一种梯级水电站调度方案评价方法及系统

专利2026-07-16  16


本发明属于水电能源优化,更具体地,涉及一种梯级水电站调度方案评价方法及系统。


背景技术:

1、在梯级水电站的实际调度运行中,必须综合考虑到水电站本身的安全运行以及发电效益的需求。同时,还要从电网的视角考虑是否满足电网的负荷变化以及调峰需求。然而在实际运行中,多维度的需求往往会存在潜在的冲突与矛盾。因此,需要对梯级水电站调度方案进行评价,以便从多种调度方案中选出较优的调度方案。

2、针对不同调度方案的评价指标体系,现有技术中对考虑电网需求的调度方案评价多专注于水电对电网侧的调峰能力;然而,梯级水电站的水位、下泄流量的变化都关乎水电站自身以及下游河道及周边的安全,影响梯级水电站的发电量,进而影响对电网需求能力评价,使得对调度方案的综合评价比较片面和不完整。

3、针对现有的梯级水电站调度方案评价方法,一般采用主观赋权法或客观赋权法对评价指标体系中的各项评价指标进行综合评价。然而,无论是主观赋权还是客观赋权,都过于片面,主客观综合赋权通过整合主观权重和客观权重,使得指标综合权重更具科学性。现有技术中,一般采用线性加权法或者模糊综合评价法整合主观权重和客观权重,但是在水利工程调度决策中,往往存在很多不确定性,通过线性加权法或者模糊综合评价法整合得到的综合权重无法反映这部分不确定性,导致决策可靠性较低。

4、topsis是应用比较广泛的方案综合评价方法,但该方法只关注最大化群体优势效应,即侧重于电站整体效益的最大化,忽略了在实际的水利工程调度中由于电网负荷变化以及调峰需求等因素的影响导致决策错误带来的潜在风险,导致评价可靠性不高。


技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种梯级水电站调度方案评价方法及系统,其目的在于提升梯级水电站调度方案评价的可靠性。

2、为实现上述目的,按照本发明的第一方面,提供了一种梯级水电站调度方案评价方法,包括:

3、s1、计算待评价的每个梯级水电站调度方案各评价指标的主观权重及客观权重,得到主观权重向量和客观权重向量;其中,和分别是当前梯级水电站调度方案的第j个评价指标的主观权重和客观权重,, n为评价指标的数量;

4、s2、分别计算主观权重向量和客观权重向量的均匀度熵、,公式为:,其中,取或,对应地,取或;

5、s3、计算每个所述梯级水电站调度方案各评价指标的综合权重:;其中,为第j个评价指标的综合权重,和1-分别表示主观权重和客观权重在综合权重中的占比,且;

6、s4、基于确定的综合权重对各梯级水电站调度方案进行排序,以确定不同调度方案的优劣程度。

7、进一步地,s4包括:

8、对所述各评价指标构成的初始指标矩阵w进行标准化,得到标准化后的指标矩阵;

9、采用确定的综合权重,对所述指标矩阵中的元素进行加权计算:;其中,表示标准化后的第i个梯级水电站调度方案的第j个评价指标,,为待评价的梯级水电站调度方案的数量;

10、采用topsis综合评估法计算各评价指标的正理想解和负理想解,得到各梯级水电站调度方案与理想值的相对贴近度;其中,和为:

11、;

12、;

13、式中,和分别表示第j个评价指标的正理想解和负理想解;

14、计算各梯级水电站调度方案的个体遗憾度:

15、;

16、式中,表示第i个梯级水电站调度方案的个体遗憾度;

17、基于所述个体遗憾度和所述相对贴近度,确定各梯级水电站调度方案的综合评价指标,其中,与呈正相关,与成负相关;

18、将从大到小进行排序,以确定不同调度方案的优劣程度;其中,越大,对应的调度方案越优。

19、进一步地,所述各梯级水电站调度方案的综合评价指标为:。

20、进一步地,所述相对贴近度为:

21、;

22、其中,表示每个调度方案到正理想解的距离,表示每个调度方案到负理想解的距离,计算公式分别为:

23、;

24、。

25、进一步地,s1中,所述各评价指标包括出力负荷正向变化率;

26、所述出力负荷正向变化率为:;

27、式中,t为调度过程中出力与负荷正向变化的调度时段数,t为总调度时段数;其中,在每个调度时段内,水电站出力和电网负荷变化方向一致时,为所述出力与负荷正向变化;所述出力负荷正向变化率为电网侧评价指标。

28、进一步地,所述电网侧评价指标还包括余荷均方差、余荷峰谷差以及负荷率;

29、还包括发电侧评价指标,所述发电侧评价指标包括:电站发电量、坝上水位变幅及出库流量变化系数。

30、进一步地,s1中,采用g1赋权法计算所述主观权重;采用critic方法计算所述客观权重。

31、按照本发明的第二方面,提供了一种梯级水电站调度方案评价系统,包括计算机可读存储介质和处理器;

32、所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令;

33、所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令执行第一方面任一项所述的梯级水电站调度方案评价方法。

34、按照本发明的第三方面,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述的梯级水电站调度方案评价方法。

35、按照本发明的第四方面,提供了一种计算机程序产品,当所述计算机程序产品在计算机上运行时,使得计算机执行第一方面中任意一项所述的梯级水电站调度方案评价方法。

36、总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案,能够取得以下有益效果:

37、(1)本发明的梯级水电站调度方案评价方法,考虑到水利工程调度决策中不确定性环境的影响,基于计算的主观权重和客观权重,设计均匀度熵计算公式,计算主观权重和客观权重对应的均匀度熵,该均匀度熵值不仅能够全面反映各属性权重的变异性和相关性,还能够科学、客观地整合主客观权重,具体而言,权重向量分布越均匀,其在综合权重中所占的比例越小,反之,则占比越大,能够充分反映水利工程调度决策中不确定性环境的影响,因此,基于主观权重和客观权重对应的均匀度熵确定主观权重和客观权重在综合权重中所占的比例、,对主观权重和客观权重加权计算,得到每个评价指标的综合权重,基于该综合权重进行调度方案决策,能够提升决策的科学性和可靠性。

38、(2)进一步地,本发明考虑到现有的topsis综合评价方案忽略了在实际的水利工程调度中由于电网负荷变化以及调峰需求等因素的影响导致决策错误带来的潜在风险,这些潜在的风险一定程度上反映了调度方案中各评价指标间在综合评价中的潜在劣势,基于此,引入个体遗憾度的概念对topsis综合评价方案进行改进。具体而言,基于确定的综合权重及各项指标的正、负理想解,计算各梯级水电站调度方案的个体遗憾度,该个体遗憾度表征了对应调度方案中某个指标未能达到理想值所产生的遗憾和损失,用来反映决策者错误判断所造成的损失价值,因此,通过综合每个调度方案与理想方案的接近程度以及每个调度方案的个体遗憾度对调度方案进行综合排序,即包含了对电站整体效益的考虑,同时也涵盖了对调度方案劣势的考虑(由于电网负荷变化以及调峰需求等因素的影响导致决策错误带来的潜在风险),进一步提升决策的科学性和可靠性。

39、(3)进一步地,提供了一种的各梯级水电站调度方案的综合评价指标计算方式,越大,表明调度方案与理想值的相对贴近度越大,个体遗憾越小,对应的调度方案越优;反之,调度方案越差。

40、(4)进一步地,针对电网侧,设计出力负荷正向变化率作为评价指标之一,该评价指标可以反映梯级水电站的发电量变化,进而响应电网需求,并且实验也证明,该评价指标在各评价指标中的综合权重最高,将其作为梯级水电站调度方案评价指标体系中的一个重要评价指标,能够进一步提升对调度方案的综合评价的完整性、合理性和可靠性。

41、(5)作为优选,选择g1赋权法确定主观权重,可以避免所有指标两两比较的过程,无需再对赋权结果进行一致性检验,简化了计算流程。选择critic方法确定客观权重,其消除了一些相关性较强的指标的影响,减少指标之间信息上的重叠,更有利于得到可信的评价结果。


技术特征:

1.一种梯级水电站调度方案评价方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的梯级水电站调度方案评价方法,其特征在于,s4包括:

3.根据权利要求2所述的梯级水电站调度方案评价方法,其特征在于,所述各梯级水电站调度方案的综合评价指标为:。

4.根据权利要求2或3所述的梯级水电站调度方案评价方法,其特征在于,所述相对贴近度为:

5.根据权利要求1或2所述的梯级水电站调度方案评价方法,其特征在于,s1中,所述各评价指标包括出力负荷正向变化率;

6.根据权利要求5所述的梯级水电站调度方案评价方法,其特征在于,所述电网侧评价指标还包括余荷均方差、余荷峰谷差以及负荷率;

7.根据权利要求1所述的梯级水电站调度方案评价方法,其特征在于,s1中,采用g1赋权法计算所述主观权重;采用critic方法计算所述客观权重。

8.一种梯级水电站调度方案评价系统,其特征在于,包括计算机可读存储介质和处理器;

9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的梯级水电站调度方案评价方法。

10.一种计算机程序产品,其特征在于,当所述计算机程序产品在计算机上运行时,使得计算机执行权利要求1-7中任意一项所述的梯级水电站调度方案评价方法。


技术总结
本发明属于水电能源优化技术领域,公开了一种梯级水电站调度方案评价方法及系统,方法包括:计算待评价的每个梯级水电站调度方案各评价指标的主观权重及客观权重,得到主观权重向量和客观权重向量;分别计算主观权重向量和客观权重向量的均匀度熵、;基于主、客观权重的均匀度熵、,分别计算主、客观权重在综合权重中的占比、,进而计算每个所述梯级水电站调度方案各评价指标的综合权重;基于确定的综合权重对各梯级水电站调度方案进行排序,以确定不同调度方案的优劣程度。本发明还提供了一种基于VIKOR改进TOPSIS的综合评估法以对各梯级水电站调度方案进行排序。本发明能够提升梯级水电站调度方案评价的科学性和可靠性。

技术研发人员:莫莉,张咪,刘梓轩,刘万,效文静,陶一陶,王开舒,孙旭彤,黄昊东
受保护的技术使用者:华中科技大学
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
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