一种基于GIS的抽水蓄能电站的选址方法与流程

本发明涉及储能及地理信息科学，具体涉及一种基于gis的抽水蓄能电站的选址方法。

背景技术：

1、抽水蓄能是当前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的电力系统绿色低碳清洁灵活调节电源，与风电、太阳能发电、核电、火电等配合效果较好。抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。又称蓄能式水电站。它可将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能，还适于调频、调相，稳定电力系统的周波和电压，且宜为事故备用等。

2、抽水蓄能电站选址是抽水蓄能电站前期规划工作中十分重要的环节，传统选址多采用地形图人工目视判别+野外查勘复核的方式。抽水蓄能中长期规划工作中往往需要以省(自治区)为选址单元，地域广阔，人工目视判别全面性且准确性低；另外大部分电站拟建区域自然环境较为艰苦，野外勘测通行困难且具有一定危险性，采用传统方法十分耗费人力物力，效率较低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于通过地理信息科学技术提高现有工作效率，提供了一种基于gis的抽水蓄能电站的选址方法，基于地形图快速准确筛选出满足成库要求、上下库组对要求和海拔要求的点对，作为可用的抽水蓄能电站上、下水库，解决了现有方法难以满足抽水蓄能电站准确、快速选址要求的技术问题。gis地理信息系统(geographic informationsystem或geo－information system，gis)有时又称为地学信息系统。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于gis的抽水蓄能电站的选址方法，该方法包括步骤如下：

3、步骤1、从dem地形图中利用起伏度的统计方法获取起伏度的栅格数据；对起伏度的栅格数据进行处理，得到n个潜在库面；dem数字高程模型(digital elevation model)；

4、步骤2、从n个潜在库面获取每个库面要素内的平均高程，得到统计数据表，计算库面要素图层中的每个要素与邻近要素之间的距，获得数据库文件的格式为.dbf的统计表，并对.dbf格式的统计表处理，通过对高差和距高比进行判别计算，得到上下库组合的目标结果表；

5、步骤3、从目标结果表获取目标面要素平均高程和邻近面要素平均高程进行判别计算，得到抽水蓄能电站上下库统计表和抽水蓄能电站上下库位置。

6、优选地，步骤1从dem地形图中利用起伏度的统计方法获取起伏度的栅格数据；对起伏度的栅格数据进行处理，得到n个潜在库面，还包括如下步骤：

7、步骤101、统计以dem地形图每个栅格点为中心，半径为r米范围内的起伏度，通过计算像元值为地形起伏度的栅格数据，r值为根据经验值设置；

8、步骤102、从步骤101生成的起伏度的栅格数据中提取起伏度小于预设值k的栅格点；选择满足条件的栅格像元生成目标栅格数据，其中，预设值k是根据经验值确定；

9、步骤103、将步骤102提取目标栅格数据转换为矢量面要素；

10、步骤104、对步骤103生成的面要素向外距离r米创建缓冲区多边形，得到满足成库要求的所有潜在库面。

11、优选地，步骤101还包括dem地形图通过遥感航测处理得到，栅格像元值代表对应地表的平均高程值；利用起伏度的统计方法计算每个栅格像元周围半径为r米的圆形区域范围内的像元高程范围，通过计算圆形区域范围内的像元高程的最大值与最小值之差生成像元值为起伏度的栅格数据：地形起伏度s的计算公式为：

12、s＝hmax-hmin

13、其中，hmax、hmin分别为分析范围内的最大、最小高程值。

14、优选地，步骤2还包括如下步骤：

15、步骤201、统计步骤1生成的每个库面要素内的平均高程，统计结果为数据表；所生成的面要素平均高程计算公式模板定义字段名为mean，mean字段适用所有面要素的平均高程；

16、步骤202、将步骤201生成的统计数据表与步骤104生成的库面要素的属性表，按要素编号objectid进行连接生成连接表；所述连接表附加到库面要素图层的属性表中，通过图层或统计数据表中的所选要素或记录来访问关联数据，形成目标库面要素属性表；

17、步骤203、将步骤202处理后的目标库面要素属性表转换为.dbf格式文件；

18、步骤204、利用步骤203生成的目标库面要素属性表.dbf格式文件，采用距离计算方法计算库面要素图层中的每个要素与邻近要素之间的距离为lp；所述距离是指在搜索半径范围内确定输入要素中的每个要素与指定数量的邻近要素之间的距离，并将结果输出为.dbf格式的统计表；其中，搜索半径和指定数量的邻近要素是根据经验预先设置；

19、步骤205、在步骤204生成的统计表中删除重复匹配的记录；

20、步骤206、在步骤205处理后的.dbf格式目标统计表中添加目标面要素平均高程邻近面要素平均高程高差δh(xi,xj)、距高比δv(xi,xj)4个计算公式模板后形成目标数据统计表；

21、步骤207、将面要素平均高程值赋值给目标面要素平均高程

22、将步骤206处理后的目标数据统计表与步骤203生成的库面要素属性表转换为.dbf格式文件按目标面要素编号qi连接后，将步骤201生成面要素平均高程mean字段赋值给目标面要素平均高程然后删除已赋值的mean字段；

23、步骤208、将临近面要素平均高程值赋值给临近面要素平均高程将步骤206处理后的近邻分析统计表与步骤203生成的面要素平均高程.dbf文件按邻近面要素编号qj连接后，将步骤201生成面要素平均高程mean字段赋值给当前邻近要素平均高程然后删除已赋值的mean字段；

24、步骤209、根据目标面要素平均高程和临近面要素平均高程计算高差δh(xi,xj)和距高比δv(xi,xj)；得到高差和距高比分别赋值的目标数据统计表；

25、步骤210、根据预设条件筛选出满足上、下库组对要求的上下库组合。

26、优选地，得到高差和距高比分别赋值的目标数据统计表还包括如下步骤：

27、步骤301、先对高差δh(xi,xj)计算，计算式为：

28、

29、其中：δh(xi,xj)代表高差，为要素xi的平均高程，为要素xj的平均高程；

30、步骤302再对距高比δv(xi,xj)计算，计算式为：

31、

32、其中：xi代表每个面要素的一个要素，xj代表邻近面要素的一个要素；δv(xi,xj)代表距高比，lp(xi,xj)代表每个要素与邻近要素之间的距离，δh(xi,xj)代表高差；得到高差和距高比分别赋值的目标数据统计表。

33、优选地，步骤204中的距离计算方法是指近邻数据处理，距离lp的计算公式为：

34、

35、其中，

36、优选地，步骤210条件筛选方法为：在步骤209处理后的高差和距高比分别赋值的目标数据统计表中添加字段zonghefen，然后通过对高差δh(xi,xj)和距高比δv(xi,xj)进行判别计算，为zonghefen字段进行赋值，判别计算条件如下：

37、若满足条件m1＜δv(xi,xj)≤m2，则进一步判断高差h1≤δh(xi,xj)≤h2；

38、如果判断高差结果为满足条件，则zonghefen字段值＝1，否则，zonghefen字段值＝0；

39、若不满足条件m1＜δv(xi,xj)≤m2，则zonghefen字段值＝0；其中，m1和m2根据经验取值；h1和h2同样也是根据经验取值；

40、最后筛选出zonghefen值为1的记录行，最终生成目标数据统计结果表。

41、优选地，步骤205在步骤204生成的.dbf格式的统计表中删除重复匹配的记录，具体是指指通过对目标面要素编号qi和为邻近面要素编号qj进行判别计算，在.dbf格式的统计表中添加字段uniq，为uniq字段进行赋值，判别计算为：

42、若qi<qj，则c＝qj-qi

43、否则，c＝qi-qj

44、当uniq字段值c＞0时，确定.dbf格式的统计表中有重复匹配的记录，

45、其中：qi代表目标面要素xi的编号，qj代表邻近面要素xj的编号，c代表uniq字段值；

46、最后删除目标数据统计表中uniq字段值重复匹配的记录相同的行，得到.dbf格式目标统计表。

47、优选地，步骤3从目标结果表获取目标面要素平均高程和邻近面要素平均高程进行判别计算，得到抽水蓄能电站上下库统计表和抽水蓄能电站上下库位置是指在步骤209处理后的高差和距高比分别赋值的目标数据统计表中添加字段result，通过对目标面要素平均高程和邻近面要素平均高程进行判别计算，为result字段进行赋值，判别计算为：

48、若且则d＝1

49、否则，d＝0

50、其中：为要素xi的平均高程，为要素xj的平均高程,d代表result字段值；t根据经验取值；

51、筛选出result值为1的记录行，生成目标抽水蓄能电站上下库统计表。

52、优选地，将生成目标抽水蓄能电站上下库统计表与步骤202处理后的库面要素属性表按要素编号objectid进行连接，并在地理信息系统gis制图平台上显示最终筛选出的目标抽水蓄能电站上下库位置。

53、本发明提供了一种基于gis的抽水蓄能电站的选址方法，解决传统方法以省(自治区)为选址单元，人工目视判别全面性且准确性低，野外勘测通行困难且具有一定危险性，耗费人力物力，效率较低的问题；本发明采用利用起伏度的统计方法获取起伏度的栅格数据；得到n个潜在库面；计算库面要素图层中的每个要素与邻近要素之间的距，获得.dbf格式的统计表，通过对高差和距高比进行判别计算，得到上下库组合的目标结果表；从目标结果表获取目标面要素平均高程和邻近面要素平均高程进行判别计算，得到抽水蓄能电站上下库统计表和抽水蓄能电站上下库位置；优化了抽水蓄能电站的选址流程，可大大减轻选址人力物力，提高选址效率，降低人工判识的不全面性与不准确性，间接减少野外查勘的危险性，满足了在大面积区域范围内抽水蓄能电站准确、快速选址的需求。