一种水库群供调水系统实时调度方法_2

文档序号:9376383阅读:来源:国知局
d分别为供水单价和调水单价,WS i时段供水量,WT i时段调水量; 约束条件包括水量平衡约束、水库上下限约束、最大破坏深度约束、工程供水能力约 束、水库末库容约束; 第三步,构建虚拟水库与实际水资源系统之间的动态协调机制,根据虚拟水库做出的 供、调水决策,参与实际水库水量平衡计算,若水库可供水量不满足要求,则供、调水量进行 调整,并且反馈至对应的虚拟水库,修改虚拟水库蓄水状态,反之则不需要调整; ⑤ 由于选择了虚拟水库蓄水量作为状态变量,状态可行域大幅缩减,因此采用全可行 域搜索算法,具体步骤如下: 第一步,选择初始状态。将状态可行域的中心线作为初始可行状态,表达式如下: W-I1= V1J(H)/2 式中,WJ1为i时段初始可行状态,V M和V U分别为时段初状态上限和下限; 第二步,计算廊道宽度。廊道宽度表达式如下: Wid1= (V M-Vlid)/2 式中,町山为i时段初始廊道宽度; 第三步,离散状态变量: Sta1= ff_INI ,+ (j-1) · Wid1 (j = 0, I, 2) 式中,Sta1Si时段状态数组; 第四步,改变廊道宽度。当廊道宽度收缩至小于设定的阈值ε,放大廊道宽度继续搜 索; (4) 实时修正。实时修正包括实时信息修正、径流预报及需水预报的实时修正、累计调 水量实时修正三方面内容,具体步骤见(a)_(c); (a) 采用上时段末实时采集的水库蓄水量Vs更新该水库起始蓄水量;采用实时采集的 入库径流量更新长期入库径流预报因子Z,和中期入库径流预报因子Q b,采用实时采集的降 雨数据更新中期入库径流预报因子Pb; (b) 入库径流预报及需水预报见步骤(1)-(2); (c) 采用实时采集的调水量数据更新年初至目前的累计调水量D_; (5) 重复以上(1)-(4)步骤,直到整个调度周期结束。 本发明对比现有技术有如下有益效果:本发明一种水库群供、调水系统实时调度方法, 通过预报、调度、实时修正3个阶段实现水库群供、调水系统实时调度目标。在径流预报方 面,提出了基于超越概率的水库群供、调水系统长期入库径流预报方法,结合中期GFS数值 预报技术对不同时段入库径流进行滚动预报,充分利用实时信息,不断修正预报结果,提高 预报精度。在调度模型方面,提出了水库群供、调水系统优化调度建模求解方法对优化调度 问题进行求解,基于虚拟水库的动态规划模型,简化了决策变量和状态变量之间的逻辑关 系,系统的可扩展性大幅提高,同时极大的缩窄了状态可行域,全可行域搜索算法保证在任 意初始状态下,计算结果均能稳定的逼近全局最优,计算精度和计算效率大幅提升。根据水 库群供、调水系统的特性,本发明设计了不同调度时段间的耦合嵌套模式,实现了宏观总控 与局部调整相结合的调度目标。对比现有技术,本发明根据水库群供、调水系统的特点,设 计了入库径流预报方法、优化调度建模求解方法、不同时段耦合嵌套模式以及系统实时调 度具体流程,考虑不同用户用水需求,在保证供水安全的前提下,优化分配水源,实现供水 效益最大化,本发明具有重要的推广应用价值。 【附图说明】 图1是水库群供、调水系统实时调度流程图; 图2是水库群供、调水系统实时调度框架图; 图3是大连市水库群供、调水系统示意图; 图4是碧流河水库2006年入库径流实时滚动预报结果。 【具体实施方式】 包括下列步骤: (1) 入库径流预报,入库径流预报时段包括以年或月计的长期和以旬计的中期,采用基 于超越概率的水库群供、调水系统长期入库径流预报方法对长期入库径流进行滚动预报, 而中期入库径流预报采用基于GFS降雨信息的入库径流滚动预报方法,入库径流预报的具 体步骤如下: (a) 基于超越概率的水库群供、调水系统长期入库径流预报方法,具体步骤如下: ① 选取年内已发生入库径流总量作为预报因子(Z,),对年内剩余时段的入库径流(Q1) 形势进行定性预测; ② 根据历史样本将预报因子和预报变量划分5个不同频率区间,分别为:丰(Q1)、偏丰 (Q2)、平(Q 3)、偏枯(Q4)、枯(Q5); ③ 选择预报因子的频率区间Z,,计算不同入库径流条件下f (Z^Q1)和P(Q1),其中 HZjIQ1)为仏发生条件下Z j的条件概率密度,P(Q1)为仏发生的概率; ④ 根据公另
? P (Q11Z,),并绘制面临时段入库径流~ 超越概率图,其中,P (Q11Z,)为预报因子Z,已知且预报变量Q i发生的后验概率;N为预报变 量事件分布空间; ⑤ 根据预报变量频率区间划分,计算每个频率区间的概率,选择概率最大的频率区间 max (P (Q11 Z,))作为预报因子为1的面临时段入库径流预报结果Q 1; (b) 基于GFS降雨信息的水库群供、调水系统中期入库径流预报方法,具体步骤如下: ① 选择本旬GFS预报降水(Pp)、上旬降水(Pb)与上旬径流(Qb)作为旬径流预报的因 子; ② 采用基于变预报因子的多元线性回归方法进行水库旬入库径流预报,表达式为:Q =Sl^S1QdS2PfS3Pp,式中,Q为预报入库径流量;B。、B 2、系数; (2) 需水预报,需水分为工业及城镇生活、农业、环境三大类,具体步骤如下: (a) 工业及城镇生活年需水一般呈线性增长,采用趋势预报方法进行预报: Η·Τ々=α丨Y + &:,式中^为工业及城镇生活年需水量;Y为年份;a、b为系数; (b) 水库群供、调水系统中,农业(WDa)及环境(WDe)需水所占比重均较小,采用典型年 预报方法进行预报; (3) 调度方法,采用松散和紧密相结合的模式进行不同调度时段间的耦合嵌套,采用水 库群供、调水系统优化调度建模求解方法对优化调度问题进行求解,具体步骤如下: (a)水库群供、调水系统不同时段间耦合嵌套,具体步骤如下: ①跨流域调水工程不同时段耦合嵌套模式:跨流域调水工程年调水计划是以月为调度 时段,根据年初水库蓄水状态,结合径流预报和需水预报,给出一年12个月逐月计划调水 量,跨流域调水工程月调水计划仍以月为调度时段,根据月初水库蓄水状态,结合面临时段 (至年末)径流预报和需水预报,给出月计划调水量,月的调水计划可以对年计划进行调 整,因此,跨流域调水工程不同时段间为松散耦合嵌套模式。 ②本地水库群供水工程不同时段耦合嵌套模式:供水工程年、月、旬调度时段间同为松 散耦合嵌套模式,但在旬调度过程中,跨流域调水工程月调水总量原则上保持不变,在固定 跨流域调水工程月调水总量及时程分配不变的基础上,制定供水工程旬供水计划,因此,当 调度时段为旬时,跨流域调水工程与本地水库群供水工程之间为紧密耦合嵌套模式; (b)水库群供、调水系统建模求解方法,具体步骤如下: ① 边界条件主要为水库蓄水量边界条件和调水量边界条件,年调度边界条件为:以年 底实时采集的水库蓄水量\3作为该水库起始蓄水量,以水库年末蓄水目标V _作为该水 库年末蓄水量边界条件;月调度边界条件为:以上月底实时采集的水库蓄水量Vn s作为该 水库起始蓄水量,以水库年末蓄水目标Vcilu作为该水库年末蓄水量边界条件;旬调度边界 条件为:以上旬底实时采集的水库蓄水量\ 3作为该水库起始蓄水量,以水库月计划中月 末蓄水量V1^作为该水库月末蓄水量边界条件,以调水工程 m月调水计划D n作为调水量边 界条件; ② 输入条件为年、月、旬入库径流(R)及需水(WDn WDA、WDe)预报结果; ③ 根据需水和水库蓄水状态以及来水条件,确定各用户供水量,生活、农业、环境三类 主要用户中,环境需水应完全满足,根据入库径流量和水库蓄水状态,扣除环境需水、蒸发 渗漏损失及死库容,得到水库可供水量(WS ablJ,工业及城镇生活需水量和农业需水量之和 为总需水量(WDtotal),当可供水量比较丰沛时,各用户供水量按需供给;反之则按照供水目 标重要程度进行差异供给:即根据可供水量和总需水量的对应关系,以及各用水户的重要 程度,决定各用水户的供水量,其中工业和城镇生活供水允许破坏深度为10 %,农业供水允 许破坏深度为30% ; 如果缺水量 WL〈〇. 3XWDA(WL= WD total-WSable),则 WS1= WD p WSa= WD A-WL; 如果缺水量0.3\'?^彡'^彡0.3\耶纣0.1\耶1,则吧1=耶1-^+0.3\^^,^^ = 0. 7 X WDa; 如果缺水量
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