【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水库调度领域，涉及一种水库发电调度图优化方法。
技术介绍
1、水库发电调度图是基于实测径流时历特征资料、水利枢纽工程特性曲线及调度任务需求绘制而成，主要由水库水位、来水流量、时段库容等控制性参量与调度节点间的特性关系而形成的一系列变化过程曲线，从而将调度图划分成加大出力区、保证出力区和降低出力区等若干区域，在水库调度运行过程中可根据不同来水情况，结合调度图进行运行计划编制、动能指标计算、调度方案修正等，保证水库电站以最优调度方案进行正常工作，指导各水利生产部门的运行调度，提高生产计划的可预见性和计划性。
2、发电调度图的常规绘制方法是根据历史实测径流时历特征资料选取若干符合水电站设计保证率的典型水文过程，确定目标函数模型，以水电站调度规程、特征水位等作为边界约束条件，通过等出力或等流量径流调节过程得到系列曲线，取外包线完成调度线绘制，将不同出力值对应的调度线绘制于同一坐标系下最终得到发电调度图。虽然这种常规调度图简单直观，但由于典型水文年样本的有限性，使其水文特征和调度信息的代表性具有局限性，编制精度较差，调度方案难以达到全局最优，需要对发电调度图进行长系列径流资料的优化计算。基于长系列资料绘制的发电调度图编制精度和调度指标均有较大提升，但编制过程复杂、编制成本巨大且预报效率较低，亟待提出一种绘制成本低、计算精度高、可预见性准的水库发电调度图优化方法。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于：针对现有技术中存在的问题，提供了一种水库发电调度图优
2、为解决以上技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种水库发电调度图优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
3、s1、基于目标电站的工程水文资料和发电调度图制定调度规则；
4、s2、基于多种函数曲线拟合形式，生成径流拟合近似分布函数，进一步确定各调度节点的水位阈值范围；
5、s3、构建以发电量最大为目标函数的水库调度模型；
6、s4、利用改进的海洋捕食者算法对水库调度模型求解，依次对不同出力值对应的调度线进行寻优，获得目标水库的最优发电调度图；具体包括子步骤s4.1至s4.8：
7、s4.1、设置算法参量，包括：最大迭代次数max_iter、寻优种群规模n、维度数dim，将发电调度图的调度时间节点个数设为决策变量个数nvar；
8、s4.2、随机初始化种群；
9、s4.3、根据目标函数和约束条件构造适应度函数并计算初始种群的适应度值；
10、s4.4、在精英矩阵选择过程中引入动态变异扰动策略以提高种群多样性；
11、s4.5、设置余弦收敛步长因子以控制个体移动步长，使个体游走更倾向于收缩包围趋势；
12、s4.6、设置正弦随机步长因子以扰动个体步长范围，提高算法全局勘探能力；
13、s4.7、对于算法寻优三策略的运动模式进行随机变异扰动操作，均衡改进算法寻优公式和寻优参数以有效提高算法寻优效率和寻优结果可靠性；
14、s4.8、返回执行步骤s4.3至步骤s4.7，直至最大迭代次数max_iter，计算种群适应度值并更新寻优调度线，依次完成各条调度线的优化，得到优化后的水库发电调度图。
15、进一步地，前述的步骤s1包括以下子步骤：
16、s1.1、根据目标电站的工程水文资料和发电调度图，划分调度期内的丰枯时段，并且确定调度时间节点；
17、s1.2、根据目标电站装机容量和调度需求，设置调度线数目及其对应出力范围。
18、进一步地，前述的步骤s2包括以下子步骤：
19、s2.1、以水库历史径流来水资料作为输入值，利用曲线拟合工具箱进行归一化、调试、拟合操作，得到多种形式的径流拟合近似分布函数；
20、s2.2、通过和方差、置信区间评价指标对拟合的多个近似分布函数进行效果评估，并选定拟合效果最优的函数作为径流演变函数，进一步对调度期内各调度节点的径流水位进行动态预测；
21、s2.3、融合置信区间、径流特征和专家经验信息，设置各调度节点对应的水位上下限波动阈值来确定各调度节点的水位阈值范围。
22、进一步地，前述的步骤s3中，水库发电调度目标函数为：
23、
24、其中，为调度期内的总发电量，kw·h；pt为第t个时段内的平均出力，kw；t为小时数，h；a为电站综合出力系数；为第t个时段内的发电流量，m3/s；ht为第t个时段内的发电水头，m。
25、约束条件为：
26、①水量平衡约束：
27、
28、其中，vt为第t个时段初的库容蓄水量，m3；为第t个时段内的入库流量，单位m3/s；qt为第t个时段内的弃水量，单位m3/s。
29、②库容约束：
30、
31、vtmin为第t时段内水库库容最小蓄水量阈值，m3；vtmax为第t时段内水库库容最大蓄水量阈值，m3；vt为第t个时段内水库库容蓄水量，m3。
32、③下泄流量约束：
33、
34、为第t时段内水库最小允许下泄流量阈值，m3/s；为第t时段内水库最大允许下泄流量阈值，m3/s；为第t个时段内水库下泄流量，m3/s。
35、④电站出力约束：
36、
37、ptmin为第t时段内水电站最小出力限制，kw；ptmax为第t时段内水电站最大出力限制，kw；pt为第t个时段内水电站出力，kw。
38、⑤时段水位约束：
39、
40、ht为第t时段内调度线水位，m；分别为步骤s2.3得到的水位上下限波动阈值中第t时段内调度线最低限制水位和最高限制水位，m。
41、进一步地，前述的步骤s4.2具体为：对调度线初始化：以发电调度图的首个调度时间节点开始，将决策变量在允许范围内，即上下限水位阈值范围内，随机生成整条调度线作为一个个体，重复n次形成初始种群，如下式：
42、
43、其中，xi,t为第i条调度线、第t个调度时间节点对应的水位；为第t个调度时间节点对应的上、下限制水位；rand为[0,1]范围内均匀随机值。
44、进一步地，前述的步骤s4.3具体为：基于目标电站的水文资料获取流量数据，根据各调度时间节点对应的库水位和水库蓄水进行发电调度，结合步骤s1中的调度规则和步骤s3中的约束条件计算发电流量、下泄流量、弃水量、末水位以及发电量，逐时段累加发电量，计算个体适应度值fitness，将初始种群的个体存储为个体最优位置pbest，将pbest种群中fitness最小的个体存储为群体最优位置gbest。
45、进一步地，前述的步骤s4.4具体为：将每一次迭代过程中适应度最优的调度线定义为顶级个体，顶级个体构成精英矩阵elit本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水库发电调度图优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种水库发电调度图优化方法，其特征在于，步骤S1包括以下子步骤：
3.根据权利要求1所述的一种水库发电调度图优化方法，其特征在于，步骤S2包括以下子步骤：
4.根据权利要求1所述的一种水库发电调度图优化方法，其特征在于，步骤S3中，水库发电调度目标函数为：
5.根据权利要求4所述的一种水库发电调度图优化方法，其特征在于，步骤S4.2具体为：对调度线初始化：以发电调度图的首个调度时间节点开始，将决策变量在允许范围内，即上下限水位阈值范围内，随机生成整条调度线作为一个个体，重复N次形成初始种群，如下式：
6.根据权利要求5所述的一种水库发电调度图优化方法，其特征在于，步骤S4.3具体为：基于目标电站的水文资料获取流量数据，根据各调度时间节点对应的库水位和水库蓄水进行发电调度，结合步骤S1中的调度规则和步骤S3中的约束条件计算发电流量、下泄流量、弃水量、末水位以及发电量，逐时段累加发电量，计算个体适应度值fitness，将初始种群的个体存储为个
7.根据权利要求6所述的一种水库发电调度图优化方法，其特征在于，步骤S4.4具体为：将每一次迭代过程中适应度最优的调度线定义为顶级个体，顶级个体构成精英矩阵Elite，后续决策变量基于精英矩阵Elite更新，在精英矩阵选择过程中引入动态变异扰动策略，如下：
8.根据权利要求7所述的一种水库发电调度图优化方法，其特征在于，步骤S4.5具体为：步长余弦收敛因子CF用以表征个体的移动步长，引入余弦震荡策略控制寻优个体进行随机行走和收缩包围的概率；CF值根据迭代次数的增加而减小，个体游走倾向于收缩包围趋势，CF值如下式：
9.根据权利要求8所述的一种水库发电调度图优化方法，其特征在于，步骤S4.6具体为：正弦随机步长因子R用于约束个体的移动步长，利用正弦震荡和随机策略提高全局勘探能力，防止过早陷入局部最优，正弦随机步长因子R，如下式：
10.根据权利要求9所述的一种水库发电调度图优化方法，其特征在于，步骤S4.7中，对于算法寻优三策略的运动模式进行随机变异扰动操作，具体是：
...【技术特征摘要】
1.一种水库发电调度图优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种水库发电调度图优化方法，其特征在于，步骤s1包括以下子步骤：
3.根据权利要求1所述的一种水库发电调度图优化方法，其特征在于，步骤s2包括以下子步骤：
4.根据权利要求1所述的一种水库发电调度图优化方法，其特征在于，步骤s3中，水库发电调度目标函数为：
5.根据权利要求4所述的一种水库发电调度图优化方法，其特征在于，步骤s4.2具体为：对调度线初始化：以发电调度图的首个调度时间节点开始，将决策变量在允许范围内，即上下限水位阈值范围内，随机生成整条调度线作为一个个体，重复n次形成初始种群，如下式：
6.根据权利要求5所述的一种水库发电调度图优化方法，其特征在于，步骤s4.3具体为：基于目标电站的水文资料获取流量数据，根据各调度时间节点对应的库水位和水库蓄水进行发电调度，结合步骤s1中的调度规则和步骤s3中的约束条件计算发电流量、下泄流量、弃水量、末水位以及发电量，逐时段累加发电量，计算个体适应度值fitness，将初始种群的个体存储为个体最优位置pb...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯仲恺，姚欣汝，袁赛瑜，肖洋，杨涛，唐洪武，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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