考慮徑流預(yù)報(bào)及其不確定性的水電站水庫(kù)調(diào)度研究.pdf

1、目前，水利科學(xué)工作者已嘗試應(yīng)用各種中長(zhǎng)期徑流預(yù)報(bào)方法和優(yōu)化算法來(lái)解決水電站水庫(kù)(群)的預(yù)報(bào)、優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題，并取得了令人矚目的研究成果。然而，由于徑流及其預(yù)報(bào)的不確定性，使得一些優(yōu)化調(diào)度新方法仍存在理論與應(yīng)用上的問(wèn)題，需要在實(shí)際的應(yīng)用中進(jìn)一步深入研究。為此，本文圍繞如何利用中期數(shù)值降雨預(yù)報(bào)改善水電站水庫(kù)中長(zhǎng)期徑流描述模型和水庫(kù)(群)優(yōu)化調(diào)度模型而展開(kāi)，著重解決雅礱江流域水電站水庫(kù)徑流預(yù)報(bào)調(diào)度等問(wèn)題，但對(duì)其他流域預(yù)報(bào)調(diào)度研究具有一定的借鑒作

2、用：結(jié)合水電站運(yùn)行特性，首先分析了中期數(shù)值降雨預(yù)報(bào)在中長(zhǎng)期徑流預(yù)報(bào)及水電站水庫(kù)調(diào)度中的可利用性，然后深入研究了考慮徑流預(yù)報(bào)及其不確定性的徑流描述和優(yōu)化調(diào)度模型及其應(yīng)用，最后對(duì)水庫(kù)群預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)重構(gòu)和組件化進(jìn)行了研究。主要研究成果如下：
　　 (1)結(jié)合水電站運(yùn)行特性，提出了一種基于決策樹(shù)技術(shù)的中長(zhǎng)期徑流分級(jí)方法。該方法利用決策樹(shù)技術(shù)分析二灘水電站多年的豐水期水文數(shù)據(jù)和發(fā)電調(diào)度資料，得出徑流與調(diào)度決策出力之間的關(guān)系，稱為徑流分級(jí)決

3、策樹(shù)法。該分級(jí)方法能與實(shí)際的水電站防洪發(fā)電調(diào)度相結(jié)合，在一定程度上能反映出電站運(yùn)行特性，使決策更加切合實(shí)際；與傳統(tǒng)的徑流分級(jí)方法相比，可減少棄水量，提高豐水期平均發(fā)電量。
　　 (2)結(jié)合水電站運(yùn)行特性，提出美國(guó)全球預(yù)報(bào)系統(tǒng)GFS中期數(shù)值降水預(yù)報(bào)信息可用性的分析方法。該方法不僅從降雨自身的特性出發(fā)，而且結(jié)合水電站特性利用決策樹(shù)技術(shù)來(lái)劃分降雨量級(jí)，并據(jù)此分析美國(guó)全球預(yù)報(bào)系統(tǒng)(GFS)中期數(shù)值降雨預(yù)報(bào)可利用性，包括基于決策樹(shù)技術(shù)的降

4、雨分級(jí)方法，GFS降雨分級(jí)預(yù)報(bào)精度分析，以及GFS降雨預(yù)報(bào)信息在旬徑流預(yù)報(bào)和發(fā)電調(diào)度中的應(yīng)用。研究表明，該方法在一定程度上反映了水電站運(yùn)行特性，而且考慮GFS降水預(yù)報(bào)信息改進(jìn)了發(fā)電調(diào)度決策，可明顯提高發(fā)電效益，對(duì)GFS降雨預(yù)報(bào)信息在其他流域水庫(kù)中的應(yīng)用具有一定借鑒作用。
　　 (3)提出了一種綜合考慮徑流預(yù)報(bào)及其不確定性的徑流描述模型。該模型采用后驗(yàn)的徑流狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率和徑流預(yù)報(bào)的可預(yù)測(cè)性概率來(lái)描述徑流及其預(yù)報(bào)的不確定性。依據(jù)雅礱

5、江流域枯、豐水期徑流預(yù)報(bào)的不同特征，考慮不同預(yù)見(jiàn)期的流域徑流預(yù)報(bào)信息，建立了符合二灘及錦屏一級(jí)～二灘梯級(jí)水電站運(yùn)行特性的徑流描述模型，并給出各自徑流模型的水文狀態(tài)變量的選擇與離散，諸如先驗(yàn)的、后驗(yàn)的徑流狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率等條件概率的推求方法和流域總徑流的分解方法等.它們對(duì)研究水電站調(diào)度模型是十分重要的。
　　 (4)建立了考慮徑流預(yù)報(bào)及其不確定性的水電站水庫(kù)隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃調(diào)度模型。考慮徑流預(yù)報(bào)及其不確定性的徑流描述模型能否指導(dǎo)發(fā)電調(diào)度，

6、關(guān)鍵在于它能否改進(jìn)調(diào)度決策達(dá)到提高發(fā)電效益的目的。為此，本文以二灘水電站和錦屏一級(jí)～二灘梯級(jí)水電站為例，建立了考慮徑流預(yù)報(bào)及其不確定性的水電站水庫(kù)隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度模型，以探討該模型對(duì)發(fā)電優(yōu)化調(diào)度的改進(jìn)潛力。研究表明，考慮徑流預(yù)報(bào)及其不確定性有效地改善了已有的徑流描述和發(fā)電優(yōu)化調(diào)度模型，能明顯提高水電站發(fā)電效益。
　　 (5)引入重構(gòu)和組件技術(shù)改善水庫(kù)預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)以適應(yīng)用戶功能需求變化。在水庫(kù)預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用實(shí)踐中，用戶會(huì)不斷

7、提出新的功能需求，因此有必要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)和組件化研究以增強(qiáng)系統(tǒng)的復(fù)用性和擴(kuò)展性。以基于圖論的水庫(kù)群預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)為例，引入重構(gòu)技術(shù)改善核心業(yè)務(wù)層，給出水庫(kù)預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)開(kāi)發(fā)組件庫(kù)Resrails，并基于Resrails實(shí)現(xiàn)了雅礱江流域梯級(jí)電站中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)。實(shí)際應(yīng)用表明：基于重構(gòu)和組件開(kāi)發(fā)水庫(kù)調(diào)度系統(tǒng)，可極大提高系統(tǒng)的復(fù)用性、擴(kuò)展性和開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)易性，有利于開(kāi)發(fā)人員集中精力研究水庫(kù)群的預(yù)報(bào)調(diào)度模型等理論與應(yīng)用。
　　 最后對(duì)全文做了