一种水电站实时生态流量智能动态调控方法与流程

本发明涉及水文水资源分析，尤其涉及一种水电站实时生态流量智能动态调控方法，适用于坝下尾水受下游水电站回水影响的水电站。

背景技术：

1、国内多数已建、在建的水利工程均已设置了坝下生态流量指标和断面下泄水量指标，电站实际调度过程中多采用日均水量控泄的方式来开展调度，但水电站坝下水位不仅和出库流量相关，还和下游水电站回水有关，对于坝下尾水受下游水电站回水影响的情景，若仅仅采用日均水量控泄，则不可避免地可能会出现坝下减水或脱水的现象，对于坝址下游的河道生态环境带来较大影响，目前对于这种精细化的调度研究还不够深入。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种水电站实时生态流量智能动态调控方法，实时研判上一水库下泄流量对应水位与下游水库尾水位的衔接关系，并相机开展生态流量或生态水量调度，将水电站的生态效益、补水效益、发电效益指标予以明确。

2、为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、本发明提供了一种水电站实时生态流量智能动态调控方法，包括以下步骤：

4、s1、整合基础资料；

5、s2、开始循环求解，具体为：

6、，设置初始时刻的水位，初始时刻的水库库容，初始出库流量；

7、其中，为调度时刻，单位h；、分别为第1时刻的上游水库水位、假定的初始水位，单位m；、分别为第1时刻的上游水库库容、假定的初始库容，单位m3；、分别为第1时刻的上游水库出库流量、假定的初始出库流量，单位m3/s；

8、s3、迭代时长判断，具体为：

9、如果满足，则；；，进入所述s4；

10、如果不满足，则进入所述s6，结束循环，整理调度结果；

11、其中，为总调度时间，单位h；为不衔接情景时的下泄水量；单位为m3；为衔接情景时的下泄水量，单位为m3；

12、s4、减脱水情景实时调度；

13、s5、下游水位衔接情景调度；

14、s6、时段出力约束计算；

15、s7、多目标调度效益计算；

16、s8、多目标优化算法求解。

17、进一步，所述s4具体为：

18、如果上一梯级下泄流量相应水位满足，，用公式（1）计算不衔接情景时的下泄水量，进入所述s6；

19、    （1）；

20、如果上一梯级下泄流量相应水位不满足，，进入所述s5；

21、其中，为调度时刻的出库流量相应的坝下水位，单位m；为下一梯级回水到坝址的尾水位，单位m；为调度时刻的生态流量，单位为m3/s；为调度时刻的出库流量，单位m3/s；为上水库下泄流量对应水位与下游水库尾水位衔接时刻，单位 h；为调度时间间隔，单位h。

22、进一步，所述s5具体为：

23、若，则衔接情景时的下泄水量计算公式为（2），进入所述s5；

24、          （2）；

25、若，，则返回所述s3；

26、其中，为上水库下泄流量对应水位与下游水库尾水位衔接时刻坝址下泄流量，单位m3/s。

27、进一步，所述s6具体为：

28、由已知调度期内的预测来水过程、水电站水库时段初库容值和公式（3），来计算水库调度时刻的水电站水库时段库容值；

29、根据公式（4）计算水电站水库时段水位值：

30、根据公式（5）计算上下游水头差：

31、根据公式（6）计算时段出力：

32、 （3）；

33、 （4）；

34、 （5）；

35、 （6）；

36、其中，分别为第1、2、调度时刻的水电站入库流量，单位m3/s；为总调度时间的水电站入库流量，单位m3/s； 、分别为、调度时刻的水电站水库时段库容值，单位m3；、为率定水位库容关系参数；、分别为、调度时刻的水电站水库时段水位值，单位m；是调度时刻上下游水头差，单位m；为调度时刻的时段出力，单位mw；为出力系数，无量纲；

37、判断总下泄水量和时段出力，是否满足且；

38、若满足，进入所述s7；

39、若不满足，进入所述s5；

40、其中，为调度期内水电站总预期下泄水量，单位m3。

41、进一步，所述s7具体为：

42、采用公式（7）、公式（8）和公式（9）计算水电站的多目标调度效益，之后进入所述s8；

43、所述多目标调度效益具体为：

44、        （7）；

45、      （8）；

46、      （9）；

47、其中，为当下游存在减脱水河段时计算的生态流量贴近度；为总调度时间内总下泄水量超出水电站总预期下泄水量的最大值，单位m3； 为总调度时间内水电站发电量的最大值，单位 kw·h。

48、进一步，所述s8具体为：根据所述s7中推求的目标函数，和，选取多目标智能优化算法进行求解，得到满足相关要求的非支配解集，最终得到基于不同偏向时内逐时刻下泄流量及相应的目标函数值。

49、本发明的有益效果为：可以在基于windows系统下编译的多目标智能优化算法进行目标函数寻优。基于短期来水预测已知的前提下，水电站可以根据上下游实时水情，动态调控出库流量，根据下游水电站尾水位和本级水电站出库流量相应水位的关系，相机采用流量或水量的调度方式，在保证下游生态流量、下泄水量的基础上，统筹水电站发电效益，通过选取多目标智能优化算法，并进行多目标调度生态效益、补水效益、发电效益指标计算、从而满足不同偏好要求的非支配解集，供实时调度参考。

50、该智能生态流量调控方法提出了减脱水情景与下游水位衔接实时调度技术、多目标调度生态效益、补水效益、发电效益指标计算技术、多目标优化算法求解技术等，可供已建水电站结合上下游实时水情开展满足生态流量、下泄水量和发电需求的综合调度研究参考。

技术特征：

1.一种水电站实时生态流量智能动态调控方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种水电站实时生态流量智能动态调控方法，其特征在于，所述s4具体为：

3.根据权利要求2所述的一种水电站实时生态流量智能动态调控方法，其特征在于，所述s5具体为：

4.根据权利要求3所述的一种水电站实时生态流量智能动态调控方法，其特征在于，所述s6具体为：

5.根据权利要求4所述的一种水电站实时生态流量智能动态调控方法，其特征在于，所述s7具体为：采用公式（7）、公式（8）和公式（9）计算水电站的多目标调度效益，之后进入所述s8；

6.根据权利要求5所述的一种水电站实时生态流量智能动态调控方法，其特征在于，所述s8具体为：根据所述s7中推求的目标函数，和，选取多目标智能优化算法进行求解，得到满足相关要求的非支配解集，最终得到基于不同偏向时内逐时刻下泄流量及相应的目标函数值。

技术总结
本发明提供一种水电站实时生态流量智能动态调控方法，包括收集整理水电站智能实时生态流量调控所需的基本资料、开始循环求解、减脱水情景与下游水位衔接实时调度研判、时段出力约束计算、多目标调度生态效益、补水效益、发电效益指标计算、多目标优化算法求解等步骤，基于短期来水预测已知的前提下，水电站可以根据上下游实时水情，动态调控出库流量，从而实现流量、水量联合目标的达成，以期实现水电站综合调度效益的最大化。

技术研发人员：徐长江,郭卫,王旭,杨延伟,崔福宁,欧阳硕,朱迪,王琨,蒲文辉,彭仕飞,王瑞兵,卜慧,李立平,左建,王含
受保护的技术使用者：长江水利委员会水文局
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1