[发明专利]基于CFS预报的水电站水库预泄决策方法

说明书

本发明属于水电调度领域，公开了一种基于CFS预报产品的水电站水库预泄决策方法。其特征是利用CFS历史预报数据建立不同预见期特定预报降雨条件下的实际降雨和入库流量的概率分布，计算各种面临时段初库水位和发电决策组合下的弃水风险率。在常规调度方式的基础上，根据CFS降雨预报信息，以弃水风险率作为决策依据，以经模拟优化的弃水风险率阈值作为预泄幅度的定量指标进行调度。本发明充分利用降雨预报信息，在汛期提供定量化预泄决策，兼顾效益与风险，达到减小弃水电量的目的。

技术领域

本发明属于水库调度领域，具体涉及一种基于CFS气象预报产品的水电站水库预泄决策方法。

背景技术

我国地处东南亚季风区，自然条件复杂，气候变化剧烈，是世界上遭受洪涝灾害较为严重和频繁的国家之一。强化水文气象的信息支撑，提高降雨预报水平，是增强水库调度能力缓解灾害的有效途径。数值降雨预报是近年来兴起的一种预报方式，随着计算机、雷达、卫星等先进技术的发展得到较大范围的普及和推广应用，在给定的初始条件和边界条件下，它通过数值方法近似求解支配大气运动的流体动力学和热力学方程组来预报大气环流未来的演变形势和天气要素，目前全球有多种数值预报模式可以进行短期和中期数值降雨预报，且已渐成为现代天气预报的主要手段，主要包括：美国国家环境中心NCEP的CFS与GFS两种全球气候预报产品、欧洲气象中心ECMWF的降水预报产品、日本气象中心JMA的降水预报产品、中国国家气象中心NMC的T639气象预报产品等。

然而，由于气象变化的不确定性，任何一种降雨预报产品都有其相应的局限性，一般而言，其预测的不确定性随预见期的增大而增大，预见期太短会导致决策信息不足，预见期太长会导致决策可靠性降低。在给定预见期情况下，由于预测误差的存在，尤其是汛期仍会给调度带来风险。因而常采用水库预泄调度来减小风险，其实质就是考虑降雨和来水预报误差的一种水库风险调度，风险主要在于：一方面预泄决策不及时或幅度不足以致未能腾出充分的库容，从而造成弃水现象发生；另一方面预泄幅度偏大则造成发电水头损失，甚至无法回蓄到理想水位。因此，如何利用气象预报产品信息，分析预见期内降雨预报精度，确定预泄决策依据和定量方法是确保在减少弃水的同时提高发电效益的关键。

本发明成果依托于国家自然科学基金(51109024)，基于目前国内常用的CFS气象预报产品，发明了具有很强实用性和广泛推广价值的定量化水电站水库预泄决策方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于CFS预报产品的水电站水库预泄决策方法，充分利用气象产品的降雨预报信息，在汛期提供定量化预泄决策，兼顾效益与风险，达到减小弃水电量的目的。

本发明揭示了一种基于CFS预报产品的水电站水库预泄决策方法，主要包括基于CFS风险率确定和基于风险率的预泄控制决策两大部分。具体步骤如下：

(1)CFS预报特定时段降雨等级划分

假定特定时段D天降雨量符合皮尔逊Ⅲ型曲线分布，且流域内所有站点的降雨过程平均值能代表水库降雨过程，根据流域实际降雨资料可以对D天降雨量划分等级。首先计算流域内所有站点的降雨过程平均值；其次截取任意D天的降雨过程；再次计算每个D天降雨量的累加值；然后将所有D天降雨量的累加值从大到小排序后进行经验频率适线；最后选取适当位置的(r-1)个频率分界点将D天的降雨量分为r个等级，各频率分界点降雨量值即为等级边界值。

(2)进行降雨条件概率分布计算，首先对CFS历史预报数据和流域实际降雨资料进行统计，采用公式(1)计算相应预报降雨等级下实际降雨等级发生的条件概率。

式中，代表预报D天降雨量为等级i时，实际降雨量落在等级j范围的概率；代表预报D天降雨等级为i的发布次数；代表预报D天降雨总量为等级i时，实际降雨量落在等级j范围的次数。

(3)采用公式(2)进行发电决策弃水风险率计算。