络分析法进行多目标决策的基本步骤如下，
[0153] ①将优化调度模块给出的决策方案集作为输入，基于网络模型中各要素间的相互 作用/影响，进行两两比较。
[0154] ②确定未加权超矩阵，基于两两比较矩阵，使用特征向量法获得归一化特征向量 值，填入超矩阵列向量。
[0155] ③确定超矩阵中各元素组的权重(保证各列归一）。
[0156] ④计算加权超矩阵。
[0157] ⑤计算极限超矩阵，使用幂法，即求超矩阵的η次方，直到矩阵各列向量保持不变。
[0158] ⑥输出网络系统各元素的相对重要性，可得到风险最小、发电和蓄水兴利效益最 大的梯级水库汛期运行水位动态控制调度的决策方案。
【主权项】
1. 一种三维及以上梯级水库汛期运行水位动态控制方法，其特征在于包括如下步骤： 步骤一、建立模拟调度模块:基于聚合-分解理论和预蓄预泄法，解析三维及以上梯级 水库之间的预蓄水位上限之间关系； 步骤二、建立优化调度模块:建立以洪水预报有效预见期内防洪风险率、欠发风险率以 及欠蓄风险率最小为目标函数，汛期运行水位为决策变量，人工鱼群算法为优化求解算法 的优化调度模块，给出汛期运行水位动态控制的非劣解集，为多目标决策模块提供决策方 案集，其中汛期运行水位的上限由步骤一建立的模拟调度模块推求得到； 步骤三、建立多目标决策模块:建立以最小化防洪风险率、欠发风险率、欠蓄风险率和 最大化发电量、蓄水率为评价指标，以网络分析法为多目标评价方法的多目标决策模块，按 照优化调度模块给出的决策方案集优选汛期运行水位动态控制的决策方案。2. 如权利要求1所述的三维及以上梯级水库汛期运行水位动态控制方法，其特征在于： 所述步骤二中各目标函数公式如下， (1) 防洪风险率Rf最小式中，< 为洪水预报有效预见期内第i个水库的防洪风险率;Zi为第i个水库的当前运 行水位;zs为第i个水库的防洪安全控制水位;N为水库数目；t。为洪水预报起始时刻;Ty为洪 水预报有效遇见期;t为当前时刻;η为洪水预报有效预见期内的时段数； (2) 欠发风险率Rg最小式中，if为洪水预报有效预见期内第i个水库的欠发风险率;Gi为第i个水库的发电量； Gd为第i个水库按常规调度或单库汛期运行水位动态控制调度对应的发电量； (3) 欠蓄风险率Rw最小式中，if为洪水预报有效预见期内第i个水库的欠蓄风险率为第i个水库的蓄水率； Wd为第i个水库按常规调度或单库汛期运行水位动态控制调度对应的蓄水率。3. 如权利要求1所述的三维及以上梯级水库汛期运行水位动态控制方法，其特征在于： 所述步骤二中各目标函数及各水库需满足以下约束条件： ①水量平衡约束 Vt+i, j = Vt, j+( It, j_Qt, j_Lt, j )Dt 式中，Vt^Vt+u分别表示第j个水库t时段初、末的蓄水容积；It,j表示第j个水库t时段 水库平均入库流量;Qt,j表示第j个水库t时段水库平均出库流量;Lt,j表示第j个水库t时段 的水量损失； ② 上游水库j+1与当前水库j之间的水力联系 Qin, j (t) = C〇Q〇ut, j+1 (t)+Kj+l,j(t) Kj+1, j ( t) = ClQout, j+1 (t-1 )+C2Qin, j (t-1 )+Qin, (j, j+1) (t) 梯级水库自下而上编号为1,2,…」···Ν，式中，Qin,j(t)为第j个水库t时段水库平均入库 流量、Qcmt,j+1(t)为第j + Ι个水库t时段水库平均出库流量、Kj+1,j(t)为t时刻水库j与水库j + 1 的水力联系变量、Qcmt,j+i(t-l)为第j+1个水库t-ι时段水库平均出库流量、Qin,j(t-1)为第j 个水库t-ι时段水库平均入库流量、Qin,(j,j+1)(t)为第j+1个水库t时段水库平均入库流量， C〇、CjPC2为马斯京根河道演算系数； ③ 水库水位约束 Zmint, j ^ Zt, j ^ Zmaxt, j 式中，Zt,j表示第j个水库t时段水位;Zmint,j表示第j个水库t时段允许消落到的最低水 位，为分期汛限水位;Zmaxt，伪第j个水库t时段允许蓄到的最高水位，是由步骤一模拟调度 模块推求得到的汛期运行水位上限； ④ 出库流量约束 Qmint, j ^ Qt, j ^ Qmaxt, j 式中，Qminq表示水库放水量下限，一般由下游综合利用要求(如灌溉、航运、生态环境 等)确定;Qmaxq表示水库放水量上限，一般受安全泄量、电站过水能力、水库泄流能力限制。 ⑤ 电站出力约束 Pmin,t ^ Pt, j ^ Pmax,t 式中，Pmin,t表示第j个水库水电站t时段出力下限表示第j个水库水电站t时段出 力上限，它们通过综合考虑机组额定出力、受阻容量及调峰要求确定。4.如权利要求1所述的三维及以上梯级水库汛期运行水位动态控制方法，其特征在于： 所述步骤二中用人工鱼群算法求解梯级水库汛期运行水位动态控制优化调度问题可按如 下步骤进行： ① 参数初始化:设置人工鱼群规模Μ，感知距离Vi sual、步长Step、拥挤度f。、重复尝试次 数Number、最大迭代次数Tmax; ② 当前迭代次数T = 0,随机生成一定数量的人工鱼个体，形成初始鱼群;人工鱼的表示 方法为Z = (Z1，Ζ2，…zm)，其中决策变量Zt代表第t时刻的汛期运行水位，满足水位约束条 件； ③ 计算初始鱼群各人工鱼个体当前位置的食物浓度值，并比较大小，取食物浓度值Y为 最大值者进入公告板，保存其状态及Y值。食物浓度值Y具体的计算方法如下:根据状态转移 方程￥*+1,』(2* +1,」）=￥^(2^) + (1^，,」-1^)八七计算各时段出库流量，若出库流量仏,」不 满足出库流量约束条件，则重新调整Ζ^，否则进入下一步;计算发电水头Η^，根据P t>J = Kj · Qy Hy计算出力，若出力Py不满足出力约束条件，则重新调整Z^，否则进入下一 步；计算梯级水库的防洪风险率Rf、欠发风险率Rg和欠蓄风险率Rw，进一步计算食物浓度，其中，5、尾、瓦；分别为经归一化处理后的防洪风险率、欠发 风险率和欠蓄风险率； ④ 各人工鱼根据当前的能量水平选择执行追尾行为、聚群行为和觅食行为； ⑤ 各人工鱼每行动一次后，检验自身状态与公告板状态，如果优于公告板状态，则以自 身状态取代之； ⑥ 终止条件判断：判断T是否已达到预置的最大迭代次数Tmax，若是，则输出计算结果， 即公告板值和中间状态值，否则，T = T+1，转步骤④。5.如权利要求1所述的三维及以上梯级水库汛期运行水位动态控制方法，其特征在于： 所述步骤三中采用网络分析法进行多目标决策的基本步骤如下： ① 将优化调度模块给出的决策方案集作为输入，基于网络模型中各要素间的相互作用 或影响，进行两两比较； ② 确定未加权超矩阵，基于两两比较矩阵，使用特征向量法获得；归一化特征向量值， 填入超矩阵列向量； ③ 确定超矩阵中各元素组的权重，保证各列归一； ④ 计算加权超矩阵； ⑤ 计算极限超矩阵，使用幂法，即求超矩阵的η次方，直到矩阵各列向量保持不变； ⑥ 输出网络系统各元素的相对重要性，可得到风险最小、发电和蓄水兴利效益最大的 梯级水库汛期运行水位动态控制调度的决策方案。
【专利摘要】一种三维及以上梯级水库汛期运行水位动态控制方法，包括步骤一、基于聚合-分解理论和预蓄预泄法，解析三维及以上梯级水库之间的预蓄水位上限之间关系；步骤二、建立以洪水预报有效预见期内防洪风险率、欠发风险率以及欠蓄风险率最小为目标函数，汛期运行水位为决策变量，人工鱼群算法为优化求解算法的优化调度模块，给出汛期运行水位动态控制非劣解集，为多目标决策模块提供决策方案集；步骤三、建立以最小化防洪风险率、欠发风险率、欠蓄风险率和最大化发电量、蓄水率为评价指标，以网络分析法为多目标评价方法的多目标决策模块，优选汛期运行水位动态控制决策方案，为梯级水库汛期运行水位联合动态控制方案的科学制定提供理论依据与技术支撑。
【IPC分类】G05D9/12
【公开号】CN105676890
【申请号】CN201610041886
【发明人】周研来, 许继军, 王波, 霍军军, 陈广才, 杨春花
【申请人】长江水利委员会长江科学院
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月22日