CN110490455A - 一种基于水电站可发电量的多流域典型水文年选取方法 - Google Patents

一种基于水电站可发电量的多流域典型水文年选取方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于水电站可发电量的多流域典型水文年选取方法，根据区域内各水电站逐年可发电量，计算区域内水电站群年总可发电量，以及，绘制区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线，再根据区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线，推出区域内水电站群年总可发电量理论曲线，之后根据区域内水电站群年总可发电量理论曲线和设计保证率，获取区域内水电站群典型年总可发电量值，最后根据区域内水电站群典型年总可发电量值和区域内水电站群年总可发电量，计算区域内水电站群典型水文年。本申请的方法能够将区域内多流域水电站群作为整体根据多流域水电站集出力特性，考虑各流域间来水的相关性和互补性，准确选取典型水文年。

Description

一种基于水电站可发电量的多流域典型水文年选取方法
技术领域
本发明涉及电力技术领域，特别涉及一种基于水电站可发电量的多流域典型水文年选取方法。
背景技术
水文年在水文学与水利设计中是一个常用词语，水文年是相对于日历年而言的。日历年根据不同国家的历法通常由1月1日开始，截止于下一年的1月1日之前。水文年与日历年的主要差异体现在：起止月份的确定由水文规律而不是直接来源于天文规律。水文循环规律在服从天文规律之外，主要受太阳辐射强度的变化控制。从理论而言，水文年的立论依据立足于地球的水文循环规律，以径流的回升点开始计算，通常是汛期开始，枯期结束。不同的区域的起止时间存在一定的差异性、在不同年份之间也存在差异性。典型水文年的选取是水文特性分析的重要环节，也是水电站调度管理的基础性研究工作。在水利水电规划设计中，常选择有代表性的枯水年、平水年和丰水年作为设计典型年，分别成为设计枯水年、设计中水年和设计丰水年。传统的典型水文年是对单做水电站所处的河流的径流时间序列进行分析，然后对区域内所有河流的径流进行简单叠加得到区域内多流域的典型水文年。然而，区域内的水电站分布不完全来自于同一流域，而是分布于多个流域，且同一流域上下游也由于区间来水的影响而导致水文特性的不同。现有的简单叠加的方法容易导致选取的典型水文年不准确。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供了一种基于水电站可发电量的多流域典型水文年选取方法，能够将区域内多流域水电站群作为整体根据多流域水电站集出力特性，考虑各流域间来水的相关性和互补性，准确选取典型水文年。
为了解决上述技术问题本发明提供一种基于水电站可发电量的多流域典型水文年选取方法，所述方法包括：
计算区域内各水电站逐月可发电量；
根据所述区域内各水电站逐月可发电量计算区域内各水电站逐年可发电量；
根据所述区域内各水电站逐年可发电量，计算所述区域内水电站群年总可发电量，以及，绘制区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线；
根据所述区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线，绘制区域内水电站群年总可发电量理论曲线；
根据所述区域内水电站群年总可发电量理论曲线和设计保证率，获取区域内水电站群典型年总可发电量值；
根据所述区域内水电站群典型年总可发电量值和所述区域内水电站群年总可发电量，计算所述区域内水电站群典型水文年。
优选的，所述区域内各水电站逐月可发电量为：区域内各水电站逐月平均出力。
优选的，所述计算区域内各水电站逐月平均出力的计算公式为：
Eij＝QijT/qij×10-3；
所述根据所述区域内各水电站逐月可发电量计算区域内各水电站逐年可发电量的计算公式为：
优选的，所述根据所述区域内各水电站年可发电量，计算所述区域内水电站群年总可发电量，以及，绘制区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线包括：
根据所述区域内各水电站年可发电量计算区域内水电站群年总可发电量；
根据所述区域内水电站群年总可发电量计算经验频率；
根据所述区域内水电站群年总可发电量和所述经验频率绘制区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线。
优选的，所述根据所述区域内各水电站年可发电量计算区域内水电站群年总可发电量的计算公式为：
所述根据所述区域内水电站群年总可发电量计算经验频率的计算公式为：
优选的，所述根据所述区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线，绘制区域内水电站群年总可发电量理论曲线包括：
利用皮尔逊III型曲线及适线法根据所述述区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线推求所述区域内水电站群年总可发电量理论曲线。
优选的，所述根据所述区域内水电站群年总可发电量理论曲线和设计保证率，获取区域内水电站群典型年总可发电量值包括：
确定区域内水电站群设计保证率P0；
根据所述设计保证率P0在所述区域内水电站群年总可发电量理论曲线查找，得到区域内水电站群典型年总可发电量值。
优选的，所述根据所述区域内水电站群典型年总可发电量值和所述区域内水电站群年总可发电量，计算所述典型水文年包括：
计算所述区域内水电站群典型年总可发电量值和所述区域内水电站群年总可发电量的逐年误差绝对值；
选取误差绝对值最小的年份为所述区域内水电站群典型水文年。
本申请实施例提供的技术方案的有益效果：通过计算区域内各水电站逐月可发电量，之后计算区域内各水电站逐年可发电量，之后根据所述区域内各水电站逐年可发电量，计算所述区域内水电站群年总可发电量，以及，绘制区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线，再根据所述区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线，推出区域内水电站群年总可发电量理论曲线，之后根据所述区域内水电站群年总可发电量理论曲线和设计保证率，获取区域内水电站群典型年总可发电量值，最后根据所述区域内水电站群典型年总可发电量值和所述区域内水电站群年总可发电量，计算所述区域内水电站群典型水文年。本申请的选取多流域典型水文年的方法能够将区域内多流域水电站群作为整体根据多流域水电站集出力特性，考虑各流域间来水的相关性和互补性，准确选取典型水文年。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的基于水电站可发电量的多流域典型水文年选取方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的水电站群年可发电量的经验频率曲线及理论频率曲线图；
图3为本申请实施例提供的区域内水电站群典型年总可发电量取值示意图；
图4为本申请实施例提供的区域内水电站群的典型水文年示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，为本申请实施例提供的基于水电站可发电量的多流域典型水文年选取方法的流程示意图。所述方法包括：
步骤S101：计算区域内各水电站逐月可发电量。
具体的，通过分析审查的径流资料进行整编，通过水能计算推求区域内各水电站逐月可发电量。所述区域内各水电站逐月可发电量可以为：区域内各水电站逐月平均出力。
步骤S102：根据所述区域内各水电站逐月可发电量计算区域内各水电站逐年可发电量。
所述计算区域内各水电站逐月平均出力的计算公式可以为：
Eij＝QijT/qij×10-3，式中，Eij为某水电站i在j月的平均出力(MW)，Qij为某水电站i在j月的平均发电用水(m3/s)，T为时间1h，qij为某水电站i在j月的平均耗水率(m3/kW.h)。
所述根据所述区域内各水电站逐月可发电量计算区域内各水电站逐年可发电量的计算公式可以为：
式中，为某水电站i的第y年的年可发电量，Eij为某水电站i在j月的平均出力(MW)，Tj为j月的时间(h)，m为日历年12个月，即当年5月至次年4月；Eij×Tj即为某水电站i在j月的可发电量。
步骤S103：根据所述区域内各水电站逐年可发电量，计算所述区域内水电站群年总可发电量，以及，绘制区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线。
具体的包括：根据所述区域内各水电站年可发电量计算区域内水电站群年总可发电量；
根据所述区域内水电站群年总可发电量计算经验频率；
根据所述区域内水电站群年总可发电量和所述经验频率绘制区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线。
所述根据所述区域内各水电站年可发电量计算区域内水电站群年总可发电量的计算公式为：
式中，为各流域在y年的年总可发电量，为某水电站i的第y年的年可发电量，n为各流域的水电站总数量。
根据所述区域内水电站群年总可发电量计算经验频率具体的为：根据x年可发电量，将样本系列按数值由大到小的次序排列，求出等于和大于样本系列中任一值的频率，计算公式为：
式中，P为等于和大于样本系列中任一值的频率，r为由大到小排列的序号，x为样本系列的总项数。
之后以所述区域内水电站群年总可发电量为纵坐标，经验频率为横坐标，点绘区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线。
步骤S104：根据所述区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线，绘制区域内水电站群年总可发电量理论曲线。可利用皮尔逊III型曲线及适线法根据所述述区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线推求所述区域内水电站群年总可发电量理论曲线。具体的，1)计算各流域水电站群年可发电量作为样本系列的均值变差系数Cv、偏态系数Cs；2)选用皮尔逊III型曲线，查Kp值，得不同频率P对应的模比系数Kp，算出各Kp值对应的流量绝对值，得到一组统计参数(Cv、Cs)相对应的一条皮尔逊III型理论频率曲线。将其与经验频率点对照，观察曲线拟合程度，反复调整统计参数，直到找到与经验频率点配合得较好的理论频率曲线。3)绘出各流域水电站群的皮尔逊III型理论频率曲线。
步骤S105：根据所述区域内水电站群年总可发电量理论曲线和设计保证率，获取区域内水电站群典型年总可发电量值。可以包括：确定区域内水电站群设计保证率P0；根据所述设计保证率P0在所述区域内水电站群年总可发电量理论曲线查找，得到区域内水电站群典型年总可发电量值。其中，典型枯水年：P＝P0对应的可发电量典型平水年：P＝50％对应的可发电量典型丰水年：P＝(1-P0)对应的可发电量从而可以从区域内水电站群年总可发电量理论曲线中查找到每一时期的枯水年、平水年以及丰水年的典型年总可发电量值。
步骤S106：根据所述区域内水电站群典型年总可发电量值和所述区域内水电站群年总可发电量，计算所述区域内水电站群典型水文年。可以是计算所述区域内水电站群典型年总可发电量值和所述区域内水电站群年总可发电量的逐年误差绝对值；选取误差绝对值最小的年份为所述区域内水电站群典型水文年。
本申请实施例提供的技术方案的有益效果：通过计算区域内各水电站逐月可发电量，之后计算区域内各水电站逐年可发电量，之后根据所述区域内各水电站逐年可发电量，计算所述区域内水电站群年总可发电量，以及，绘制区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线，再根据所述区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线，推出区域内水电站群年总可发电量理论曲线，之后根据所述区域内水电站群年总可发电量理论曲线和设计保证率，获取区域内水电站群典型年总可发电量值，最后根据所述区域内水电站群典型年总可发电量值和所述区域内水电站群年总可发电量，计算所述区域内水电站群典型水文年。本申请的选取多流域典型水文年的方法能够将区域内多流域水电站群作为整体根据多流域水电站集出力特性，考虑各流域间来水的相关性和互补性，准确选取典型水文年。
下面结合具体的实施例对以上技术方案进一步的说明书。比如需要分析A区域内的水域典型水文年，而A区域包含多条流域，多条流域上分别具有水电站a、b、c…i，根据步骤S101分别计算水电站a、b、c…i的逐月可发电量。所述A区域内各水电站逐月可发电量可以为：A区域内各水电站逐月平均出力。计算得到A区域内各水电站54年逐月平均出力，如表1所示。
表1 A区域内各水电站54年逐月平均出力
之后进行步骤S102根据所述A区域内各水电站逐月可发电量计算A区域内各水电站逐年可发电量，如表2所示。
表2 A区域内各水电站逐年可发电量
进行步骤S103根据所述A区域内各水电站逐年可发电量，计算所述A区域内水电站群年总可发电量，如表3所示，以及，绘制A区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线。如图2所示，图2中的离散点即为A区域内水电站群的经验频率曲线。
表3 A区域内水电站群年总可发电量
进行步骤S104根据所述区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线，绘制区域内水电站群年总可发电量理论曲线。可利用皮尔逊III型曲线及适线法根据所述述区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线推求所述区域内水电站群年总可发电量理论曲线。1)计算各流域水电站群年可发电量作为样本系列的均值变差系数Cv、偏态系数Cs；2)选用皮尔逊III型曲线，查Kp值，得不同频率P对应的模比系数Kp，算出各Kp值对应的流量绝对值，得到一组统计参数(Cv、Cs)相对应的一条皮尔逊III型理论频率曲线。将其与经验频率点对照，观察曲线拟合程度，反复调整统计参数，直到找到与经验频率点配合得较好的理论频率曲线。3)绘出各流域水电站群的皮尔逊III型理论频率曲线。本实施例为例，统计参数(Cv＝0.16、Cs＝0.82)相对应的一条皮尔逊III型曲线与经验频率点配合得较好，作为某水电站群的理论频率曲线，如图2所示的圆滑曲线。
进行步骤S105根据所述区域内水电站群年总可发电量理论曲线和设计保证率，获取区域内水电站群典型年总可发电量值。可以包括：确定区域内水电站群设计保证率P0；根据所述设计保证率P0在所述区域内水电站群年总可发电量理论曲线查找，得到区域内水电站群典型年总可发电量值。以设计保证率P0＝90％为例，在理论频率曲线上对应查典型枯、平、丰水年的流量，得到如图3所示选取的A区域水电站群的典型枯水年总可发电量取值 典型平水年总可发电量取值典型丰水年总可发电量取值
最后，进行步骤S106根据所述A区域内水电站群典型年总可发电量值和所述A区域内水电站群年总可发电量，计算所述A区域内水电站群典型水文年。可以是计算所述A区域内水电站群典型年总可发电量值和所述A区域内水电站群年总可发电量的逐年误差绝对值；选取误差绝对值最小的年份为所述A区域内水电站群典型水文年。以选取典型平水年为例，计算A区域内水电站群典型年总可发电量值和所述A区域内水电站群年总可发电量的逐年误差绝对值得到如表4的数据。
表4 A区域内水电站群典型年总可发电量值和所述A区域内水电站群年总可发电量的逐年误差绝对值
从表4来看，A区域内水电站群典型年总可发电量值和所述A区域内水电站群年总可发电量的逐年误差绝对值最小年份为2005-2006年，即选取2005-2006水文年为此水电站群典型平水年。如图4所示为本申请实施例提供的A区域内水电站群的典型水文年示意图，如果不将A区域内水电站作为一个整体，而是单独选择一个水电站作为某个区域的典型水文年的选取对象，每一个电站所能够选取的典型水文年的年份都不一样，如果只考虑水电站或者将各个水电站得到的典型水年文进行简单叠加来分析A区域内的水文特性将会导致选取的典型水文年不准确，进一步导致分析的区域内水文特征不准确。因此依靠本申请的方法将A区域内多流域水电站群作为一个整体，根据多流域水电站集出力特性，考虑各流域间来水的相关性和互补性，准确选取典型水文年。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种基于水电站可发电量的多流域典型水文年选取方法，其特征在于，所述方法包括：
计算区域内各水电站逐月可发电量；
根据所述区域内各水电站逐月可发电量计算区域内各水电站逐年可发电量；
根据所述区域内各水电站逐年可发电量，计算所述区域内水电站群年总可发电量，以及，绘制区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线；
根据所述区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线，绘制区域内水电站群年总可发电量理论曲线；
根据所述区域内水电站群年总可发电量理论曲线和设计保证率，获取区域内水电站群典型年总可发电量值；
根据所述区域内水电站群典型年总可发电量值和所述区域内水电站群年总可发电量，计算所述区域内水电站群典型水文年。
2.如权利要求1所述的一种基于水电站可发电量的多流域典型水文年选取方法，其特征在于，所述区域内各水电站逐月可发电量为：区域内各水电站逐月平均出力。
3.如权利要求2所述的一种基于水电站可发电量的多流域典型水文年选取方法，其特征在于，所述计算区域内各水电站逐月平均出力的计算公式为：
Eij＝QijT/qij×10-3；
所述根据所述区域内各水电站逐月可发电量计算区域内各水电站逐年可发电量的计算公式为：
4.如权利要求3述的一种基于水电站可发电量的多流域典型水文年选取方法，其特征在于，所述根据所述区域内各水电站年可发电量，计算所述区域内水电站群年总可发电量，以及，绘制区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线包括：
根据所述区域内各水电站年可发电量计算区域内水电站群年总可发电量；
根据所述区域内水电站群年总可发电量计算经验频率；
根据所述区域内水电站群年总可发电量和所述经验频率绘制区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线。
5.如权利要求4所述的一种基于水电站可发电量的多流域典型水文年选取方法，其特征在于，所述根据所述区域内各水电站年可发电量计算区域内水电站群年总可发电量的计算公式为：
所述根据所述区域内水电站群年总可发电量计算经验频率的计算公式为：
6.如权利要求5所述的一种基于水电站可发电量的多流域典型水文年选取方法，其特征在于，所述根据所述区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线，绘制区域内水电站群年总可发电量理论曲线包括：
利用皮尔逊III型曲线及适线法根据所述述区域内水电站群年总可发电量经验频率曲线推求所述区域内水电站群年总可发电量理论曲线。
7.如权利要求1所述的一种基于水电站可发电量的多流域典型水文年选取方法，其特征在于，所述根据所述区域内水电站群年总可发电量理论曲线和设计保证率，获取区域内水电站群典型年总可发电量值包括：
确定区域内水电站群设计保证率P0；
根据所述设计保证率P0在所述区域内水电站群年总可发电量理论曲线查找，得到区域内水电站群典型年总可发电量值。
8.如权利要求7所述的一种基于水电站可发电量的多流域典型水文年选取方法，其特征在于，所述根据所述区域内水电站群典型年总可发电量值和所述区域内水电站群年总可发电量，计算所述典型水文年包括：
计算所述区域内水电站群典型年总可发电量值和所述区域内水电站群年总可发电量的逐年误差绝对值；
选取误差绝对值最小的年份为所述区域内水电站群典型水文年。
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CN107609679A (zh) * 2017-08-21 2018-01-19 华中科技大学 一种年调节水库发电调度图的多参数优选绘制方法及系统
CN107944634A (zh) * 2017-12-11 2018-04-20 华中科技大学 一种时段耦合嵌套的水电站群发电优化调度方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Title
赵岳恒 等: "云南省水电集群出力特性", 《水电能源科学》 *

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