[发明专利]基于防洪调度数据自适应控制的水库防洪调度优化方法

摘要

本发明公开了一种基于防洪调度数据自适应控制的水库防洪调度优化方法，涉及水库防洪调度技术领域。所述方法：建立目标水库通用防洪调度图；建立防洪调度模型；确定目标函数；根据通用防洪调度图的调度线数量以及各条调度线拐点数量，得到代表所述通用防洪调度图所需优化变量的总数；根据确定的目标函数和优化变量；采用NSGA‑II算法优化计算，并对目标函数进行Pareto非支配解分析，得到优化后的通用防洪调度图；用优化后的通用防洪调度图进行防洪业务计算。本发明引入防洪调度图的水库汛期调度能在保障下游防洪安全的同时充分利用水库的来水，提高洪水的利用效率，同时，还能提高优化模型的求解效率。

主权项

1.一种基于防洪调度数据自适应控制的水库防洪调度优化方法，其特征在于，所述方法包括：S1，建立目标水库通用防洪调度图；所述通用防洪调度图的横轴为面临时段的来水流量增量，纵轴为面临时段的时段末可能水位，所述横轴的上限和下限依据目标水库汛期时的历史流量或模拟流量计算，所述纵轴的上限和下限分别为目标水库的历史最高水位和历史最低水位；所述通用防洪调度图内设置多条互不相交且均呈递减趋势的调度线，每条调度线由任意数量的拐点连成的分段直线连接构成，每条调度线设定一个控制流量，分布于通用防洪调度图；根据调度线在所述通用防洪调度图上的上、下位置关系，从位于通用防洪调度图上方的调度线的控制流量至位于通用防洪调度图下方的调度线的控制流量逐步增大；S2，建立防洪调度模型，当进入汛期且目标水库水位高于汛限水位，目标水库开始使用防洪调度模型进行防洪调度；具体为：首先，判断水库流量增量，计算水库的时段末可能水位，查询通用防洪调度图，经过插值计算得到当前时刻的水库泄流量；接着，在已知水库泄流量的条件下，根据公式(1)至公式(7)得到在面临时段末，目标水库的面临时段末可能水位、坝下泄流水位流量关系和水库发电出力，然后，判断根据公式(1)至公式(7)计算得到的结果是否满足预先设置的约束条件，如果是，则进入S3；如果否，则重新计算目标水库的发电流量，多余水利进行弃水，然后进入S3；所述防洪调度模型包括：水量平衡关系为公式(1)：坝下泄流水位流量关系为公式(2)：Q＝f(HD) (2)；库容曲线为公式(3)：V＝V(H) (3)；t时刻来水流量增量公式为公式(4)：ΔI＝It-It-1 (4)；t时刻的库容量为公式(5)：Vt＝Vt-1+It×Δt (5)；t时刻坝前的可能水位公式(6)：Ht＝H(Vt) (6)；水库发电出力计算公式： N = K · Q E · ( H 2 + H 1 2 - H D ) - - - ( 7 ) ; ]]>其中，I为入库流量，单位m3/s；Q为出库流量，单位m3/s；V为水库中的当前蓄水量，单位m3；t为时刻；V1、V2分别为水库在时段始、末的水量，单位m3；Δt为调度时间段，单位s；f(HD)为坝下泄流水位流量关系；V(H)表示由水库水位反推库容的关系式；H为坝前水位，单位m；ΔI为t时刻的水库来水流量增量，单位m3/s；It为t时刻的水库来水量，单位m3/s；It-1为t-1时刻的水库来水量，单位m3/s；Vt为t时刻水库中的水量，单位m3；Vt-1为t-1时刻水库中的水量，单位m3；Ht为t时刻水库坝前的可能水位，单位m；H(Vt)表示由水库库容反推水位的关系式；N是水库发电出力，单位kW；K为出力系数；H1、H2分别为水库在调度时间段始、末坝前水位，单位m；QE为水库发电流量，单位m3/s；HD为水库坝下水位，单位m；ΔV为水库的库容变化量，单位m3；S3，确定目标函数；S4，根据通用防洪调度图的调度线数量以及各条调度线拐点数量，得到代表所述通用防洪调度图所需优化变量的总数；S5，根据确定的目标函数和优化变量，利用NSGA-II算法对优化问题求解；S6，对目标函数进行Pareto非支配解分析，得到优化后的通用防洪调度图；S7，应用优化后的通用防洪调度图进行防洪业务计算。