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原文传递一种流域干支流大规模水库群模拟调度方法

专利名称：	一种流域干支流大规模水库群模拟调度方法
摘要：	本发明公开了一种流域干支流大规模水库群模拟调度方法，属于水电系统优化调度领域。包括：(1)构建水库调度函数，分析影响水库出库流量的相关因素，进行相关性分析，确定各水库调度函数的输入因子；(2)根据所述调度函数的输入因子，构建神经网络模型，并采用自适应矩估计算法对神经网络参数进行寻优，利用水库历史运行数据对所构建的神经网络进行训练，训练好的神经网络作为水库调度函数的拟合函数；(3)根据所述水库调度函数的拟合函数、空间拓扑结构和水库运行约束条件建立水库群仿真调度模型，逐级模拟流域水库群调度运行过程。本发明显著提高了拟合精度，能更准确的描述调度计划未知情况下流域干支流大规模水库群运行规律。
专利类型：	发明专利
申请人：	华中科技大学
发明人：	周建中;仇红亚;骆光磊;戴领;卢程伟;冯仲恺;蒋志强;查港;曾昱;朱思鹏
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T20:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T10:00:00+0805
申请号：	CN201911334593.4
公开号：	CN110984062A
代理机构：	华中科技大学专利中心
代理人：	李智
分类号：	E02B1/02;G06N3/04;G06N3/08;G06F30/20;G06F111/04;E;G;E02;G06;E02B;G06N;G06F;E02B1;G06N3;G06F30;G06F111;E02B1/02;G06N3/04;G06N3/08;G06F30/20;G06F111/04
申请人地址：	430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
主权项：	1.一种流域干支流大规模水库群模拟调度方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)构建水库调度函数，对影响水库出库流量的因素进行相关性分析，确定各水库调度函数的输入因子； (2)根据所述调度函数的输入因子，构建神经网络模型，并采用自适应矩估计算法对神经网络参数进行寻优，利用水库历史运行数据对所构建的神经网络进行训练，训练好的神经网络作为水库调度函数的拟合函数；其中，自适应矩估计算法根据每个参数梯度的一阶矩估计和二阶矩估计动态调整每个参数的学习速率，并存储每个参数过去迭代梯度的一阶矩估计和二阶矩估计； (3)根据所述水库调度函数的拟合函数、空间拓扑结构和水库运行约束条件建立水库群仿真调度模型，逐级模拟流域水库群调度运行过程。 2.如权利要求1所述的流域干支流大规模水库群模拟调度方法，其特征在于，所述步骤(1)中水库调度函数的数学表达式为： Ft＝f(s1，t，s2，t，…，sn，t) 式中，Ft表示水库t时刻的状态变量，sn，t表示水库调度函数的输入因子。 3.如权利要求1所述的流域干支流大规模水库群模拟调度方法，其特征在于，所述步骤(1)中对影响水库出库流量的因素进行相关性分析包括：采用Pearson和Spearman两种相关系数法分别计算各水库中影响水库出库流量的相关因素与预报下泄流量之间的相关关系，取上述两种相关系数法所计算出的相关系数绝对值均大于0.5的因素作为输入因子。 4.如权利要求1所述的流域干支流大规模水库群模拟调度方法，其特征在于，所述步骤(2)中构建神经网络模型时，隐含层层数通过试验性调参获得，隐含层节点数通过以下公式确定：式中，h为隐含层节点数目，m为输入层节点数目，n为输出层节点数目，a为1～10之间的调节常数；而且，采用ReLU(Rectified Linear Unit)激活函数。 5.如权利要求4所述的流域干支流大规模水库群模拟调度方法，其特征在于，所述步骤(2)中对所构建的神经网络进行训练包括： Step1：采用He初始化方法，对网络权重参数w进行初始化；w为矩阵形式，矩阵中的元素式中，下标i表示神经网络第i层，U表示参数服从该区间的均匀分布，ni表示神经网络第i层的节点数； Step2：计算网络权重参数w的梯度gt 式中，gt表示第t次迭代的梯度，f表示网络的目标函数，下标t表示第t次； Step3：更新网络权重参数w的一阶无偏矩估计和二阶无偏矩估计式中，β1和β2分别是一阶矩估计和二阶矩估计的指数衰减系数，mt和vt分别是待更新参数的一阶和二阶有偏矩估计；根据网络权重参数w的无偏矩估计更新该参数式中，α表示参数更新步长因子，ε表示极小值； Step4：重复步骤Step2和Step3直至网络的目标函数收敛或达到最大训练次数。 6.如权利要求1所述的流域干支流大规模水库群模拟调度方法，其特征在于，所述步骤(3)包括： (3.1)选择要模拟的水库，构建流域水库拓扑结构，输入上游水库的预报入库流量和各水库之间的区间入流； (3.2)初始化各水库的初状态、约束条件和水位库容曲线； (3.3)从上游未模拟水库开始模拟水库运行过程，各水库按照拟合好的调度函数控制运行，对运行结果修正以满足水库运行约束条件，滚动模拟整个调度期水库运行过程，得到的下泄流量通过与下游区间叠加，得到下游水库入库流量； (3.4)按照水库拓扑结构重复步骤(3.2)和步骤(3.3)，直至所有水库模拟完成，得到流域水库群仿真结果。 7.如权利要求6所述的流域干支流大规模水库群模拟调度方法，其特征在于，所述步骤(3)中水库运行约束条件包括水库之间的水力联系、水库水量平衡约束、水位约束和流量约束。
所属类别：	发明专利