本发明属于水库优化调度领域，涉及一种随机来水情况下的水库蓄水期径流分级控制发电调度方法。
背景技术：
现行水库蓄水期发电调度理论研究多以确定性优化调度为主，把未来来水当作已知，而由于径流预报精度问题，确定性优化调度成果难以得到应用。
水库运行调度图不依赖于径流预报，成为目前水库蓄水期实际运行调度的主要依据。按照选取典型枯水年径流系列绘制出的常规调度图，主要目的是保证水库能够顺利蓄满。对于汛期有防洪任务的水库，汛末蓄水期较短，按调度图操作效果较好。而对于汛期无防洪任务水库，蓄水期特别长，按传统调度图出力分区操作在大部分年份容易过早蓄满，后期来水较大的话会使后期产生较多弃水，降低了全时段的发电量和水量利用率。
因此，制定一种较为实用和通用的水库蓄水期运行控制方法对实现水库蓄水期发电优化调度意义重大。
技术实现要素：
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种随机来水情况下的水库蓄水期径流分级控制发电调度方法，其目的在于，制定一种较为实用和通用的水库蓄水期运行控制方法，实现水库蓄水期发电优化调度，最大程度的提高全时段的发电量和水量利用率。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种随机来水条件下水库蓄水期径流分级控制发电调度方法，包括如下步骤：
步骤1：将蓄水期入库径流划分为面临时段和余留期长时段两个阶段，分析水库历史入库径流数据，统计得到蓄水期各时段当前径流和余留期长时段平均径流间的转移概率矩阵，
步骤2：对水库蓄水期内的每个时段，离散化该时段运行水位和入库流量，得到水库各时段离散运行水位和入库流量的全部组合，
步骤3：针对蓄水期各时段水位值和入库径流值的每一种组合，采用步骤1中的转移概率矩阵获得余留期长时段各种随机平均入流值概率，固定调度期初末水位，对当前时段决策流量值进行遍历，优化得到使当前时段和余留期长时段发电量期望值最大的决策流量值，
步骤4：优化计算蓄水期所有时段、所有水位区间和入库流量区间组合下的决策流量值，组合编制得到径流分级控制表，以用于控制水电站蓄水期发电运行。
进一步的，步骤1中统计获得的转移概率矩阵为：
式中，pij(q余留＝qj|qt＝qi)代表t时段径流值qt为qi、而余留期长时段平均径流值q余留为qj的概率。
进一步的，步骤2中，对蓄水期所有调度时段，将水库水位在运行范围内离散为多个区间[hn,hn+1]，n＝1,2,…,n，
其中，n代表第n个离散运行水位，n表示离散运行水位个数，
同样对于入库流量，也在实际可能范围内离散成多个区间[qm,qm+1]，m＝1,2,…,m；m代表第m个离散入库流量，m表示离散入库流量个数，
步骤3：对离散的水位区间和入流区间取中间值，针对蓄水期各时段水位值和入库径流值的每一种组合，考虑未来来水的随机性，
根据步骤1中的转移概率矩阵获得余留期长时段各种随机平均入流值概率，固定调度期初末水位，对当前时段决策流量值进行遍历，优化得到不同水位区间和入库流量级别下，使当前时段和余留期长时段发电量期望值最大的各决策流量值，
步骤4：采用步骤3中的方法，优化计算蓄水期所有时段、所有水位区间和入库流量区间组合下的决策流量值，组合编制得到径流分级控制表，所述径流分级控制表如下所示，
其中，[hn,hn+1]表示第n个离散运行水位区间，n表示离散运行水位个数，[qm,qm+1]表示第m个离散入库流量区间，m表示离散入库流量个数，t表示第t个时段，t表示总的时段个数，qtt,n,m表示第t个时段水位处于第n个区间，入库流量处于第m个区间时的决策下泄流量值。
进一步的，所述余留期长时段是指从第二个时段到蓄水期末的累加时长。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明方法根据蓄水期当前时段入库径流大小，预估未来各种可能来水情景，设计了当前时段的合理决策流量和蓄水量，通过针对当前时段不同径流大小获得不同决策流量值对蓄水期进行径流分级控制调度，可以有效地减少蓄水期弃水，提高水量利用率，增加发电量。所提出的径流分级控制方法考虑了未来来水的随机性，更具有实用性。
附图说明
图1为本发明实施例中径流分级控制发电调度方法实施流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明方法中，首先将蓄水期入库径流划分为面临时段和余留期长时段两个阶段，分析水库多年历史入库径流数据，统计得到蓄水期各时段当前径流和余留期长时段平均径流间的转移概率矩阵。然后将水库水位和入库流量在实际可能范围内离散成多个区间，对于蓄水期各时段所有水位区间和入库流量区间的每一种组合，根据转移概率矩阵获得未来余留期长时段各种随机平均入流值概率，优化计算得到使当前时段和余留期长时段发电量期望值最大的决策流量值，组合编制得到径流分级控制表，该表可作为水库蓄水期发电调度的依据。
图1为本发明实施例中径流分级控制发电调度方法实施流程图，由图可知，本发明方法具体包括如下步骤：
步骤1：将蓄水期入库径流划分为面临时段和余留期长时段两个阶段，分析水库多年历史入库径流数据，统计得到蓄水期各时段当前径流和余留期长时段平均径流间的转移概率矩阵，该矩阵p如下：
式中，pij(q余留＝qj|qt＝qi)代表t时段径流值qt为qi、而余留期长时段平均径流值q余留为qj的概率。所述多年是指有水文历史记载的年份，所述余留期长时段是指从第二个时段到蓄水期末的所有时段，例如，假设蓄水期为10天，1天一个时段，面临时段指第1天，剩下9天为余留期。
步骤2：对蓄水期所有调度时段，将水库水位在运行范围内离散为多个区间[hn,hn+1]，n＝1,2,…,n；n代表第n个离散运行水位，n表示离散运行水位个数。同样对于入库流量，也在实际可能范围内离散成多个区间[qm,qm+1]，m＝1,2,…,m；m代表第m个离散入库流量，m表示离散入库流量个数。
步骤3：对离散的水位区间和入流区间取中间值，针对蓄水期各时段水位值和入库径流值的每一种组合，考虑未来来水的随机性，根据步骤1中的转移概率矩阵获得余留期长时段各种随机平均入流值概率，固定调度期初末水位，对当前时段决策流量值进行遍历，优化得到不同水位区间和入库流量级别下，使当前时段和余留期长时段发电量期望值最大的各决策流量值。
步骤4：采用步骤3中的方法，优化计算蓄水期所有时段、所有水位区间和入库流量区间组合下的决策流量值，组合编制得到径流分级控制表用以控制水电站蓄水期发电运行。
径流分级控制表如表1所示，表1中，[hn,hn+1]表示第n个离散运行水位区间，n表示离散运行水位个数，[qm,qm+1]表示第m个离散入库流量区间，m表示离散入库流量个数，t表示第t个时段，t表示总的时段个数，qtt,n,m表示第t个时段水位处于第n个区间，入库流量处于第m个区间时的决策下泄流量值。
表1为径流分级控制表
下面以一个具体的实施例对本发明方法进行说明如下：
步骤1：以某电站为例，蓄水期为10天，以天为最小时段，流量从3900m3/s至17400m3/s离散为9个区间。当前为第一个时段，余留期为9天，分析水库历史入库径流数据，统计得到蓄水期当前径流和余留期平均径流间的转移概率矩阵为：
步骤2：当前水位为560米，调度期末水位为580米，将水库水位在560至580米间离散为200个区间，离散精度为0.1米。同样对于入库流量，在3900m3/s至17400m3/s间离散为9个区间，离散精度为1500m3/s。
步骤3：对第一个水位区间和流量区间，水位在区间[560,560.1]米，当前入库流量在区间[3900,5400]m3/s，得到余留期长时段平均入流在区间[3900,5400]m3/s的概率为0.48，在区间[5400,6900]m3/s的概率为0.39，在区间[6900,8400]m3/s的概率为0.1，在区间[8400,9900]m3/s的概率为0.03。以此方式，对入库流量区间和水位区间取中间值简化计算，遍历当前时段决策流量值，优化得到使当前时段和余留期长时段发电量期望值最大的决策流量值为2000m3/s。
以此类推，针对蓄水期各时段水位值和入库径流值的每一种组合，都计算得到使当前时段和余留期长时段发电量期望值最大的各决策流量值。
步骤4：采用步骤3中的方法，优化计算蓄水期所有时段、所有水位区间和入库流量区间组合下的决策流量值，组合编制得到径流分级控制表用以控制水电站蓄水期发电运行。实际得到的径流分级控制表如表2所示。
表2为径流分级控制表实例
以上图表中，省略掉了一些决策流量值。以上的实施例仅仅用于解释说明本发明方法的核心构思，并不需要全面给出具体的径流分级控制表。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。