IPC分类】E02B1-00, G06Q50-06
【公开号】CN104674748
【申请号】CN201410812235
【发明人】芮钧, 孙斌, 朱江, 唐海华, 孔祥波, 苏华英, 李成俊, 王向东, 肖燕, 王俊莉, 李宏志
【申请人】南京南瑞集团公司, 贵州电网公司电力调度控制中心, 贵州黔源电力股份有限公司, 贵州乌江水电开发有限责任公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年12月23日