申建建 程春田 武新宇 李剛 廖勝利

摘 要 隨著我國水電進入大規(guī)模調(diào)度運行階段，水電專業(yè)人才需求變得尤為強烈，特別是對研究生的理論和實踐能力提出更高的要求。為此，設(shè)計了一種基于專題任務(wù)的水電調(diào)度專業(yè)研究生培養(yǎng)模式，圍繞實際工程課題，從任務(wù)設(shè)計、專業(yè)理論學(xué)習(xí)、研究與開發(fā)、關(guān)鍵問題討論、成果評價等方面給出了詳盡的專題實施方案。提出的培養(yǎng)模式有助于深化研究生對專業(yè)知識的理解，提高工程實踐能力，可以為改善我國研究生培養(yǎng)水平提供一種可行的思路。

關(guān)鍵詞 水電調(diào)度 專題任務(wù) 研究生 培養(yǎng)模式

中圖分類號：G643.0文獻標識碼：A

Discussion on Hydroelectric Scheduling Postgraduate

Training Mode Based on Thematic Mandates

SHEN Jianjian， CHENG Chuntian， WU Xinyu， LI Gang， LIAO Shengli

（Hydropower and Water Information Institute， Dalian University of Technology， Dalian， Liaoning 116024）

Abstract As China enters a large-scale hydropower dispatching stage， hydropower professionals become particularly strong demand， especially in the theory and practice of graduate students put forward higher requirements. For this reason， the design of a hydroelectric scheduling postgraduate training mode thematic mandates around practical engineering problems， from the task design， professional study of theory， research and development， the key issues discussed， given the results of a detailed evaluation of other aspects of the implementation of the thematic program. Training model proposed will help to deepen the understanding of graduate professional knowledge and improve the ability of engineering practice; can provide a viable idea for improving the training level of our students.

Key words hydropower scheduling; thematic mandates; postgraduates; training model

我國實行研究生教育改革10多年來，已經(jīng)培養(yǎng)了大批高層次人才，為經(jīng)濟和社會發(fā)展做出了巨大貢獻。然而，隨著研究生招生規(guī)模的急劇擴大，傳統(tǒng)的針對小規(guī)模研究生的培養(yǎng)模式已很難滿足當前的教育現(xiàn)狀，研究生的培養(yǎng)質(zhì)量暴露出許多亟待解決的問題，尤其對于工程應(yīng)用類專業(yè)，如何提高研究生的理論和實踐水平是非常棘手和緊迫的問題之一，解決好這一問題對全面提升我國工程技術(shù)和管理人員的整體水平，保障工程安全可靠經(jīng)濟運行具有重要現(xiàn)實意義。

水電作為我國電力工業(yè)長期發(fā)展的主要方針，在過去10年間實現(xiàn)了高速發(fā)展，三峽、龍灘、小灣、糯扎渡、溪洛渡、向家壩等一大批巨型水電站相繼投入運行，標志著我國已經(jīng)邁入了大規(guī)模水電系統(tǒng)運行和管理階段，與此同時水電專業(yè)人才需求也變得非常強烈。水電調(diào)度專業(yè)有典型的工程應(yīng)用特色，對工程技術(shù)和管理人員的專業(yè)知識特別是實踐能力要求很高，隨著水電調(diào)度和管理越來越復(fù)雜，現(xiàn)階段人才的需求也轉(zhuǎn)移到碩士和博士等高層次研究人員，因而對研究生的培養(yǎng)提出了更高的要求。本文結(jié)合作者在研究生教育培養(yǎng)中的實踐經(jīng)驗，介紹了一種基于專題任務(wù)的水電調(diào)度專業(yè)研究生培養(yǎng)模式，圍繞實際工程課題，從任務(wù)設(shè)計、專業(yè)理論學(xué)習(xí)、研究與開發(fā)、關(guān)鍵問題討論、成果評價等方面給出了詳盡的專題實施方案。經(jīng)過兩年的實踐檢驗，提出的培養(yǎng)模式確實有助于深化研究生對專業(yè)知識的理解，提高工程實踐能力，可以為改善我國研究生培養(yǎng)水平提供一種可行的思路。

1 水電調(diào)度專業(yè)研究生專題培養(yǎng)模式概述

正如上文所提及的，水電調(diào)度專業(yè)的研究生培養(yǎng)在注重深化專業(yè)理論知識的同時，需要更加重視工程實踐應(yīng)用，這對當前我國大多數(shù)高校普遍采用的“課本化”教學(xué)培養(yǎng)方式提出了很大挑戰(zhàn)。本文基于專題任務(wù)的培養(yǎng)模式就是立足于我國水電調(diào)度和管理現(xiàn)在和長遠需求提出的，這種模式依托巨型水電站水庫、特大流域梯級水電站群，以及省級和區(qū)域電網(wǎng)水電系統(tǒng)等代表性工程，針對工程實際中面臨的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)難題和應(yīng)用問題，構(gòu)建具體的專題任務(wù);同時結(jié)合專題特點，分組分階段進行特定專題任務(wù)的研究與開發(fā)，以此強化研究生的理論知識，增強學(xué)習(xí)興趣，加快專業(yè)入門速度，更重要的是可以依托具體專題任務(wù)，將理論與工程實踐緊密結(jié)合，實現(xiàn)活學(xué)活用，提高研究生的整體專業(yè)素養(yǎng)。

2 專題培養(yǎng)模式的實施方案

2.1 專題任務(wù)設(shè)計

專題任務(wù)的設(shè)計需要緊跟當前水電系統(tǒng)調(diào)度的前沿方向、涵蓋重要的基礎(chǔ)理論知識，同時需要兼顧研究生的專業(yè)知識水平，目的是激發(fā)學(xué)生對專題任務(wù)和解決實際問題的興趣，同時也不會因為專題任務(wù)難度過大、方向過時無法調(diào)動學(xué)生的積極主動性。

首先專題任務(wù)的來源是我國西南地區(qū)巨型水電站、流域梯級水電站群、以及電網(wǎng)水電系統(tǒng)等實際工程，由于電網(wǎng)水電系統(tǒng)規(guī)模較大，且調(diào)度問題復(fù)雜，所以一般選擇具有代表性的巨型水電站或者流域干流梯級水電站群作為任務(wù)研究對象，如龍灘、小灣、糯扎渡、溪洛渡等巨型水電站，以及紅水河流域、瀾滄江流域、金沙江流域等。

第二，在研究對象確定后，按照水電調(diào)度的問題類型劃分專題任務(wù)，大致包括優(yōu)化調(diào)度規(guī)則、中長期優(yōu)化調(diào)度、短期優(yōu)化調(diào)度、實時調(diào)度和梯級AGC策略、廠內(nèi)經(jīng)濟運行等幾大類主要問題。

第三，按照由易至難的順序，設(shè)計各個專題任務(wù)的分階段實施計劃，基本遵循從單庫到梯級、從單目標到多目標的思路確定各階段的具體研究問題。例如對于中長期優(yōu)化調(diào)度專題，第一階段主要研究單一龍頭水庫的年度或季度的調(diào)度決策方案，采用發(fā)電量最大作為優(yōu)化目標;第二階段則集中在流域梯級水庫群的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度上，并分步驟進行單目標優(yōu)化和多目標優(yōu)化;第三階段重點針對跨流域水電站水庫群補償優(yōu)化調(diào)度，研究流域梯級間的補償優(yōu)化策略。

在設(shè)計完成后，由導(dǎo)師和研究生共同確定各組學(xué)生的研究專題，并制定專題研發(fā)、討論交流、以及評價考核的詳細執(zhí)行計劃。

2.2 專業(yè)理論學(xué)習(xí)

在開展專題研究之前，需要由研究生導(dǎo)師或者所在課題組教師統(tǒng)一進行為期8課時左右的專業(yè)基礎(chǔ)理論教學(xué)，目的是讓學(xué)生掌握水庫（群）調(diào)度相關(guān)的基本概念、基本原理、常規(guī)計算方法，了解國內(nèi)外水庫（群）調(diào)度的發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀、經(jīng)典問題及求解算法、前沿問題等。與此同時，導(dǎo)師可以推薦一些水電調(diào)度領(lǐng)域權(quán)威專家和學(xué)者的研究論文和書籍，通過查閱這些經(jīng)典論著，便于研究生掌握更多的問題建模思路和求解方法細節(jié)，這對于開展專題研究有非常重要的作用。

2.3 專題研究與開發(fā)

水電調(diào)度專題主要包括三項任務(wù)，一是開展建模及求解算法研究，二是利用計算機編制算法程序，三是開發(fā)系統(tǒng)用戶界面展示優(yōu)化計算結(jié)果。

（1）水電調(diào)度是典型的大規(guī)模高維、離散、非線性復(fù)雜優(yōu)化問題，包括大量的電站、機組時間耦合型約束，以及系統(tǒng)空間耦合型約束，需要考慮發(fā)電、防洪、航運、生態(tài)、灌溉等多目標綜合利用要求，所以該問題的建模求解是一項非常復(fù)雜的工作。這項任務(wù)可以培養(yǎng)研究生對實際工程問題的理解，通過研究大規(guī)模復(fù)雜水電調(diào)度約束和多目標處理的簡化策略，掌握能夠準確反映實際工程問題的數(shù)學(xué)建模方法，同時結(jié)合模型特點，可以進一步研究解決模型的優(yōu)化算法，提升對實際問題的分析和解決能力。

（2）計算機編程是解決水電優(yōu)化調(diào)度問題的必備工具，因本科階段計算機課程的差異，學(xué)生可以自由選擇最為熟悉的編程語言如JAVA或者C++等編制算法程序。同時，為保證算法流程的準確性以及提高算法編制效率，可以從書籍或網(wǎng)絡(luò)上下載一些經(jīng)典算法的標準程序，參考借鑒其實現(xiàn)思路，使水電優(yōu)化調(diào)度算法程序盡可能規(guī)范化、標準化。

（3）水電調(diào)度涉及到大量的模型輸入條件和輸出結(jié)果，若直接在程序中寫入或輸出這些數(shù)據(jù)，既不利于修改維護，也無法直觀展示調(diào)度過程，所以利用JAVA等工具包開發(fā)輸入和輸出用戶界面是非常有必要的，通過這項任務(wù)，可以提高學(xué)生利用計算機工具解決實際工程問題的能力，同時也能改善針對水電優(yōu)化算法的調(diào)試效率和查錯水平。

2.4 關(guān)鍵問題討論

受專業(yè)知識和計算機水平的限制，學(xué)生在專題研究與開發(fā)過程中不可避免地會遇到優(yōu)化調(diào)度算法和計算機編程等方面的技術(shù)難題和問題，對于這種情況，導(dǎo)師需要定期組織各專題小組進行成果匯報和問題集中討論，了解學(xué)生的專題實施進度，以及對問題的理解水平，并針對一些共性的重點難點問題，進行詳細的剖析和講解，發(fā)散性地給出這些問題在實際工程中的產(chǎn)生原因和常用的解決手段，拓寬學(xué)生的專業(yè)知識面，加深其對問題的理解。

2.5 專題成果評價

從三個方面對專題成果進行評價：一是在定期的專題匯報中，由導(dǎo)師和課題組其他教師組成評委會，針對學(xué)生的匯報成果和對問題的回復(fù)情況給出總體評分;二是根據(jù)最終專題研究報告的完成情況和完成水平確定報告成績;三是考察各專題小組成果的創(chuàng)新性，是否已經(jīng)或者可以提煉出可發(fā)表的創(chuàng)新成果，目的是鼓勵學(xué)生獨立完成學(xué)術(shù)論文，這對于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和文筆功底是非常重要的。

3 結(jié)語

作為世界上水電裝機規(guī)模最大、調(diào)度問題最為復(fù)雜的國家，中國對于水電調(diào)度和管理人才的專業(yè)水平和實踐能力要求極高，人才需求非常強烈，迫切需要從高等教育階段著手全面提升碩士和博士研究生的整體專業(yè)素養(yǎng)，以及解決水電工程實際問題的實踐能力。本文提出的基于專題任務(wù)的水電調(diào)度專業(yè)研究生培養(yǎng)模式，可以調(diào)動學(xué)生的積極性，激發(fā)對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)興趣，提高研究生的科研創(chuàng)新水平和計算機應(yīng)用水平。多次實踐結(jié)果表明，一個學(xué)期左右的專題培養(yǎng)可以使學(xué)生基本掌握水電調(diào)度的基礎(chǔ)理論知識和計算機編程技術(shù)，具備參與實際工程項目和獨立科研的能力，可以為類似專業(yè)的研究生培養(yǎng)提供借鑒。

基金資助：教育部中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項基金（DUT14RC（3）089）

參考文獻

[1] 王二寶，劉全菊.關(guān)于提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量的思考[J].高教發(fā)展與評估，2005.21（3）：47-49.

[2] 桂淑華.電氣工程全日制專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)研究[J].中國電力教育，2014.8：14-15.

[3] 張仰森.基于導(dǎo)師角度的研究生培養(yǎng)質(zhì)量提升研究[J].中國電力教育，2014.12： 13-15.

[4] 武新宇，程春田，李剛.水電經(jīng)濟運行課程任務(wù)導(dǎo)向型教學(xué)模式探討[J].高教論壇，2011.4：60-62.

[5] ChunTian Cheng， JianJian Shen， XinYu Wu. Operation challenges for fast-growing Chinas hydropower systems and respondence to energy saving and emission reduction. Renewable and Sustainable Energy Reviews，2012.16（5）：2386-2393.