梯级电站群调度的风险效益分析方法、系统、终端及介质与流程

1.本发明涉及电力系统调度技术领域，更具体地说，它涉及梯级电站群调度的风险效益分析方法、系统、终端及介质。


背景技术：

2.短期梯级电站群调度是一个流域内，相互关联的上下游水电站，通过相互协调、相互配合，以达到以最经济的生产方式实现电力供给的调度行为；短期内的梯级电站调度需要将调度策略精确到较短的时间，例如，单日内，需充分考虑决策期间内的微观环境，以及上下游电站的微观关系，忽略或简化一些影响因素，可能导致调度策略非高效或者风险过大。因此，针对调度中难度相对较大的短期调度进行优劣分析非常有必要，以便为后期改进策略提供决策支持。
3.目前，对梯级电站群调度策略的系统研究相对较少，主要是基于以电站调度优化目标而形成的评价。现有技术中有利用优化算法，在同等外部条件下，对发电潜力进行优化，然后对比实际发电量，以此来度量实际调度策略的优劣；但是其调度评价范围单一，是基于特定的业务场景出发，特定的业务场景往往需要调度完成单一的调度任务，因此，评级体系往往是围绕着这个单一的目标进行定义，忽略了实现该目标所面临的风险。此外，还有对梯级电站多目标调度进行评价分析的方法；但是其缺乏对梯级电站群作为一个整体的调度评价，实际中，由单个电站组成的梯级电站群具有单个电站所具有的个体特征，可以近似看做“虚拟电站”，而如何构建梯级电站群调度评价分析也是实际工作中需要解决的问题。
4.因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的梯级电站群调度的风险效益分析方法、系统、终端及介质是我们目前急需解决的问题。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供梯级电站群调度的风险效益分析方法、系统、终端及介质，在实际中可有效的对梯级电站群调度历史评价和调度策略优化提供强力支持。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：第一方面，提供了梯级电站群调度的风险效益分析方法，包括以下步骤：采集目标电站的当前调度信息和电站状态信息；根据风险指标和效益指标对当前调度信息进行指标值计算，并经指标归一化处理后得到相应的风险指标值和效益指标值；将电站状态信息输入预构建的风险识别模型后确定目标电站的风险类别，并根据风险类别确定风险项与效益项的总权重系数；根据风险类别分别对风险指标、效益指标进行重要程度排序，并结合层次分析法和重要程度排序从相应总权重系数中分别为风险项、效益项的各个指标分配权重系数；根据风险指标值、效益指标值以及对应的权重系数进行权重计算，分别得到风险
项综合得分、效益项综合得分，并求和得到目标电站的总调度综合得分；迭代计算梯级电站群中各个目标电站的总调度综合得分，并根据各个目标电站的年出力进行加权平均计算，得到梯级电站群调度的综合评价结果。
7.进一步的，所述效益指标包括发电量、弃水损失负荷、耗水损失负荷和是否弃水四个指标。
8.进一步的，所述发电量的风险指标值计算公式具体为：其中，表示发电量的效益指标值；表示实际出力；表示计划出力；表示偏差允许范围的最小值；表示偏差允许范围的最大值；所述弃水损失负荷的风险指标值计算公式具体为：其中，表示弃水损失负荷的效益指标值；表示电站的最大出力；表示电站的弃水流量；表示与实际水头相同情况下，电站的单位发电流量产生的出力；所述耗水损失负荷的风险指标值计算公式具体为：其中，表示耗水损失负荷的效益指标值；表示满足安全约束和实现与实际出力相同的要求下，能达到的最优水头；表示给定时间内的发电量对应效益指标值的平均值；表示实际平均发电流量；函数表示理论nhq表中出力、水头以及发电流量的函数关系。
9.进一步的，所述风险指标具体为：从当前调度信息中选取坝前水位信息和出库流量信息；根据坝前水位信息和出库流量信息建立安全水位空间、安全流量空间、水位是否超限和流量是否超限四个指标。
10.进一步的，所述流量是否超限的风险指标值计算公式具体为：
其中，表示流量是否超限的风险指标值；表示出库流量信息；表示最大的出库流量；所述安全流量空间的风险指标值计算公式具体为：其中，表示安全流量空间的风险指标值；表示最小的出库流量；所述水位是否超限的风险指标值计算公式具体为：其中，表示水位是否超限的风险指标值；表示坝前水位信息；表示最大的坝前水位；所述安全水位空间的风险指标值计算公式具体为：其中，表示安全水位空间的风险指标值；表示最小的坝前水位。
11.进一步的，所述风险识别模型通过采集目标电站同月中的历史水位和出库流量信息进行构建得到。
12.进一步的，所述风险类别依据风险项和效益项之间的关联关系划分为至少六类：最偏重风险管理、更偏重风险管理、偏重风险管理、风险效益等价、偏重效益和更加偏重效益。
13.第二方面，提供了梯级电站群调度的风险效益分析系统，包括：数据采集模块，用于采集目标电站的当前调度信息和电站状态信息；指标计算模块，用于根据风险指标和效益指标对当前调度信息进行指标值计算，并经指标归一化处理后得到相应的风险指标值和效益指标值；风险识别模块，用于将电站状态信息输入预构建的风险识别模型后确定目标电站的风险类别，并根据风险类别确定风险项与效益项的总权重系数；权重分配模块，用于根据风险类别分别对风险指标、效益指标进行重要程度排序，并结合层次分析法和重要程度排序从相应总权重系数中分别为风险项、效益项的各个指标分配权重系数；评价分析模块，用于根据风险指标值、效益指标值以及对应的权重系数进行权重计算，分别得到风险项综合得分、效益项综合得分，并求和得到目标电站的总调度综合得分；迭代更新模块，用于迭代计算梯级电站群中各个目标电站的总调度综合得分，并根据各个目标电站的年出力进行加权平均计算，得到梯级电站群调度的综合评价结果。
14.第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的梯级电站群调度的风险效益分析方法。
15.第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现如第一方面中任意一项所述的梯级电站群调度的风险效益分析方法。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提出的梯级电站群调度的风险效益分析方法，构建了梯级电站群的调度综合评价体系，拓展了传统层次分析法按指标范畴划分重要度方法，采取了指标范畴和指标量两种属性定义指标重要度排序，即引入了风险等级的划分，不同风险等级下，采取不同的调度评价体系；在实际中，能够真实反映调度处于的任务背景；同时，在构建梯级电站群时，考虑了电站之间的重要度，最终得到了梯级电站群的综合风险效益评价，在实际中可有效的对梯级电站群调度历史评价和调度策略优化提供强力支持。
附图说明
17.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：图1是本发明实施例中的流程图；图2是本发明实施例中的不同调度方案的评价结果对比图；图3是本发明实施例中的系统框图。
具体实施方式
18.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
19.实施例1：梯级电站群调度的风险效益分析方法，如图1所示，包括以下步骤：s1：采集目标电站的当前调度信息和电站状态信息；s2：根据风险指标和效益指标对当前调度信息进行指标值计算，并经指标归一化处理后得到相应的风险指标值和效益指标值；s3：将电站状态信息输入预构建的风险识别模型后确定目标电站的风险类别，并根据风险类别确定风险项与效益项的总权重系数；s4：根据风险类别分别对风险指标、效益指标进行重要程度排序，并结合层次分析法和重要程度排序从相应总权重系数中分别为风险项、效益项的各个指标分配权重系数；s5：根据风险指标值、效益指标值以及对应的权重系数进行权重计算，分别得到风险项综合得分、效益项综合得分，并求和得到目标电站的总调度综合得分；s6：迭代计算梯级电站群中各个目标电站的总调度综合得分，并根据各个目标电站的年出力进行加权平均计算，得到梯级电站群调度的综合评价结果。
20.在本实施例中，效益指标包括发电量、弃水损失负荷、耗水损失负荷和是否弃水四个指标。需要说明的是，根据实际需要效益指标可适当增加或删减。
21.其中，发电量的风险指标值计算公式具体为：
其中，表示发电量的效益指标值；表示实际出力；表示计划出力；表示偏差允许范围的最小值；表示偏差允许范围的最大值。
22.弃水损失负荷的风险指标值计算公式具体为：其中，表示弃水损失负荷的效益指标值；表示电站的最大出力；表示电站的弃水流量；表示与实际水头相同情况下，电站的单位发电流量产生的出力。
23.耗水损失负荷的风险指标值计算公式具体为：其中，表示耗水损失负荷的效益指标值；表示满足安全约束和实现与实际出力相同的要求下，能达到的最优水头；表示给定时间内的发电量对应效益指标值的平均值；表示实际平均发电流量；函数表示理论nhq表中出力、水头以及发电流量的函数关系。
24.在本实施例中，风险指标具体为：从当前调度信息中选取坝前水位信息和出库流量信息；根据坝前水位信息和出库流量信息建立安全水位空间、安全流量空间、水位是否超限和流量是否超限四个指标。
25.需要说明的是，安全水位空间与水位是否超限可归纳于一个指标，即水位是否超限的风险指标值取值为1时，表明处于超限的风险状态，此处不存在安全水位空间的计算；若水位是否超限的风险指标值取值为0时，表明处于未超限的风险状态，此时安全水位空间作为指标进行评价。
26.其中，流量是否超限的风险指标值计算公式具体为：
其中，表示流量是否超限的风险指标值；表示出库流量信息；表示最大的出库流量。
27.安全流量空间的风险指标值计算公式具体为：其中，表示安全流量空间的风险指标值；表示最小的出库流量。
28.水位是否超限的风险指标值计算公式具体为：其中，表示水位是否超限的风险指标值；表示坝前水位信息；表示最大的坝前水位。
29.安全水位空间的风险指标值计算公式具体为：其中，表示安全水位空间的风险指标值；表示最小的坝前水位。
30.在本实施例中，风险识别模型可以通过采集目标电站同月中的历史水位和出库流量信息进行构建得到。也可以采用历年来同月份的历史数据进行构建。具体的，对历史上相似日期的史水位和出库流量信息进行统计分析，找出其分布，然后根据3delta准则，构建基于经验的风险分析方法。例如，在水位风险和流量风险中，将风险等级从空间上划分为三类：高风险、无风险和低风险。
31.在本实施例中，风险类别依据风险项和效益项之间的关联关系划分为至少六类：最偏重风险管理、更偏重风险管理、偏重风险管理、风险效益等价、偏重效益和更加偏重效益。需要说明的是，风险类别的划分可依据系统要求精确度和网络资源配置进行进一步的细分。
32.例如，不同风险等级下的权重如表1所示。
33.表1 不同风险等级下的权重
现以大渡河流域中上下游关系较为紧密的瀑布沟、深溪沟、枕头坝三站的调度评价为例进行说明。选取2020年8月15日前一周的数据构造基准指标。因为此段时间该流域产生了较大的洪水，调度策略应该根据调度环境的变化，自适应的调整提升风险项的权重；根据数据梯级电站群的水位和流量，进行电站的风险类型识别，判断瀑布沟的风险预测为二级，即“更偏重风险管理”，深溪沟的风险评级为四级，枕头坝的风险等级为三级，因此，三个电站取不同的权重，具体权重如表2所示：表2 梯级电站风险效益综合评价权重矩阵
瀑布沟、深溪沟、枕头坝三站的调度方案评价结果如图2所示，从方案评价来看，方案2中，梯级电站群总得分最高为67.53分，是所有策略中综合表现最好的调度方案；从各个电站的评价来看，方案2中，瀑布沟调度得分较高，由于瀑布沟权重较大，使得总得分较大。
34.实施例2：梯级电站群调度的风险效益分析系统，该系统用于实现实施例1记载的内容，如图3所示，包括数据采集模块、指标计算模块、风险识别模块、权重分配模块、评价分析模块和迭代更新模块。
35.其中，数据采集模块，用于采集目标电站的当前调度信息和电站状态信息。指标计算模块，用于根据风险指标和效益指标对当前调度信息进行指标值计算，并经指标归一化处理后得到相应的风险指标值和效益指标值。风险识别模块，用于将电站状态信息输入预构建的风险识别模型后确定目标电站的风险类别，并根据风险类别确定风险项与效益项的总权重系数。权重分配模块，用于根据风险类别分别对风险指标、效益指标进行重要程度排序，并结合层次分析法和重要程度排序从相应总权重系数中分别为风险项、效益项的各个指标分配权重系数。评价分析模块，用于根据风险指标值、效益指标值以及对应的权重系数进行权重计算，分别得到风险项综合得分、效益项综合得分，并求和得到目标电站的总调度综合得分。迭代更新模块，用于迭代计算梯级电站群中各个目标电站的总调度综合得分，并根据各个目标电站的年出力进行加权平均计算，得到梯级电站群调度的综合评价结果。
36.工作原理：本发明构建了梯级电站群的调度综合评价体系，拓展了传统层次分析法按指标范畴划分重要度方法，采取了指标范畴和指标量两种属性定义指标重要度排序，即引入了风险等级的划分，不同风险等级下，采取不同的调度评价体系；在实际中，能够真实反映调度处于的任务背景；同时，在构建梯级电站群时，考虑了电站之间的重要度，最终得到了梯级电站群的综合风险效益评价，在实际中可有效的对梯级电站群调度历史评价和调度策略优化提供强力支持。
37.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
38.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
39.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
40.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或
其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
41.以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。