一种基于代表电站的流域降雨径流电量宏观预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种流域内电量预测方法，具体涉及一种基于代表电站的流域降雨径 流电量宏观预测方法
【背景技术】
[0002] 中期径流预报需利用流域前期和现时的水文、气象信息及降雨预报结果，对水库 未来数日的日径流过程进行预报。受降雨天气系统和流域下垫面系统的综合影响，水库日 径流过程是非线性、强相关、高度复杂和多时间尺度变化的，不确定性影响因素众多，预报 模型复杂，准确预报难度较大。传统的流域梯级总电量预测需先根据流域降雨情况，采用降 雨径流预报模型预测各级水库的入库径流（其中最上级龙头电站为入库径流，其余各下级 电站为区间径流）；然后根据水能计算方法按照"先上游、后下游、先支流、后干流"的顺序 逐电站测算单站发电量；最后叠加所有电站发电量得流域梯级总电量。该方法专业性较强、 操作步骤多、输入信息量大、交互逻辑复杂。针对未来某一流域预报降雨过程，当流域电站 数较多时，无法快速预测全流域由该场降雨所直接产生的径流过程和总电量。
【发明内容】
[0003] 为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于代表电站的流域降雨径 流电量宏观预测方法，直接根据预报降雨过程，实现全流域重点控制电站的径流过程预报 和流域总电量的快速测算，逻辑简易、流程简洁、交互便捷、响应高效，具有很强的生产实用 性。
[0004] 为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
[0005] -种基于代表电站的流域降雨径流电量宏观预测方法，其特征是，包括如下步 骤：
[0006] 1)选择流域代表电站，根据全流域干支流的水流传播方向建立流域水电站群的完 整水力拓扑关系并进行概化：
[0007] 2)采集流域资料信息：包括各代表电站的日均降雨过程；各代表电站的实时坝上 水位、坝下水位，相减得实时发电水头；所有电站的综合出力系数K值和控制流域面积；各 非代表电站的历史平均发电水头作为固定发电水头；
[0008] 3)代表电站径流采用历史相似分析法进行预报：
[0009] 4)测算全流域总电量：针对任意测算时段t，全流域的平均出力NWt = f(Qllt，Q2lt，…，QIlt)，式中，Qllt为流域内第i个代表电站t时段的天然入库流量；f (·)针 对不同水力联系进行逐层推导；水力联系包括三种：串联、并联、混联；
[0010] 41)串联：梯级总出力的测算公式为
式中，N为梯级 总出力；Μ为梯级代表电站数；I为第m个代表电站的代表区域总出力；!("为第m个代表电 站的综合出力系数；Q"为第m个代表电站的发电流量；i为电站序号，i = 0表示代表电站， 其余为非代表电站；为第m个代表电站的代表区域电站数；a i为第i个非代表电站与代 表电站的综合出力系数比；β i为第i个非代表电站与代表电站的天然径流比i为第i个 电站的发电水头；QYm为按梯级从上往下顺序的第m个代表电站的天然入库径流；
[0011] 42)并联：对于并联水电站群而言，其总出力测算的表达式与多个代表站的串联 梯级相同，但各代表电站之间的径流由于不存在任何水力联系，故全部相互独立，即：= QYn；
[0012] 43)混联： 式中，为直接汇入第m个代表电站的所有上级电 站集合，若该代表电站为龙头电站，则对应的为空集；流域梯级水电站群的总出力预测 模型如下
，式中，ΝΥ为流域水电 站群的总预想出力（即各电站预想出力之和）；
[0013] 按上述方法求出流域平均出力后，乘以测算周期的小时数即得流域梯级总电量。
[0014] 前述的一种基于代表电站的流域降雨径流电量宏观预测方法，其特征是，所述步 骤1)中，按"先上游、后下游、先支流、后干流"的顺序对水电站群进行排序；确定各干支流 的龙头电站作为代表电站；综合考虑库区降雨分布及支流汇入情况、坝址年均流量、水库调 节性能和电站装机容量因素，在所有下级电站中选择具备库区存在降雨中心、库区有支流 汇入、坝址年均流量基数大或变化大、水库调节性能好、电站装机容量大任一特征的电站作 为代表电站，任一特征的选择标准根据经验值设定；
[0015] 按紧邻同一河流上游最近代表电站的原则，确定各代表电站与非代表电站之间的 映射关系；建立各代表电站之间的拓扑关系，作为全流域水力拓扑关系的概化；
[0016] 前述的一种基于代表电站的流域降雨径流电量宏观预测方法，其特征是，所述步 骤3)中具体步骤如下：
[0017] 31)计算整理各种可获取的影响径流的特征指标，包括降水量、降水历时、降水强 度、起涨流量和前期土壤含水量；
[0018] 32)对特征指标进行聚类分析处理，将多个相关的特征指标综合、简化为少数几个 彼此独立的指标，指标个数依据经验值选择；
[0019] 33)在聚类分析的基础上进行逐步回归，寻求有关联的特征指标及关联性，作为历 史相似分析的关联依据；
[0020] 34)采用欧氏距离和多目标优选相结合，进行当前来水的相似性查找，得到最相似 的径流过程和相应的统计信息。
[0021] 本发明所达到的有益效果：减少了实际参与交互的电站对象，弱化了专业理论要 求，简化了交互信息和预测流程，减少了计算量，实现了"一键式"预测，大幅提高了全流域 降雨径流电量的预测效率，具有更为广泛的生产实用性。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明的流程结构示意图；
[0023] 图2是流域水电站群完整水力拓扑关系不意图；
[0024] 图3是流域代表电站水力拓扑关系概化示意图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明 的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0026] 以图2为例，该流域为混联梯级水电站群，A1~A3为干流梯级，B1~b4、Cl~c3 为两支流梯级。
[0027] 按是否具备库区存在降雨中心、库区有支流汇入、坝址年均流量基数较大或变化 较大、水库调节性能较好、电站装机容量较大等特性为原则（具备任一特性即生效）筛选出 代表电站八1、4233、81、82、(：1共6个，其概化后的拓扑关系见图3。
[0028] 按本发明方法，该混联梯级水电群的径流电量宏观预测步骤如下：