一种结合中长期预报的水电站分级调度方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种结合中长期预报的水电站分级调度方法及系统，所述方法包括如下步骤：S1.按照年径流的大小将保证正常供水年份的入库径流系列分成丰、平、枯三组；S2.将入库径流系列分蓄水期和供水期制作分级调度图；S3.结合定性中长期水文预报的结果，选择相适应的水库调度图用于指导水电站的运行调度，丰水年选择丰水年组调度图，平水年选择平水年组调度图，枯水年选择枯水年组调度图。本发明实现了水库调度图和中长期预报的结合，基于汛期指示出力的概念重新划定了保证出力区和加大出力区，改善了调度图对不同量级来水的适应性，显著提高了水电站的发电效益。
【专利说明】一种结合中长期预报的水电站分级调度方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于水利工程领域中的水库发电调度技术，尤其涉及一种结合中长期预报 的水电站分级调度方法及系统。
【背景技术】
[0002]目前，依据常规调度图的水库调度方法存在以下不足：（1)丰水年容易增加弃水 量，进而损失了水库的发电效益。现有技术中的防破坏线和限制出力线是以保证正常供水 年份的入库径流系列调节计算取上下包线得到，入库径流系列中不同年份的加大出力和限 制出力的规则是一致的，因此容易导致丰水年弃水量的增加，不利于水资源的充分利用。
[2] 未考虑中长期预报。现有技术的编制利用的是历史入库径流系列资料，未考虑中长期预 报的成果，而在水库实际的运行调度中都接受各类水文气象预报的成果。
[0003] 针对上述不足，部分学者对其进行了研究和改进，提出了双保证出力调度图的编 制方法。双保证出力调度图将入库年径流系列分为汛期和非汛期两组，分别按照汛期保证 出力和非汛期保证出力调节计算取上下包线得到调度图的保证出力区。双保证出力调度图 虽然区分了汛期和非汛期不同的来水条件，在一定程度上提高了汛期水资源的利用率，但 是仍然存在以下不足：（1)仅区分了汛期和非汛期来水的季节性差异，并没有充分地考虑 来水量级上的差异，汛期发电量仍有一定的提升空间。（2)设计保证率无法得到保证，可靠 性较差。按照双保证出力调度图操作时，容易导致一些年份由于汛期出力过大使得供水期 初无法蓄满而成为破坏年份。（3)依然未能考虑水库调度图和中长期预报的结合。
【发明内容】
[0004] 发明目的：提供一种结合中长期预报的水电站分级调度方法，以解决现有技术存 在的部分问题，提高发电效益，实现水库调度图和中长期预报的结合。
[0005] 进一步的目的是构建一种结合中长期预报的水电站分级调度系统，以实现上述方 法。
[0006] 技术方案：一种结合中长期预报的水电站分级调度方法，包括如下步骤：
[0007] S1、按照年径流的大小将保证正常供水年份的入库径流系列分成丰、平、枯三组；
[0008] S2、将入库径流系列分蓄水期和供水期制作分级调度图；
[0009] S3、结合定性中长期水文预报的结果，选择相适应的水库调度图用于指导水电站 的运行调度，即丰水年选择丰水年组调度图，平水年选择平水年组调度图，枯水年选择枯水 年组调度图。
[0010] 在进一步的实施例中，还包括：
[0011] so、根据设计保证率从长系列入库径流资料中剔除破坏年份，选取保证正常供水 年份的入库径流系列。
[0012] 所述步骤S2进一步包括：
[0013] S21、供水期内以保证正常供水年份的入库径流系列，按照保证出力从供水期末逆 时序调节计算至供水期初，取各年蓄水过程线的上、下包线得到；
[0014] S22、计算汛期指示出力；
[0015] S23、蓄水期内防破坏线和限制出力线按照丰、平、枯水年组分别计算，即以丰、平、 枯水年组保证正常供水年份的入库径流系列，按照汛期指示出力从蓄水期末逆时序调节计 算至蓄水期初，取各年蓄水过程线的上、下包线得到。
[0016] 所述步骤S22包括：
[0017] S221、从蓄水期末逐时段调节计算至蓄水期初，求得丰、平水年组蓄水期时段平均 出力，分别记为：
[0018] Nai；t, i = 1, 2, 3, ···, na ；t = t〇, t〇+l, t〇+2, ···, t〇+T-l ；
[0019] Nbi；t, i = 1, 2, 3, ···, nb ；t = t〇, t〇+l, t〇+2, ···, t〇+T-l ；
[0020] 其中，na和nb分别为丰、平水年组的年份数，h为蓄水期的起始时刻，T为蓄水期 的总时段长；
[0021] S222、计算丰、平水年组蓄水期最小出力N&i和Nbi :
[0022] Na! = miniNai't/t e [t0, T+t0_l]} i = 1，2,…，na
[0023] Nbi = miniNbi't/t e [t0, T+t0-l]} i = 1，2, ...，nb
[0024] S223、根据保证蓄满的原则，即供水期初水位达到正常高水位，计算丰、平水年组 的汛期指示出力凡和队：
[0025] Na = a Xmin {Naj/i e [1, na]} 0 < a
[0026] Nb = β Xmin {Nbi/i e [1，nb]} 0 < β < 1
[0027] 其中，a、β为折算系数。
[0028] -种结合中长期预报的水电站分级调度系统，包括如下模块：
[0029] 第一模块，用于按照年径流的大小将保证正常供水年份的入库径流系列分成丰、 平、枯二组；
[0030] 第二模块，用于将入库径流系列分蓄水期和供水期制作分级调度图；
[0031] 第三模块，用于结合定性中长期水文预报的结果，选择相适应的水库调度图用于 指导水电站的运行调度，即丰水年选择丰水年组调度图，平水年选择平水年组调度图，枯水 年选择枯水年组调度图。
[0032] 在进一步的实施例中还包括：
[0033] 第四模块、用于根据设计保证率从长系列入库径流资料中剔除破坏年份，选取保 证正常供水年份的入库径流系列。
[0034] 所述第二模块进一步包括：
[0035] 第21子模块、供水期内以保证正常供水年份的入库径流系列，按照保证出力从供 水期末逆时序调节计算至供水期初，取各年蓄水过程线的上、下包线得到；
[0036] 第22子模块、用于计算汛期指示出力；
[0037] 第23子模块，蓄水期内防破坏线和限制出力线按照丰、平、枯水年组分别计算，即 以丰、平、枯水年组的入库径流系列，按照汛期指示出力从蓄水期末逆时序调节计算至蓄水 期初，取各年蓄水过程线的上、下包线得到。
[0038] 所述第22子模块进一步包括：
[0039] 第221子模块、用于从蓄水期末逐时段调节计算至蓄水期初，求得丰、平水年组蓄 水期时段平均出力，分别记为：
[0040] Nai；t, i = 1, 2, 3, ···, na ；t = t〇, t〇+l, t〇+2, ···, t〇+T-l ；
[0041] Nbi；t, i = 1, 2, 3, ···, nb ；t = t〇, t〇+l, t〇+2, ···, t〇+T-l ；
[0042] 其中，na和nb分别为丰、平水年组的年份数，h为蓄水期的起始时刻，T为蓄水期 的总时段长；
[0043] 第222子模块，用于计算丰、平水年组蓄水期最小出力Na,和Nbi :
[0044] Naj = min {Nai； t/t G [t0, T+t0-l]} i = 1, 2, ···, na
[0045] Nbi = miniNbi't/t e [t0, T+t0-l]} i = 1，2, ...，nb
[0046] 第223子模块，用于根据保证蓄满的原则，即供水期初水位达到正常高水位，计算 丰、平水年组的汛期指示出力N a和Nb :
[0047] Na = a Xmin {Naj/i e [1, na]} 0 < a
[0048] Nb = β Xmin {Nbi/i e [1，nb]} 0 < β < 1
[0049] 其中，a、β为折算系数。
[0050] 有益效果：1、本发明提出了汛期指示出力的概念，将保证正常供水年份的入库径 流系列按照年径流的大小分成丰、平、枯三组，重新划定了保证出力区和加大出力区，改善 了调度图对不同量级来水的适应性，并显著提高了水电站的发电效益。2、本发明在常规调 度图的基础上，制作了水库分级调度图，并考虑定性中长期预报的结果，选择相适应的水库 调度图用于指导水电站的运行调度，实现了水库调度图和中长期预报的结合。
【专利附图】
【附图说明】
[0051] 图1为本发明方法的流程图；
[0052] 图2为水库分级调度图的示意图。
【具体实施方式】
[0053] -种结合中长期预报的水电站分级调度方法，包括以下步骤：
[0054] 步骤1，确定设计保证率Ρ(可取90195%等），根据拟定的设计保证率Ρ从长系 列入库径流资料中剔除破坏年份（来水小于设计枯水年的年份），选取保证正常供水年份 的入库径流系列，作为分级调度图制作的依据。
[0055] 步骤2,将保证正常供水年份的入库径流系列按照年径流的大小分成丰（0% 〈Ρ < 30% )、平（30%〈Ρ < 70% )、枯（70%〈Ρ < 90% )三组。
[0056] 步骤3,将入库径流系列分蓄水期和供水期制作分级调度图，具体包括以下子步 骤：
[0057] (1)对于供水期而言，防破坏线和限制出力线的制作方法与常规调度图一致，以保 证正常供水年份的入库径流系列，按照保证出力从供水期末逆时序调节计算至供水期初， 取各年蓄水过程线的上、下包线得到。
[0058] (2)计算汛期指示出力：
[0059] 分级调度图的制作依据的是保证正常供水年份的入库径流系列，汛期来水一般大 于供水期，因此在不降低设计保证率的前提条件下，丰、平、枯水年组的汛期指示出力应不 小于保证出力。本发明中枯水年组的汛期指示出力取保证出力Ν Ρ，以达到供水期初的蓄满 要求。丰、平水年组应该采用比枯水年组更大的汛期指示出力，以达到充分利用汛期水量， 减少弃水，提高水电站的发电效益的目标，丰、平水年组汛期指示出力可采用以下公式计 算：
[0060] 1)从蓄水期末逐时段调节计算至蓄水期初，求得丰、平水年组蓄水期时段平均出 力，分别记为 Nai;t(i = 1，2, 3，…，na ;t = ...，tQ+T-l) 'NbuQ = 1，2, 3，…， nb ;t = WLtp，其中，njPnb分别为丰、平水年组的年份数，tQ为蓄水 期的起始时刻，T为蓄水期的总时段长。
[0061] 2)丰、平水年组蓄水期最小出力Nai和Nbi可采用以下公式计算：
[0062] Na! = miniNai't/t e [t0, T+t0_l]} i = 1，2,…，na (1)
[0063] Nbi = miniNbi't/t e [t0, T+t0-l]} i = 1，2, ...，nb (2)
[0064] 3)根据保证蓄满的原则，即供水期初水位达到正常高水位，丰、平水年组的汛期指 示出力N a和Nb可采用以下公式计算：
[0065] Na = a Xmin {Naj/i e [1, na]} 0 < a (3)
[0066] Nb = β Xmin {Nbi/i e [1，nb]} 0 < β < 1 (4)
[0067] 其中，由于在计算过程中未考虑水头损失以及汛期来水存在相位不稳定现象，因 此在公式中加入了两个折算系数a、β，以解决丰、平水年组的汛期指示出力可能偏大的问 题。
[0068] (3)对于蓄水期而言，防破坏线和限制出力线按照丰、平、枯水年组分别计算，即以 丰、平、枯水年组保证正常供水年份的入库径流系列，按照汛期指示出力从蓄水期末逆时序 调节计算至蓄水期初，取各年蓄水过程线的上、下包线得到。
[0069] 步骤4,结合定性中长期预报的结果，选择相适应的水库调度图用于指导水电站的 运行调度，即丰水年选择丰水年组调度图，平水年选择平水年组调度图，枯水年选择枯水年 组调度图。
[0070] 本发明在双保证出力调度图的基础上考虑了来水量级差异，将保证正常供水年份 的入库径流系列按照年径流的大小分成丰、平、枯三组，基于汛期指示出力的概念制作水库 分级调度图，并结合定性中长期预报的结果，选择相适应的水库调度图用于指导水电站的 运行调度。
[0071] 为实现上述方法，构建一种结合中长期预报的水电站分级调度系统，包括如下模 块：
[0072] 第四模块、用于根据设计保证率从长系列入库径流资料中剔除破坏年份，选取保 证正常供水年份的入库径流系列。
[0073] 第一模块，用于按照年径流的大小将保证正常供水年份的入库径流系列分成丰、 平、枯二组；
[0074] 第二模块，用于将入库径流系列分蓄水期和供水期制作分级调度图；
[0075] 第21子模块、供水期内保证正常供水年份的入库径流系列，按照保证出力从供水 期末逆时序调节计算至供水期初，取各年蓄水过程线的上、下包线得到；
[0076] 第22子模块、用于计算汛期指示出力；
[0077] 第221子模块、用于从蓄水期末逐时段调节计算至蓄水期初，求得丰、平水年组蓄 水期时段平均出力，分别记为：
[0078] Nai；t, i = 1, 2, 3, ···, na ；t = t〇, t〇+l, t〇+2, ···, t〇+T-l ；
[0079] Nbi；t, i = 1, 2, 3, ···, nb ；t = t〇, t〇+l, t〇+2, ···, t〇+T-l ；
[0080] 其中，na和nb分别为丰、平水年组的年份数，h为蓄水期的起始时刻，T为蓄水期 的总时段长；
[0081] 第222子模块，用于计算丰、平水年组蓄水期最小出力Nai和Nbi :
[0082] Na! = miniNai't/t e [t0, T+t0_l]} i = 1，2,…，na
[0083] Nbi = miniNbi't/t e [t0, T+t0_l]} i = 1，2, ...，nb
[0084] 第223子模块，用于根据保证蓄满的原则，即供水期初水位达到正常高水位，计算 丰、平水年组的汛期指示出力N a和Nb :
[0085] Na = a Xmin {Naj/i e [1, na]} 0 < a
[0086] Nb = β Xmin {Nbi/i e [1，nb]} 0 < β < 1
[0087] 其中，a、β为折算系数。
[0088] 第23子模块，蓄水期内防破坏线和限制出力线按照丰、平、枯水年组分别计算，即 以丰、平、枯水年组的入库径流系列，按照汛期指示出力从蓄水期末逆时序调节计算至蓄水 期初，取各年蓄水过程线的上、下包线得到。
[0089] 第三模块，用于结合定性中长期水文预报的结果，选择相适应的水库调度图用于 指导水电站的运行调度，即丰水年选择丰水年组调度图，平水年选择平水年组调度图，枯水 年选择枯水年组调度图。
[0090] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中 的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这 些等同变换均属于本发明的保护范围。
[0091] 另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可 能的组合方式不再另行说明。
[〇〇92] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本 发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1. 一种结合中长期预报的水电站分级调度方法，其特征在于，包括如下步骤： 51、 按照年径流的大小将保证正常供水年份的入库径流系列分成丰、平、枯三组； 52、 将入库径流系列分蓄水期和供水期制作分级调度图； 53、 结合定性中长期水文预报的结果，选择相适应的水库调度图用于指导水电站的运 行调度，丰水年选择丰水年组调度图，平水年选择平水年组调度图，枯水年选择枯水年组调 度图。
2. 如权利要求1所述的结合中长期预报的水电站分级调度方法，其特征在于，还包括： SO、根据设计保证率从长系列入库径流资料中剔除破坏年份，选取保证正常供水年份 的入库径流系列。
3. 如权利要求1或2所述的结合中长期预报的水电站分级调度方法，其特征在于，所述 步骤S2进一步包括： 521、 供水期内以保证正常供水年份的入库径流系列，按照保证出力从供水期末逆时序 调节计算至供水期初，取各年蓄水过程线的上、下包线得到； 522、 计算汛期指示出力； 523、 蓄水期内防破坏线和限制出力线按照丰、平、枯水年组分别计算，即以丰、平、枯水 年组保证正常供水年份的入库径流系列，按照汛期指示出力从蓄水期末逆时序调节计算至 蓄水期初，取各年蓄水过程线的上、下包线得到。
4. 如权利要求3所述的结合中长期预报的水电站分级调度方法，其特征在于，所述步 骤S22包括： 5221、 从蓄水期末逐时段调节计算至蓄水期初，求得丰、平水年组蓄水期时段平均出 力，分别记为： Nai；t, i = 1, 2, 3, ···, na ；t = t〇, t〇+l, t〇+2, ···, t〇+T-l ； Nbi；t, i = 1, 2, 3, ···, nb ；t = t〇, t〇+l, t〇+2, ···, t〇+T-l ； 其中，^和nb分别为丰、平水年组的年份数，h为蓄水期的起始时刻，T为蓄水期的总 时段长； 5222、 计算丰、平水年组蓄水期最小出力N&i和Nbi : Nai = min{Nai；t/t e [t0, T+t0_l]} i = 1，2,…，na Nbi = min{Nbi；t/t e [t〇, T+t〇-l]} i = 1,2,---,? 5223、 根据保证蓄满的原则，即供水期初水位达到正常高水位，计算丰、平水年组的汛 期指示出力凡和队： Na = a Xmin {Naj/i e [1, na]} 0 < a Nb = β Xmin {Nbi/i e [1，nb]} 0 < β < 1 其中，a、β为折算系数。
5. -种结合中长期预报的水电站分级调度系统，其特征在于，包括如下模块： 第一模块，用于按照年径流的大小将保证正常供水年份的入库径流系列分成丰、平、枯 三组； 第二模块，用于将入库径流系列分蓄水期和供水期制作分级调度图； 第三模块，用于结合定性中长期水文预报的结果，选择相适应的水库调度图指导水电 站的运行调度，即丰水年选择丰水年组调度图，平水年选择平水年组调度图，枯水年选择枯 水年组调度图。
6. 如权利要求4所述的结合中长期预报的水电站分级调度系统，其特征在于，还包括： 第四模块、用于根据设计保证率从长系列入库径流资料中剔除破坏年份，选取保证正 常供水年份的入库径流系列。
7. 如权利要求4或5所述的结合中长期预报的水电站分级调度系统，其特征在于，所述 第二模块进一步包括： 第21子模块、供水期内以保证正常供水年份的入库径流系列，按照保证出力从供水期 末逆时序调节计算至供水期初，取各年蓄水过程线的上、下包线得到； 第22子模块、用于计算汛期指示出力； 第23子模块，蓄水期内防破坏线和限制出力线按照丰、平、枯水年组分别计算，即以 丰、平、枯水年组保证正常供水年份的入库径流系列，按照汛期指示出力从蓄水期末逆时序 调节计算至蓄水期初，取各年蓄水过程线的上、下包线得到。
8. 如权利要求7所述的结合中长期预报的水电站分级调度系统，其特征在于，所述第 22子模块进一步包括： 第221子模块、用于从蓄水期末逐时段调节计算至蓄水期初，求得丰、平水年组蓄水期 时段平均出力，分别记为： Nai；t, i = 1, 2, 3, ···, na ；t = t〇, t〇+l, t〇+2, ···, t〇+T-l ； Nbi；t, i = 1, 2, 3, ···, nb ；t = t〇, t〇+l, t〇+2, ···, t〇+T-l ； 其中，^和nb分别为丰、平水年组的年份数，h为蓄水期的起始时刻，T为蓄水期的总 时段长； 第222子模块，用于计算丰、平水年组蓄水期最小出力Nai和Nbi : Nai = min{Nai；t/t e [t0, T+t0_l]} i = 1，2,…，na Nbi = min{Nbi；t/t e [t〇, T+t〇-l]} i = 1,2,---,? 第223子模块，用于根据保证蓄满的原则，即供水期初水位达到正常高水位，计算丰、 平水年组的汛期指示出力Na和Nb : Na = a Xmin {Naj/i e [1, na]} 0 < a Nb = β Xmin {Nbi/i e [1，nb]} 0 < β < 1 其中，a、β为折算系数。
【文档编号】G06Q50/06GK104091240SQ201410346377
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】钟平安, 李雅琴, 朱非林, 刘烨, 张阳 申请人:河海大学