基于gis技術(shù)的水電站水電調(diào)度計(jì)劃生成及仿真方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于GIS技術(shù)的水電站水電調(diào)度計(jì)劃生成及仿真方法，其特征在于包括以下步驟：步驟S01：基于gis平臺(tái)，構(gòu)建當(dāng)?shù)氐匦慰臻g數(shù)據(jù)庫；步驟S02：基于上游水電站預(yù)計(jì)發(fā)電量，預(yù)測水庫來/退水量-時(shí)間曲線；步驟S03：基于實(shí)時(shí)水位、雨情、流量信息，結(jié)合氣象、水文預(yù)報(bào)信息以及所述步驟S01中存儲(chǔ)的空間信息對(duì)來/退水量-時(shí)間預(yù)測曲線進(jìn)行調(diào)整；步驟S04：利用水庫來/退水量-時(shí)間預(yù)測曲線，結(jié)合水電站工作狀況數(shù)據(jù)以及水電站調(diào)度規(guī)則，根據(jù)預(yù)先設(shè)定在系統(tǒng)中的調(diào)度計(jì)劃生成模型，生成調(diào)度計(jì)劃；步驟S05：生成最優(yōu)調(diào)度計(jì)劃。本發(fā)明為工作人員評(píng)估不同的調(diào)度計(jì)劃效益，為管理層決策起輔助作用。
【專利說明】基于GIS技術(shù)的水電站水電調(diào)度計(jì)劃生成及仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水利水電工程領(lǐng)域，特別是一種基于GIS技術(shù)的水電站水電調(diào)度計(jì)劃生成及仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水電站調(diào)度計(jì)劃是在保證水電站安全可靠的前提下，充分發(fā)揮有限資源的經(jīng)濟(jì)效益，具體指在水庫來水與用水變動(dòng)的情況下，根據(jù)徑流特性和水庫的任務(wù)要求，有目的、有計(jì)劃地統(tǒng)籌安排水庫蓄水與洪水、攔洪與泄洪、防洪與興利的一種技術(shù)和措施，合理安排水電站的運(yùn)行方式和水庫的水位和水量調(diào)度，使水電站發(fā)電獲取最大經(jīng)濟(jì)效益。目前，中小流域徑流式水電站群多利用水庫調(diào)度圖，憑借經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)度。
[0003]水電站優(yōu)化調(diào)度過程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，牽涉到整個(gè)電站運(yùn)行管理的各個(gè)方面，在調(diào)度管理決策過程中，往往需要涉及大量的數(shù)據(jù)及圖形信息，如流域的水文、地形、水工建筑物等等，其內(nèi)部各組成部分之間相互聯(lián)系又相互制約，關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，往往難以用簡單的文字圖表或數(shù)學(xué)模型來描述，而信息的增補(bǔ)導(dǎo)致決策的變更經(jīng)常發(fā)生，傳統(tǒng)的調(diào)度計(jì)劃模擬比較多得采用曲線、表格展示計(jì)算結(jié)果和運(yùn)算過程，整個(gè)過程不直觀，這使得決策管理者難以對(duì)不同的調(diào)度方案進(jìn)行直觀的優(yōu)化比較選擇。
[0004]中小流域徑流式水電站群憑借經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)度，通常以水庫調(diào)度圖作為指導(dǎo)水庫運(yùn)行調(diào)度的工具，水庫調(diào)度圖是根據(jù)歷史水文資料，選擇有代表性的典型年為依據(jù)，以設(shè)計(jì)保證率和保證出力為基礎(chǔ)擬定的，但它不能適應(yīng)客觀情況隨著時(shí)間延續(xù)而發(fā)生的變化，易使調(diào)度人員判斷失誤而導(dǎo)致水能的浪費(fèi)。例如，在汛期如遇到來水很豐時(shí)，不敢超越調(diào)度圖的指示出力，及時(shí)加大出力，往往容易產(chǎn)生集中的大量棄水，使水量利用率降低，損失電能，水資源得不到充分利用，不能適應(yīng)當(dāng)前節(jié)能減排、節(jié)水增發(fā)要求；另外，調(diào)度計(jì)劃大多以表格的形式展示，相對(duì)抽象，不直觀，不利于對(duì)調(diào)度計(jì)劃的評(píng)估。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于GIS技術(shù)的水電站水電調(diào)度計(jì)劃生成及仿真方法，該方法為工作人員評(píng)估不同的調(diào)度計(jì)劃效益，為管理層決策起輔助作用。
[0006]本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn):一種基于GIS技術(shù)的水電站水電調(diào)度計(jì)劃生成及仿真方法，其特征在于包括以下步驟:
步驟SOl:基于gis平臺(tái)，構(gòu)建當(dāng)?shù)氐匦慰臻g數(shù)據(jù)庫；
步驟S02:基于上游水電站預(yù)計(jì)發(fā)電量，預(yù)測水庫來/退水量-時(shí)間曲線；
步驟S03:基于實(shí)時(shí)水位、雨情、流量信息，結(jié)合氣象、水文預(yù)報(bào)信息以及所述步驟SOl中存儲(chǔ)的空間信息對(duì)來/退水量-時(shí)間預(yù)測曲線進(jìn)行調(diào)整；
步驟S04:利用水庫來/退水量-時(shí)間預(yù)測曲線，結(jié)合水電站工作狀況數(shù)據(jù)以及水電站調(diào)度規(guī)則，根據(jù)預(yù)先設(shè)定在系統(tǒng)中的調(diào)度計(jì)劃生成模型，生成調(diào)度計(jì)劃；
步驟S05:將步驟S04中生成的調(diào)度計(jì)劃對(duì)第二天水電站的工況進(jìn)行計(jì)算以及仿真分析，并獲取最優(yōu)調(diào)度計(jì)劃；所述計(jì)算是針對(duì)計(jì)劃期T內(nèi)的水電站總發(fā)電量_或總發(fā)電效益ΚT)進(jìn)行計(jì)算分析，通過對(duì)約束條件的改變，
目標(biāo)在于或KD能得到最大值；所述仿真是利用gis平臺(tái)通過流量的變化形象的重現(xiàn)或預(yù)呈現(xiàn)各水電站調(diào)度計(jì)劃的實(shí)施。
[0007]在本發(fā)明一實(shí)施例中，還包括對(duì)最優(yōu)的調(diào)度計(jì)劃通過web系統(tǒng)發(fā)布。
[0008]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述步驟SOl的實(shí)現(xiàn)方式包括通過gis系統(tǒng)，對(duì)當(dāng)?shù)氐匦慰臻g進(jìn)行空間分析，空間分析主要包括水庫長度、面積、周長、體積計(jì)算、河道長度、深度、平均截面積、相應(yīng)河段的體積計(jì)算；基于地形剖切得到任意河段的橫斷面，分析地形坡度、坡向，對(duì)提取的河道橫斷面數(shù)據(jù)編號(hào)入庫，為下游河道洪水演進(jìn)模型提供模型參數(shù)。
[0009]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述水電站總發(fā)電量￡CD、總發(fā)電效益Κ)的最大值計(jì)算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種基于Gis技術(shù)的水電站水電調(diào)度計(jì)劃生成及仿真方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟SOl:基于gis平臺(tái)，構(gòu)建當(dāng)?shù)氐匦慰臻g數(shù)據(jù)庫； 步驟S02:基于上游水電站預(yù)計(jì)發(fā)電量，預(yù)測水庫來/退水量-時(shí)間曲線； 步驟S03:基于實(shí)時(shí)水位、雨情、流量信息，結(jié)合氣象、水文預(yù)報(bào)信息以及所述步驟SOl中存儲(chǔ)的空間信息對(duì)來/退水量-時(shí)間預(yù)測曲線進(jìn)行調(diào)整； 步驟S04:利用水庫來/退水量-時(shí)間預(yù)測曲線，結(jié)合水電站工作狀況數(shù)據(jù)以及水電站調(diào)度規(guī)則，根據(jù)預(yù)先設(shè)定在系統(tǒng)中的調(diào)度計(jì)劃生成模型，生成調(diào)度計(jì)劃；步驟S05:將步驟S04中生成的調(diào)度計(jì)劃對(duì)第二天水電站的工況進(jìn)行計(jì)算以及仿真分析，并獲取最優(yōu)調(diào)度計(jì)劃；所述計(jì)算是針對(duì)計(jì)劃期內(nèi)的水電站總發(fā)電量或總發(fā)電效益KD進(jìn)行計(jì)算分析，通過對(duì)約束條件的改變，目標(biāo)在于_或ΚΩ能得到最大值；所述仿真是利用gis平臺(tái)通過流量的變化形象的重現(xiàn)或預(yù)呈現(xiàn)各水電站調(diào)度計(jì)劃的實(shí)施。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GIS技術(shù)的水電站水電調(diào)度計(jì)劃生成及仿真方法，其特征在于:還包括對(duì)最優(yōu)的調(diào)度計(jì)劃通過web系統(tǒng)發(fā)布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GIS技術(shù)的水電站水電調(diào)度計(jì)劃生成及仿真方法，其特征在于:所述步驟SOl的實(shí)現(xiàn)方式包括通過gis系統(tǒng)，對(duì)當(dāng)?shù)氐匦慰臻g進(jìn)行空間分析，空間分析主要包括水庫長度、面積、周長、體積計(jì)算、河道長度、深度、平均截面積、相應(yīng)河段的體積計(jì)算；基于地形剖切得到任意河段的橫斷面，分析地形坡度、坡向，對(duì)提取的河道橫斷面數(shù)據(jù)編號(hào)入庫，為下游河道洪水演進(jìn)模型提供模型參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GIS技術(shù)的水電站水電調(diào)度計(jì)劃生成及仿真方法，其特征在于:所述水電站總發(fā)電量五€0、總發(fā)電效益Kr)的最大值計(jì)算公式如下:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GIS技術(shù)的水電站水電調(diào)度計(jì)劃生成及仿真方法，其特征在于:所述水電站總發(fā)電量或總發(fā)電效是對(duì)多套調(diào)度計(jì)劃進(jìn)行效益分析，計(jì)算公式如下:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GIS技術(shù)的水電站水電調(diào)度計(jì)劃生成及仿真方法，其特征在于:所述方法還包括調(diào)度計(jì)劃的重演和預(yù)演，即通過gis平臺(tái)信息疊加顯示，在最佳調(diào)度計(jì)劃發(fā)布之前，通過在gis平臺(tái)上先進(jìn)行預(yù)演，接入水電站調(diào)度模型的計(jì)算結(jié)果，對(duì)調(diào)度方案進(jìn)行模擬仿真，查看調(diào)度計(jì)劃是否合理，并根據(jù)預(yù)演結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，保證調(diào)度計(jì)劃的合理性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GIS技術(shù)的水電站水電調(diào)度計(jì)劃生成及仿真方法，其特征在于:所述仿真包括:動(dòng)態(tài)模擬仿真，該動(dòng)態(tài)模擬仿真包括對(duì)泄洪閘門開啟過程及狀態(tài)、大壩開閘泄水流態(tài)以及下游河道水流流態(tài)進(jìn)行模擬仿真；所述泄洪閘門開啟過程及狀態(tài)是根據(jù)用戶設(shè)置的水庫大壩上下游水位、流量關(guān)系，通過調(diào)節(jié)泄洪閘的開啟高度，在模擬仿真環(huán)境中，對(duì)泄洪閘按照單孔開啟、固定成組或自由編組、全部開啟，對(duì)水電站調(diào)度的各種工況進(jìn)行模擬仿真；所述大壩開閘泄水流態(tài)以及下游河道水流流態(tài)是通過在gis地圖上構(gòu)建分段層，分段層上取單位長度，并設(shè)定該單位長度在實(shí)際地理位置中代表的距離，對(duì)水系中相鄰水庫間的距離按照單位長度進(jìn)行分段。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于GIS技術(shù)的水電站水電調(diào)度計(jì)劃生成及仿真方法，其特征在于:所述GIS平臺(tái)設(shè)置刷新時(shí)間設(shè)置模塊，其接受用戶提供的刷新時(shí)間，即系統(tǒng)一秒鐘代表的河流演進(jìn)的時(shí)間；同時(shí)平臺(tái)對(duì)流量進(jìn)行分級(jí)，通過不同的顏色用于代表不同的流量，系統(tǒng)中根據(jù)流域的水文環(huán)境，設(shè)有流量與流速的關(guān)系曲線，基于不同流量，通過曲線獲得流速，結(jié)合刷新時(shí)間，即可得到河流演進(jìn)的距離；河流演進(jìn)距離與分段比例進(jìn)行比對(duì)，得到在一次刷新時(shí)間內(nèi)需要點(diǎn)亮的分段數(shù)，按照該流量的顏色，點(diǎn)亮相應(yīng)的分段數(shù)目。
【文檔編號(hào)】G06Q10/06GK103793795SQ201410070846
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】陳博嘉, 盧曉明, 張火炬, 張凌 申請人:福建四創(chuàng)軟件有限公司