本發(fā)明涉及一種考慮發(fā)電功率和氣象特征的水利災(zāi)害防治方法及系統(tǒng)，屬于水利災(zāi)害治理。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有水利災(zāi)害防治與發(fā)電調(diào)度技術(shù)主要依賴水文預(yù)報(bào)和傳統(tǒng)水庫(kù)調(diào)度規(guī)則，通過預(yù)測(cè)降雨量、入流流量及庫(kù)容變化來制定洪水防御和電力生產(chǎn)方案；同時(shí)，機(jī)組組合優(yōu)化往往運(yùn)用線性規(guī)劃、啟發(fā)式算法等，結(jié)合最小出力、啟停次數(shù)和爬坡速率限制，力求在滿足安全的前提下提高發(fā)電效益。然而，現(xiàn)有技術(shù)在處理極端氣象事件、耦合多種氣象要素與發(fā)電需求等方面仍存在不足：

2、首先，氣象要素與發(fā)電調(diào)度的交互不夠深入。大部分調(diào)度模型將氣象數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化為輸入降雨量或氣溫，不夠重視風(fēng)速、冰封、極寒等多種要素對(duì)水庫(kù)運(yùn)行及機(jī)組效率的影響，難以及時(shí)應(yīng)對(duì)特殊天氣帶來的風(fēng)險(xiǎn)。其次，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)多偏向洪水安全或電力收益，缺少一個(gè)既能反映來水不確定性、又能量化極端氣象對(duì)機(jī)組運(yùn)行沖擊的綜合風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)，難以兼顧多方需求。第三，在實(shí)際排程中，機(jī)組啟停和出力調(diào)整往往只考慮傳統(tǒng)水庫(kù)調(diào)度曲線與負(fù)荷需求，對(duì)突發(fā)極寒或暴雨帶來的排水、除冰、預(yù)泄等需求缺少靈活機(jī)制，也難以做到與實(shí)時(shí)氣象預(yù)報(bào)高度耦合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種考慮發(fā)電功率和氣象特征的水利災(zāi)害防治方法及系統(tǒng)。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一方面，本發(fā)明提供了一種考慮發(fā)電功率和氣象特征的水利災(zāi)害防治方法，包括以下步驟：

4、采集區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)以及水電站運(yùn)行數(shù)據(jù)；

5、構(gòu)建氣象預(yù)測(cè)模型，將區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)輸入氣象預(yù)測(cè)模型得到該區(qū)域的氣象預(yù)測(cè)結(jié)果；

6、基于區(qū)域的氣象預(yù)測(cè)結(jié)果以及水電站運(yùn)行數(shù)據(jù)構(gòu)建綜合水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，通過綜合水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型對(duì)該區(qū)域的水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，得到該區(qū)域的水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分；

7、設(shè)置多個(gè)水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，每個(gè)水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)對(duì)應(yīng)一個(gè)水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分區(qū)間，根據(jù)水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分判斷當(dāng)前區(qū)域的水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)并執(zhí)行對(duì)應(yīng)的防護(hù)措施。

8、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述氣象預(yù)測(cè)模型基于長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。

9、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述綜合水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型具體如下式所示：

10、

11、其中：λ(t)表示區(qū)域在t時(shí)刻的水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分；mr(t)表示區(qū)域在t時(shí)刻的氣象災(zāi)害系數(shù)；rp(t)表示區(qū)域在t時(shí)刻的氣象預(yù)測(cè)結(jié)果；lres(t)表示t時(shí)刻水電站水庫(kù)水位占滿庫(kù)容的比例；pgen(t)表示水電站在t時(shí)刻的發(fā)電功率；pmax表示水電站的最大發(fā)電功率；α1、α2表示權(quán)重系數(shù)。

12、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，水電站發(fā)電功率的計(jì)算公式為：

13、

14、其中：qin(t)表示水電站水庫(kù)在t時(shí)刻的入庫(kù)流量；δh(t)表示水電站在t時(shí)刻的有效水頭；wspeed(t)表示區(qū)域在t時(shí)刻的風(fēng)速；tair(t)表示區(qū)域在t時(shí)刻的氣溫；ω(t)表示特殊氣象修正系數(shù)；β表示調(diào)節(jié)系數(shù)。

15、另一方面，本發(fā)明還提供了一種考慮發(fā)電功率和氣象特征的水利災(zāi)害防治系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、氣象預(yù)測(cè)模塊、水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模塊以及水利災(zāi)害等級(jí)劃分模塊；

16、所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)以及水電站運(yùn)行數(shù)據(jù)；

17、所述氣象預(yù)測(cè)模塊用于構(gòu)建氣象預(yù)測(cè)模型，將區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)輸入氣象預(yù)測(cè)模型得到該區(qū)域的氣象預(yù)測(cè)結(jié)果；

18、所述水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模塊用于基于區(qū)域的氣象預(yù)測(cè)結(jié)果以及水電站運(yùn)行數(shù)據(jù)構(gòu)建綜合水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，通過綜合水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型對(duì)該區(qū)域的水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，得到該區(qū)域的水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分；

19、所述水利災(zāi)害等級(jí)劃分模塊用于設(shè)置多個(gè)水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，每個(gè)水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)對(duì)應(yīng)一個(gè)水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分區(qū)間，根據(jù)水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分判斷當(dāng)前區(qū)域的水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)并執(zhí)行對(duì)應(yīng)的防護(hù)措施。

20、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述氣象預(yù)測(cè)模型基于長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。

21、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述綜合水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型具體如下式所示：

22、

23、其中：λ(t)表示區(qū)域在t時(shí)刻的水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分；mr(t)表示區(qū)域在t時(shí)刻的氣象災(zāi)害系數(shù)；rp(t)表示區(qū)域在t時(shí)刻的氣象預(yù)測(cè)結(jié)果；lres(t)表示t時(shí)刻水電站水庫(kù)水位占滿庫(kù)容的比例；pgen(t)表示水電站在t時(shí)刻的發(fā)電功率；pmax表示水電站的最大發(fā)電功率；α1、α2表示權(quán)重系數(shù)。

24、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，水電站發(fā)電功率的計(jì)算公式為：

25、

26、其中：qin(t)表示水電站水庫(kù)在t時(shí)刻的入庫(kù)流量；δh(t)表示水電站在t時(shí)刻的有效水頭；wspeed(t)表示區(qū)域在t時(shí)刻的風(fēng)速；tair(t)表示區(qū)域在t時(shí)刻的氣溫；ω(t)表示特殊氣象修正系數(shù)；β表示調(diào)節(jié)系數(shù)。

27、再一方面，本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如本發(fā)明任一實(shí)施例所述的方法。

28、再一方面，本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如本發(fā)明任一實(shí)施例所述的方法。

29、本發(fā)明具有如下有益效果：

30、1、本發(fā)明采用綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，將水位、降雨強(qiáng)度、發(fā)電功率不確定性和特殊事件因子統(tǒng)一到同一框架下，助力識(shí)別水利風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種考慮發(fā)電功率和氣象特征的水利災(zāi)害防治方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮發(fā)電功率和氣象特征的水利災(zāi)害防治方法，其特征在于，所述氣象預(yù)測(cè)模型基于長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮發(fā)電功率和氣象特征的水利災(zāi)害防治方法，其特征在于，所述綜合水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型具體如下式所示：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種考慮發(fā)電功率和氣象特征的水利災(zāi)害防治方法，其特征在于，水電站發(fā)電功率的計(jì)算公式為：

5.一種考慮發(fā)電功率和氣象特征的水利災(zāi)害防治系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集模塊、氣象預(yù)測(cè)模塊、水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模塊以及水利災(zāi)害等級(jí)劃分模塊；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種考慮發(fā)電功率和氣象特征的水利災(zāi)害防治系統(tǒng)，其特征在于，所述氣象預(yù)測(cè)模型基于長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種考慮發(fā)電功率和氣象特征的水利災(zāi)害防治系統(tǒng)，其特征在于，所述綜合水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型具體如下式所示：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種考慮發(fā)電功率和氣象特征的水利災(zāi)害防治系統(tǒng)，其特征在于，水電站發(fā)電功率的計(jì)算公式為：

9.一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的方法。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種考慮發(fā)電功率和氣象特征的水利災(zāi)害防治方法及系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：采集區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)以及水電站運(yùn)行數(shù)據(jù)；構(gòu)建氣象預(yù)測(cè)模型，將區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)輸入氣象預(yù)測(cè)模型得到該區(qū)域的氣象預(yù)測(cè)結(jié)果；基于區(qū)域的氣象預(yù)測(cè)結(jié)果以及水電站運(yùn)行數(shù)據(jù)構(gòu)建綜合水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，通過綜合水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型對(duì)該區(qū)域的水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，得到該區(qū)域的水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分；設(shè)置多個(gè)水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，每個(gè)水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)對(duì)應(yīng)一個(gè)水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分區(qū)間，根據(jù)水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分判斷當(dāng)前區(qū)域的水利災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)并執(zhí)行對(duì)應(yīng)的防護(hù)措施。

技術(shù)研發(fā)人員：李冰簫,凌浩潔,郭仕銳,吳小軍,郭正雄,劉友波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川中電啟明星信息技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15