肖舸 湯正陽(yáng)

（中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司，湖北 宜昌 443002）

隨著我國(guó)當(dāng)前流域的滾動(dòng)開發(fā)和電站的陸續(xù)投產(chǎn)，水電站的調(diào)度運(yùn)行從單一時(shí)空尺度、單目標(biāo)的常規(guī)調(diào)度，向大規(guī)模、多尺度、多層次、多屬性、多目標(biāo)方向聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度發(fā)展。在聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行過(guò)程中，不可避免地面臨水文情勢(shì)變化、過(guò)程不確定性增加、調(diào)度模式復(fù)雜、供需矛盾增大等諸多方面的影響和風(fēng)險(xiǎn)，存在一系列亟待解決的科學(xué)問(wèn)題和技術(shù)難題，這也是現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)、難點(diǎn)和前沿問(wèn)題。

目前，以三峽水庫(kù)為核心的長(zhǎng)江上游流域水庫(kù)群初具規(guī)模，為更好利用水資源，充分發(fā)揮梯級(jí)水庫(kù)綜合效益，開展流域水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度研究具有重要意義。立足于實(shí)現(xiàn)中央提出“防洪安全、供水安全、糧食安全、經(jīng)濟(jì)安全、生態(tài)安全、國(guó)家安全”的國(guó)家安全目標(biāo)與《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》提出的國(guó)家科技創(chuàng)新目標(biāo)，針對(duì)新形勢(shì)下梯級(jí)水庫(kù)群防洪、航運(yùn)、發(fā)電、供水、生態(tài)等綜合調(diào)度面臨的各方面問(wèn)題，以金沙江下游—三峽梯級(jí)水庫(kù)群為研究對(duì)象，通過(guò)研究水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度的關(guān)鍵技術(shù)，解決流域梯級(jí)水庫(kù)群的水庫(kù)蓄泄及河道徑流仿真、梯級(jí)流域水庫(kù)群長(zhǎng)中短期優(yōu)化調(diào)度、梯級(jí)水庫(kù)群預(yù)報(bào)及調(diào)度運(yùn)行評(píng)估等技術(shù)難題。

1 長(zhǎng)江流域水電開發(fā)情況

1949年底，全國(guó)水電裝機(jī)總量?jī)H為36萬(wàn)kW。改革開放以來(lái)，水電開發(fā)快速發(fā)展，尤其是2008年至2016年，我國(guó)水電總裝機(jī)容量從1.73億kW增長(zhǎng)至3.38億kW，預(yù)計(jì)至2025年全國(guó)水電裝機(jī)容量達(dá)到4.7億kW[1]。詳見(jiàn)圖1。

圖1 中國(guó)水電歷年裝機(jī)容量變化圖

長(zhǎng)江流域面積達(dá)180萬(wàn)km2，水能資源豐富，蘊(yùn)藏總量占全國(guó)的39.6%，其上游流域即宜昌以上流域約占長(zhǎng)江全部水能資源的84%，分布有金沙江、雅礱江、大渡河、烏江和長(zhǎng)江上游五個(gè)水電基地，技術(shù)可開發(fā)裝機(jī)容量約1.78億kW，占全國(guó)規(guī)劃的十三大水電基地的59%。各水電基地開發(fā)情況見(jiàn)表1。至2015年底，已建水電站裝機(jī)容量約0.9億kW，占技術(shù)可開發(fā)量約50%[2]。

2 梯級(jí)水庫(kù)群調(diào)度運(yùn)行的新形勢(shì)

2.1 邊界條件發(fā)生變化

氣候變化與人類活動(dòng)是導(dǎo)致流域邊界條件發(fā)生變化的兩大主要因素。近年來(lái)，由于人類活動(dòng)導(dǎo)致的下墊面變化以及氣候變化引起的地表熱量平衡改變、大氣環(huán)流異常等，使降水、蒸散發(fā)、徑流、土壤水分等要素發(fā)生了改變，引起水資源在時(shí)空上的重新分配，導(dǎo)致水文序列產(chǎn)生劇烈變化，從而引發(fā)了徑流變異問(wèn)題，改變了長(zhǎng)江流域邊界條件[3]。這種變異加大了降雨、徑流的不確定性，給流域管理、調(diào)度工作造成了極大的困難。針對(duì)長(zhǎng)江流域邊界條件變化進(jìn)行科學(xué)分析，剖析其對(duì)氣候變化與人類活動(dòng)響應(yīng)機(jī)制，明確內(nèi)在機(jī)理，以期提高長(zhǎng)江流域降雨預(yù)報(bào)、徑流預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，意義重大。

2.2 水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行方式發(fā)生變化

截至2016年底，長(zhǎng)江流域已建成大型水庫(kù)285座，總調(diào)節(jié)庫(kù)容1800余億m3，形成了規(guī)模極為龐大的流域梯級(jí)水庫(kù)群。目前，各水庫(kù)實(shí)際調(diào)度時(shí)，一般按照規(guī)劃設(shè)計(jì)階段制定的原則進(jìn)行，而設(shè)計(jì)條件與建成后水庫(kù)運(yùn)行所面對(duì)的實(shí)際外部條件有顯著差別。同時(shí)，長(zhǎng)江上游流域各水庫(kù)歸屬關(guān)系較為復(fù)雜，呈現(xiàn)運(yùn)行管理單位多元化態(tài)勢(shì)，水庫(kù)群在信息共享、利益分配等方面存在著較大困難與矛盾。這些問(wèn)題的出現(xiàn)，迫使水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行方式發(fā)生了較大的變化。如何在現(xiàn)有形勢(shì)下，合理安排流域水庫(kù)群運(yùn)行方式，科學(xué)高效進(jìn)行流域水庫(kù)群管理調(diào)度，已成為水資源利用領(lǐng)域重要研究課題。

表1 長(zhǎng)江上游五大水電基地開發(fā)情況

2.3 調(diào)度計(jì)算參數(shù)的變化

水電工程建設(shè)周期較長(zhǎng)，從設(shè)計(jì)階段到最終投產(chǎn)運(yùn)行需十年左右時(shí)間，水電站建設(shè)過(guò)程中的發(fā)電調(diào)度參數(shù)與設(shè)計(jì)階段相比往往已發(fā)生一些變化。同時(shí)，部分電站由于更新改造或擴(kuò)建，特征參數(shù)變化較大。而一些運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的電站，泥沙淤積（沖刷）、機(jī)組運(yùn)行工況變化等情況的出現(xiàn)，使得機(jī)組運(yùn)行效率發(fā)生了較大變化，對(duì)水電站調(diào)度計(jì)算參數(shù)影響較大。計(jì)算參數(shù)發(fā)生變化給調(diào)度工作開展造成了極大困難，無(wú)形中降低了水電站綜合效益，增加了水電站運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)，制約了精細(xì)化調(diào)度技術(shù)的進(jìn)步。

3 梯級(jí)水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度面臨的主要問(wèn)題

國(guó)家層面開展的科研課題主要立足于戰(zhàn)略發(fā)展的高度，側(cè)重宏觀調(diào)度策略研究和制定水量調(diào)度規(guī)則。在此框架指導(dǎo)下，各流域水庫(kù)管理公司開展調(diào)度實(shí)施工作，具體解決調(diào)度面臨的實(shí)際問(wèn)題。以三峽集團(tuán)負(fù)責(zé)管理運(yùn)行的金沙江下游至三峽梯級(jí)水庫(kù)群為例，該水庫(kù)群包含了烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩、三峽、葛洲壩等6座大型水電站，總防洪庫(kù)容376.43億m3，裝機(jī)容量超過(guò)7000萬(wàn)kW，水庫(kù)群肩負(fù)著繁重的防洪、航運(yùn)、泥沙、生態(tài)保護(hù)、發(fā)電等綜合任務(wù)。

三峽水庫(kù)作為長(zhǎng)江流域的骨干性綜合控制樞紐工程，承擔(dān)任務(wù)重、約束條件多、調(diào)度管理關(guān)系復(fù)雜、協(xié)調(diào)難度大，要承擔(dān)設(shè)計(jì)防洪、航運(yùn)、發(fā)電、補(bǔ)水、生態(tài)、庫(kù)尾拉沙、抗旱、壓咸潮、船舶施救等任務(wù)。葛洲壩是三峽樞紐的航運(yùn)反調(diào)節(jié)樞紐，其庫(kù)容小、水位變化靈敏，約束嚴(yán)格，實(shí)時(shí)調(diào)度水位控制難度大。溪洛渡存在“一庫(kù)兩站兩調(diào)”、分層取水、泄洪時(shí)容易氣體過(guò)飽和等難題。向家壩泄洪設(shè)施運(yùn)用復(fù)雜，泄洪易引起壩址區(qū)和周邊建筑物低頻振動(dòng)問(wèn)題，向家壩下游水位受其他公司電站運(yùn)行影響且航運(yùn)要求高、協(xié)調(diào)部門多，水位變幅控制困難，未來(lái)還有灌溉取水和升船機(jī)運(yùn)行等約束。烏東德、白鶴灘接受國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)調(diào)度，具體方式待定。白鶴灘、溪洛渡均為高庫(kù)拱壩，拱壩的運(yùn)行調(diào)度安全性要求較高。此外，金沙江下游—三峽梯級(jí)電站輸電線路長(zhǎng)、受電區(qū)域廣，而不同區(qū)域電力交易規(guī)則各有特點(diǎn)且尚未固化。

梯級(jí)水庫(kù)群規(guī)模龐大，水庫(kù)間聯(lián)系緊密，調(diào)度任務(wù)復(fù)雜多樣，工程建設(shè)時(shí)間跨度長(zhǎng)，開展聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行面臨的技術(shù)難度大，國(guó)內(nèi)外無(wú)先例可循，缺乏統(tǒng)一有效、擴(kuò)展性好的管理和協(xié)調(diào)決策支持系統(tǒng)。

4 梯級(jí)水庫(kù)群水資源管理決策支持關(guān)鍵技術(shù)研究

針對(duì)金沙江下游—三峽梯級(jí)水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度面臨的主要問(wèn)題，從水庫(kù)及河道仿真模擬、梯級(jí)水庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度、預(yù)報(bào)及調(diào)度運(yùn)行評(píng)估、系統(tǒng)集成4個(gè)方面進(jìn)行研究，最終建成梯級(jí)水庫(kù)群水資源管理決策支持系統(tǒng)，提高梯級(jí)水庫(kù)群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度能力和管理決策水平，實(shí)現(xiàn)流域梯級(jí)電站的優(yōu)化經(jīng)濟(jì)調(diào)度，充分發(fā)揮水庫(kù)群的綜合效益。

4.1 近期主要研究成果

梯級(jí)水庫(kù)群調(diào)度運(yùn)行研究已成為科研的熱點(diǎn)問(wèn)題[4-6]，根據(jù)中國(guó)知網(wǎng)統(tǒng)計(jì)信息，近幾年圍繞著梯級(jí)水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行的相關(guān)研究和論文呈不斷上升的局面。國(guó)內(nèi)眾多高校和研究機(jī)構(gòu)，圍繞著長(zhǎng)江流域水庫(kù)群安全運(yùn)行、優(yōu)化調(diào)度等研究方向，已開展了多個(gè)科研課題研究，取得了顯著成果。

國(guó)家“973”計(jì)劃項(xiàng)目“梯級(jí)水庫(kù)群全生命周期風(fēng)險(xiǎn)孕育機(jī)制與安全防控理論”認(rèn)為，梯級(jí)水庫(kù)群安全是水電發(fā)展出現(xiàn)的新問(wèn)題，系統(tǒng)規(guī)避梯級(jí)水庫(kù)群風(fēng)險(xiǎn)，成為事關(guān)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全局重大戰(zhàn)略問(wèn)題之一。

“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“特大型梯級(jí)水利水電樞紐工程建設(shè)及高效運(yùn)行安全關(guān)鍵技術(shù)研究”，圍繞重大水利工程安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)、診斷和預(yù)警技術(shù)、特大型水電工程施工過(guò)程事故控制及應(yīng)急救援體系建立等相關(guān)內(nèi)容展開了深入的研究。

“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“湖北省區(qū)域性巨型水庫(kù)群經(jīng)濟(jì)運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”研究了氣象水文預(yù)報(bào)預(yù)警、巨型水庫(kù)群洪水資源調(diào)控、水電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)效益、水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)開發(fā)集成等關(guān)鍵技術(shù)。

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“長(zhǎng)江上游梯級(jí)水庫(kù)群多目標(biāo)聯(lián)合調(diào)度技術(shù)”，以長(zhǎng)江上游干支流控制性水庫(kù)為對(duì)象，圍繞防洪、供水、生態(tài)、發(fā)電等調(diào)度重大問(wèn)題和水庫(kù)群蓄水、應(yīng)急調(diào)度等問(wèn)題展開研究，建立水庫(kù)群系統(tǒng)多目標(biāo)調(diào)度理論和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，將云服務(wù)和智能調(diào)度應(yīng)用于水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度。

三峽集團(tuán)開展的“三峽水庫(kù)含生態(tài)環(huán)境目標(biāo)的綜合優(yōu)化調(diào)度研究”，初步提出了兼顧生態(tài)環(huán)境保護(hù)的三峽水庫(kù)防洪、航運(yùn)、發(fā)電綜合優(yōu)化調(diào)度方案；“金沙江—溪洛渡向家壩水庫(kù)與三峽水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度研究”指出溪洛渡、向家壩、三峽組成的巨型水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度綜合效益巨大，同時(shí)因溪洛渡、向家壩水庫(kù)調(diào)蓄，三峽水庫(kù)入庫(kù)水文情勢(shì)發(fā)生改變；“長(zhǎng)江上游流域徑流特性變化分析研究”分析了長(zhǎng)江上游流域徑流特性變化及原因，指出長(zhǎng)江上游汛期平均流量減少，非汛期平均流量增加，大部分站點(diǎn)年平均流量變化不大。

4.2 梯級(jí)水庫(kù)群水資源管理決策支持關(guān)鍵技術(shù)研究

4.2.1 水庫(kù)及河道仿真模擬

長(zhǎng)江上游流域目前已建成投產(chǎn)多座調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)、庫(kù)容較大的巨型水庫(kù)，其運(yùn)行對(duì)金沙江下游—三峽梯級(jí)水庫(kù)群入庫(kù)流量影響較大，但水庫(kù)運(yùn)行信息共享機(jī)制尚不健全。隨著長(zhǎng)江上游流域水庫(kù)數(shù)量的增多，水庫(kù)群運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，水庫(kù)及河道的特征發(fā)生改變，導(dǎo)致相鄰水庫(kù)間短期出入庫(kù)流量、庫(kù)區(qū)沿程水面線、斷面水位流量等規(guī)律的持續(xù)動(dòng)態(tài)變化。

為定量分析上游水庫(kù)群運(yùn)行對(duì)金沙江下游—三峽梯級(jí)水庫(kù)入庫(kù)流量的影響，準(zhǔn)確識(shí)別流域環(huán)境變化下梯級(jí)水庫(kù)群及長(zhǎng)江上游河道的模擬參數(shù)，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)群精細(xì)化調(diào)度，有必要對(duì)長(zhǎng)江上游流域梯級(jí)水庫(kù)及河道進(jìn)行仿真模擬，主要內(nèi)容如下：

水庫(kù)模擬方面，搜集、整理歷史調(diào)度運(yùn)行數(shù)據(jù)，定量分析上游電站長(zhǎng)中短期調(diào)度運(yùn)行規(guī)律，構(gòu)建上游水庫(kù)群不同時(shí)間尺度的概化調(diào)度運(yùn)行模擬模型；校核和修正金沙江下游—三峽梯級(jí)水庫(kù)調(diào)度參數(shù)，構(gòu)建6座水庫(kù)的精細(xì)調(diào)度運(yùn)行模擬模型；初步識(shí)別電力系統(tǒng)和受電區(qū)域的用電時(shí)空規(guī)律，分析不同情景下上游水庫(kù)群可能的運(yùn)行策略。

河道演進(jìn)模擬方面，通過(guò)機(jī)理分析、數(shù)據(jù)挖掘等方法，研究?jī)蓧伍g、庫(kù)區(qū)內(nèi)、河道內(nèi)洪枯水傳播規(guī)律，修正兩壩間短期出入庫(kù)流量的不平衡問(wèn)題；精細(xì)模擬和預(yù)測(cè)河道型水庫(kù)在動(dòng)庫(kù)容影響下的庫(kù)區(qū)水面線，以及在流量劇烈變化、下游水位頂托情況下的斷面水位流量變化過(guò)程。

4.2.2 梯級(jí)水庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度研究

目前，金沙江下游—三峽梯級(jí)水庫(kù)群已初步實(shí)現(xiàn)聯(lián)合調(diào)度，但現(xiàn)有調(diào)度系統(tǒng)主要以溪洛渡—葛洲壩四庫(kù)的常規(guī)聯(lián)合調(diào)度為主，尚未包含烏東德和白鶴灘水庫(kù)。同時(shí)，中長(zhǎng)期調(diào)度與短期、實(shí)時(shí)調(diào)度相對(duì)獨(dú)立，調(diào)度決策缺乏整體性與一致性。此外，現(xiàn)有調(diào)度系統(tǒng)未考慮電力市場(chǎng)發(fā)展形勢(shì)，隨著電力市場(chǎng)改革進(jìn)程的加速推進(jìn)，電力市場(chǎng)對(duì)發(fā)電計(jì)劃的影響權(quán)重勢(shì)必會(huì)大幅度提高。

針對(duì)上述問(wèn)題，綜合考慮防洪、航運(yùn)、生態(tài)等水資源綜合利用需求和電力市場(chǎng)需求，分析梯級(jí)水庫(kù)群長(zhǎng)中短期及實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)函數(shù)及約束條件，分別構(gòu)建各層次調(diào)度模型及嵌套耦合模型，并尋求多種快速有效的優(yōu)化算法。研究滾動(dòng)優(yōu)化的綜合調(diào)度集成技術(shù)，研制可用于指導(dǎo)生產(chǎn)管理的水庫(kù)群長(zhǎng)中短期優(yōu)化調(diào)度模型及電站實(shí)時(shí)優(yōu)化運(yùn)行模型，并建立適應(yīng)生產(chǎn)調(diào)度需求的常規(guī)調(diào)度模型，具體內(nèi)容如下：

（1）廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是短期優(yōu)化調(diào)度的具體體現(xiàn)，應(yīng)考慮機(jī)組運(yùn)行工況、線路送出、檢修情況、電力市場(chǎng)需求等約束，并參考溪洛渡左、右岸電廠不同電網(wǎng)調(diào)度的問(wèn)題，為烏東德、白鶴灘可能存在的類似問(wèn)題預(yù)留可選模塊。

（2）短期優(yōu)化調(diào)度

短期優(yōu)化調(diào)度是中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度的具體體現(xiàn)，也是廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的控制手段，首先根據(jù)來(lái)水情況、電站特點(diǎn)、水庫(kù)運(yùn)行、電力系統(tǒng)及電力市場(chǎng)等需求，制定計(jì)劃期的優(yōu)化調(diào)度方式；同時(shí)以計(jì)劃期內(nèi)的運(yùn)行方式為指導(dǎo)，根據(jù)面臨時(shí)段及其后時(shí)段水情、負(fù)荷等信息的可能變化，實(shí)時(shí)修正原調(diào)度方式。

電力市場(chǎng)條件下，短期優(yōu)化調(diào)度計(jì)劃分為競(jìng)價(jià)階段和負(fù)荷分配執(zhí)行階段，競(jìng)價(jià)階段的優(yōu)化目標(biāo)是發(fā)電效益最大化；負(fù)荷分配執(zhí)行階段，根據(jù)電網(wǎng)下達(dá)計(jì)劃進(jìn)行廠間負(fù)荷分配，梯級(jí)水電站統(tǒng)一電價(jià)時(shí)以發(fā)電耗水量最小為優(yōu)化目標(biāo)，不同電價(jià)時(shí)以發(fā)電效益最大為優(yōu)化目標(biāo)。

（3）中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度

中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度是在已知梯級(jí)水庫(kù)入流過(guò)程等條件下，尋求優(yōu)化準(zhǔn)則達(dá)到極值的梯級(jí)水電站出力過(guò)程和相應(yīng)的梯級(jí)水庫(kù)蓄泄?fàn)顟B(tài)變化過(guò)程，具備滾動(dòng)決策修正功能，從而應(yīng)對(duì)汛期、消落期、蓄水期、不供不蓄期等不同時(shí)期以及不同時(shí)段內(nèi)電力市場(chǎng)供需、預(yù)測(cè)電價(jià)。

（4）長(zhǎng)中短期優(yōu)化調(diào)度模型耦合嵌套

研究梯級(jí)水庫(kù)群不同時(shí)間尺度調(diào)度模型耦合嵌套方法，短時(shí)間尺度模型為長(zhǎng)時(shí)間尺度模型提供反饋，長(zhǎng)時(shí)間尺度調(diào)度模型計(jì)算結(jié)果為短時(shí)間尺度調(diào)度模型提供控制邊界條件。

4.2.3 預(yù)報(bào)及調(diào)度運(yùn)行評(píng)估研究

目前預(yù)報(bào)及調(diào)度運(yùn)行評(píng)價(jià)主要采用單一過(guò)程的指標(biāo)評(píng)價(jià)、結(jié)果分析的單向流程，沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估，也未形成閉環(huán)反饋，因此無(wú)法通過(guò)評(píng)估預(yù)報(bào)模型及調(diào)度策略來(lái)提高預(yù)報(bào)調(diào)度水平。

該模塊基于長(zhǎng)系列數(shù)據(jù)，對(duì)預(yù)報(bào)成果及梯級(jí)水庫(kù)調(diào)度的方案和結(jié)果進(jìn)行集合評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果推薦未來(lái)時(shí)段或指定情景下的預(yù)報(bào)模型和調(diào)度方案，提出優(yōu)化建議。

（1）水文預(yù)報(bào)成果評(píng)估

基于長(zhǎng)系列徑流資料，對(duì)不同預(yù)報(bào)軟件或不同預(yù)報(bào)員的預(yù)報(bào)成果進(jìn)行評(píng)定，在此基礎(chǔ)上提出預(yù)報(bào)軟件改進(jìn)方法和適用情況，提高模型預(yù)報(bào)精度。結(jié)合集合預(yù)報(bào)成果，提出集合預(yù)報(bào)產(chǎn)品評(píng)價(jià)方法，并給出單一預(yù)報(bào)或集合預(yù)報(bào)結(jié)果的置信水平。

（2）梯級(jí)水庫(kù)群調(diào)度運(yùn)行評(píng)估

調(diào)度方案評(píng)估后實(shí)施，實(shí)施后再進(jìn)行評(píng)估和反饋。同時(shí)，在水庫(kù)群系統(tǒng)變化后，快速科學(xué)地評(píng)估這些變化對(duì)系統(tǒng)的影響，以便制定出相應(yīng)的調(diào)度策略。

4.2.4 系統(tǒng)集成技術(shù)研究

設(shè)計(jì)和開發(fā)支撐金沙江下游—三峽梯級(jí)電站水資源管理決策支持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)決策支持系統(tǒng)與三峽梯級(jí)水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸和應(yīng)用交互。根據(jù)水庫(kù)群實(shí)際調(diào)度需求及系統(tǒng)特點(diǎn)，進(jìn)行仿真模擬、聯(lián)合優(yōu)化、評(píng)估分析、可視化等核心應(yīng)用功能模塊的集成開發(fā)，構(gòu)建集模擬、評(píng)估、決策實(shí)施、反饋于一體的服務(wù)平臺(tái)；系統(tǒng)應(yīng)具備良好的可視化，構(gòu)建以用戶為中心、面向?qū)ο蟮娜藱C(jī)交互界面；系統(tǒng)應(yīng)具備良好的擴(kuò)展性，能夠適應(yīng)新增水庫(kù)和新增需求的變化，并提供二次開發(fā)接口。

5 聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度實(shí)踐的效益分析

表2 金沙江下游—三峽梯級(jí)電站聯(lián)合調(diào)度效益

以三峽集團(tuán)已建成的溪洛渡、向家壩、三峽、葛洲壩梯級(jí)電站為例，近幾年梯級(jí)水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度實(shí)踐取得了顯著效益。2014-2016年梯級(jí)電站實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)（見(jiàn)表2）表明，通過(guò)聯(lián)合調(diào)度，金沙江下游—三峽梯級(jí)電站年均節(jié)水增發(fā)電量101.8億kW·h，年均攔蓄洪量140億m3，年均補(bǔ)水量達(dá)250.9億m3，三峽船閘年均貨運(yùn)量1.1億t，綜合效益顯著。

近年來(lái)，長(zhǎng)江上游流域調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)的大型水庫(kù)已實(shí)行聯(lián)合防洪調(diào)度。2016年，長(zhǎng)江流域發(fā)生自1998年以來(lái)最大洪水，國(guó)家防總、長(zhǎng)江防總聯(lián)合調(diào)度長(zhǎng)江上中游30余座大型水庫(kù)，共攔蓄洪水227億m3，避免了荊江河段超警和城陵磯地區(qū)分洪。2017年，為應(yīng)對(duì)長(zhǎng)江中游型大洪水，上游流域水庫(kù)群再次實(shí)施聯(lián)合調(diào)度，攔蓄洪量102.39億m3，有效減輕了中下游防洪壓力。相關(guān)研究表明，長(zhǎng)江上游在建和已投運(yùn)水庫(kù)群設(shè)計(jì)多年平均年發(fā)電量總計(jì)約為5420億kW·h，若實(shí)行聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，按增發(fā)電量3%計(jì)算，可增發(fā)多年平均年發(fā)電量162.6億kW·h，相當(dāng)于三峽電站多年平均年發(fā)電量的1/5，相當(dāng)于每年減少原煤消耗751.7萬(wàn)t，減少二氧化碳排放1582萬(wàn)噸，減少二氧化硫排放約8.3萬(wàn)t，具有顯著的生態(tài)環(huán)境效益。在解決長(zhǎng)江上游流域調(diào)度中存在的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題基礎(chǔ)上，深入貫徹實(shí)施水庫(kù)群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，具有巨大的防洪、生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

6 展望

長(zhǎng)江上游流域水庫(kù)群的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，其地位和作用愈發(fā)重要?！秶?guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局發(fā)布關(guān)于促進(jìn)西南地區(qū)水電消納的通知指出，在保障電網(wǎng)安全運(yùn)行的前提下，研究健全長(zhǎng)江流域水庫(kù)群電力調(diào)度溝通協(xié)調(diào)機(jī)制；推動(dòng)建立流域統(tǒng)一協(xié)調(diào)的調(diào)度管理機(jī)制，研究流域梯級(jí)聯(lián)合調(diào)度體制，充分發(fā)揮流域梯級(jí)水電開發(fā)的整體效益，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

本文提出的梯級(jí)水庫(kù)水資源管理決策支持系統(tǒng)建設(shè)思路，在金沙江下游—三峽梯級(jí)電站應(yīng)用實(shí)踐的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)總結(jié)、提煉和持續(xù)擴(kuò)展完善，可為長(zhǎng)江流域梯級(jí)聯(lián)合調(diào)度提供有效的技術(shù)支撐和決策參考。

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