吳漢青

【摘要】近幾年，隨著我國(guó)大力發(fā)展水電方針的落實(shí)，水電事業(yè)得到快速發(fā)展。截至2015年底，全國(guó)水電裝機(jī)達(dá)3.2億kW，占全國(guó)總裝機(jī)容量的21.2%，全國(guó)水電年發(fā)電量9960億kW·h，占總發(fā)電量的17.7%。與此同時(shí)，水電站水庫(kù)調(diào)度技術(shù)得到了較大發(fā)展，已形成國(guó)家電網(wǎng)水庫(kù)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，為各級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的水庫(kù)調(diào)度發(fā)揮了積極作用，梯級(jí)水庫(kù)集控技術(shù)也得到飛速發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】水庫(kù)調(diào)度；防洪度汛；發(fā)展現(xiàn)狀；展望

1、水庫(kù)調(diào)度工作進(jìn)展

我國(guó)系統(tǒng)地研究水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題開(kāi)始于20世紀(jì)80年代。1981年，張勇傳在研究?jī)刹⒙?lián)水電站水庫(kù)的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題時(shí)，利用了大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)的觀點(diǎn)，先把兩水庫(kù)聯(lián)合優(yōu)化問(wèn)題變成兩個(gè)水庫(kù)的單庫(kù)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題，然后在兩水庫(kù)單庫(kù)最優(yōu)策略的基礎(chǔ)上引入偏優(yōu)損失最小作為目標(biāo)函數(shù)，對(duì)單庫(kù)最優(yōu)調(diào)度策略進(jìn)行調(diào)整，最后求得整體最優(yōu)解。此后，多位學(xué)者對(duì)水庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度進(jìn)行了深入研究，取得了豐富的研究成果。水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度研究主要解決兩方面的問(wèn)題，一是如何確定水庫(kù)的最優(yōu)準(zhǔn)則、建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型；二是如何選擇求解數(shù)學(xué)模型的最優(yōu)方法。結(jié)合當(dāng)前研究現(xiàn)狀，梯級(jí)水庫(kù)群調(diào)度研究進(jìn)展有：以運(yùn)籌學(xué)理論為主體，序列運(yùn)算理論、決策論、系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)理論、群集智能與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，理論研究豐富且趨于多元化、交叉等綜合發(fā)展；傳統(tǒng)數(shù)學(xué)優(yōu)化算法（如線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)）算法改進(jìn)趨于完善，基本上克服了梯級(jí)調(diào)度中的“維數(shù)災(zāi)”；水文預(yù)報(bào)發(fā)展大大提高了徑流預(yù)報(bào)精度和預(yù)見(jiàn)期，確定性優(yōu)化調(diào)度優(yōu)勢(shì)明顯；現(xiàn)代智能優(yōu)化算法如遺傳算法、粒子群算法、蟻群算法、混沌理論、模擬退火算法、克隆選擇算法、差分進(jìn)化算法等算法，以及其改進(jìn)算法研究如火如荼。啟發(fā)式規(guī)劃方法如遺傳算法（GA）、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）等與傳統(tǒng)優(yōu)化方法相比，通?？梢缘玫饺肿顑?yōu)解；根據(jù)實(shí)際情況將多種方法耦合也是一種研究水庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度的途徑。

近年來(lái)，隨著電力市場(chǎng)的建設(shè)，許多學(xué)者研究了電力市場(chǎng)環(huán)境下梯級(jí)水電站優(yōu)化調(diào)度的模型和算法，將上網(wǎng)電價(jià)作為約束條件，研究梯級(jí)電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的收益最大目標(biāo)，如蔡興國(guó)等提出了以火電廠總的購(gòu)電費(fèi)用最小為目標(biāo)的水電站優(yōu)化調(diào)度模型，并用改進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)流算法對(duì)其進(jìn)行求解；李承軍等建立了以期望調(diào)峰效益最大為目標(biāo)的模型等。

光伏發(fā)電具有隨機(jī)性、間歇性和周期性的特點(diǎn)，大容量并網(wǎng)光伏電站電能的送出與消納、電站的運(yùn)行控制、電網(wǎng)的調(diào)峰、電能質(zhì)量、抗擾動(dòng)能力等因素對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)一定的影響。黃河公司已開(kāi)展龍羊峽水電站水光互補(bǔ)研究，提出將光伏電站視為龍羊峽水電站的“虛擬水電機(jī)組”的概念，把光伏電站接入龍羊峽水電站，利用龍羊峽水電站330kVGIS備用間隔及送出線路接入電網(wǎng)，提出水電調(diào)節(jié)光伏發(fā)電的設(shè)想，通過(guò)水電與光電聯(lián)合運(yùn)行，利用水電資源豐富、調(diào)節(jié)性能好的特點(diǎn)對(duì)光電進(jìn)行補(bǔ)償，大大減弱光伏發(fā)電對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的不利影響。大規(guī)模水光互補(bǔ)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用的成功，對(duì)國(guó)內(nèi)外其他水光互補(bǔ)項(xiàng)目具有指導(dǎo)意義，對(duì)推動(dòng)我國(guó)新能源行業(yè)的技術(shù)發(fā)展，促進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展作用重大，對(duì)未來(lái)行業(yè)或國(guó)家規(guī)范的制定或修訂必將起到積極的推動(dòng)作用，開(kāi)啟了新能源開(kāi)發(fā)建設(shè)的新模式，具有較高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度研究主要集中在模型和算法上，且研究對(duì)象多是單一水庫(kù)電站，對(duì)于由多個(gè)年調(diào)節(jié)性水庫(kù)組成的梯級(jí)水庫(kù)群的優(yōu)化調(diào)度，還需進(jìn)一步研究完善；隨著生態(tài)調(diào)度的不斷進(jìn)展，對(duì)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度提出了更多的約束條件；對(duì)于小型水庫(kù)群，易于實(shí)際操作的簡(jiǎn)易優(yōu)化調(diào)度方法的研究更具有實(shí)際意義。

2、防洪度汛工作進(jìn)展

2.1洪水調(diào)度方案編制

水庫(kù)防洪調(diào)度是依據(jù)相關(guān)法律法規(guī)和上級(jí)批復(fù)的水庫(kù)防洪預(yù)案，依照編制的操作規(guī)程進(jìn)行水庫(kù)入、出庫(kù)水量的調(diào)度，確保工程安全度汛和工程發(fā)揮最大經(jīng)濟(jì)效益。按照洪水調(diào)度權(quán)限，全國(guó)大江大河流域機(jī)構(gòu)制定防御洪水方案，報(bào)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，目前黃河、長(zhǎng)江、松花江、淮河等已完成，年度洪水調(diào)度方案報(bào)水利部，其他水庫(kù)防洪調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃按《水庫(kù)大壩安全管理規(guī)定》由業(yè)主編制，報(bào)有相應(yīng)調(diào)度權(quán)限的水行政部門(mén)（省、地市、縣水利廳局）審批。

2.2洪水應(yīng)急管理

目前國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家就流域梯級(jí)水電站安全應(yīng)急管理與協(xié)調(diào)機(jī)制的立法均較為完備。我國(guó)有關(guān)法律涉及應(yīng)急的內(nèi)容較為原則、抽象，可操作性不強(qiáng)，缺乏對(duì)危機(jī)預(yù)警機(jī)制、資源儲(chǔ)備與調(diào)動(dòng)機(jī)制、災(zāi)后補(bǔ)償機(jī)制的規(guī)定。為此由水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院牽頭，聯(lián)合國(guó)內(nèi)大型水電公司、設(shè)計(jì)院承擔(dān)“流域梯級(jí)水電站安全與應(yīng)急研究”課題研究，主要目的是提出適應(yīng)于我國(guó)流域水電安全與應(yīng)急特點(diǎn)的安全與應(yīng)急管理機(jī)制、安全與應(yīng)急標(biāo)準(zhǔn)體系等，為完善我國(guó)流域梯級(jí)水電站安全與應(yīng)急管理體制機(jī)制提出建議，建立流域梯級(jí)水電站安全與應(yīng)急標(biāo)準(zhǔn)體系，規(guī)范流域梯級(jí)水電站安全與應(yīng)急管理，建成智慧型流域梯級(jí)水電站安全與應(yīng)急綜合信息試驗(yàn)平臺(tái)，為政府應(yīng)急管理決策提供技術(shù)支撐，提升流域梯級(jí)水電站安全應(yīng)急管理能力和水平，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

3、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

隨著系統(tǒng)科學(xué)理論、方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展、以及大規(guī)模梯級(jí)水庫(kù)群的形成，水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度研究將緊跟現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，將理論研究應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際中，并在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷完善理論成果，在更大范圍內(nèi)開(kāi)展研究。具體講水庫(kù)調(diào)度方面發(fā)展三大趨勢(shì)：一是研究新環(huán)境下，高維梯級(jí)水電站水庫(kù)調(diào)度最優(yōu)準(zhǔn)則、數(shù)學(xué)模型的建立及求解方法；二是深入生產(chǎn)實(shí)際，了解優(yōu)化調(diào)度的各種約束條件，描述各約束條件之間的關(guān)系，使理論與實(shí)際更加緊密地結(jié)合；三是電力市場(chǎng)下開(kāi)展水電與火電、光伏及風(fēng)電等多能源互補(bǔ)研究。防洪調(diào)度領(lǐng)域科技發(fā)展體現(xiàn)的三大趨勢(shì)：一是自然科學(xué)中相關(guān)學(xué)科的深入與綜合，同時(shí)社會(huì)科學(xué)在交叉領(lǐng)域的開(kāi)拓與交融，非工程措施得以加強(qiáng)；二是基于風(fēng)險(xiǎn)的洪水管理得到發(fā)展；三是強(qiáng)化整體論的預(yù)報(bào)集成技術(shù)逐步形成。

4、結(jié)語(yǔ)

對(duì)近年來(lái)水庫(kù)調(diào)度與防洪度汛兩個(gè)方面的專業(yè)發(fā)展方向進(jìn)行回顧和總結(jié)，并結(jié)合當(dāng)前電力改革形勢(shì)和防洪度汛理念進(jìn)行探討，在此基礎(chǔ)上對(duì)今后的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

參考文獻(xiàn)：

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