摘要：

大渡河流域梯級(jí)水電站聯(lián)合調(diào)度受國內(nèi)外普遍關(guān)注。簡(jiǎn)要回顧了大渡河流域梯級(jí)水電站智慧調(diào)度建設(shè)的發(fā)展歷程，系統(tǒng)闡述了“頂層設(shè)計(jì)—基礎(chǔ)研究—體系建設(shè)—能力提升”4個(gè)發(fā)展階段的研究重點(diǎn)和內(nèi)在聯(lián)系，總結(jié)以“精準(zhǔn)預(yù)測(cè)—風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度—協(xié)同控制”為核心業(yè)務(wù)鏈條，提出了包括融合物理機(jī)理和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的徑流預(yù)報(bào)技術(shù)、多重不確定性下水電站群風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度決策技術(shù)、“機(jī)組-閘門”多單元協(xié)同實(shí)時(shí)精準(zhǔn)調(diào)控方法等。并結(jié)合新形勢(shì)下梯級(jí)水電站調(diào)度運(yùn)行面臨的水災(zāi)害防御難度大、調(diào)度運(yùn)用靈活性不足、調(diào)度方式不適用等新挑戰(zhàn)，針對(duì)性地提出了下一步大渡河流域梯級(jí)水電站智慧調(diào)度建設(shè)的工作思路。

關(guān)鍵詞：

智慧調(diào)度建設(shè)； 梯級(jí)水電站； 水文預(yù)報(bào)； 多目標(biāo)優(yōu)化與決策； 大渡河流域

中圖法分類號(hào)：TV697.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2025.03.015

文章編號(hào)：1006-0081（2025）03-0090-06

收稿日期：

2024-04-01

基金項(xiàng)目：

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2019YFE0105200）

作者簡(jiǎn)介：

楊忠偉，男，正高級(jí)工程師，碩士，主要從事電力生產(chǎn)及運(yùn)行管理工作。E-mail：zhongwei.yang.c@ceic.com

通信作者：

牟時(shí)宇，女，碩士，主要從事梯級(jí)水庫調(diào)度工作。E-mail：20047597@ceic.com

引用格式：

楊忠偉，牟時(shí)宇，陳在妮，等.大渡河流域梯級(jí)水電站智慧調(diào)度建設(shè)實(shí)踐

［J］.水利水電快報(bào)，2025，46（3）：90-95，115.

0" 引" 言

梯級(jí)水電站是優(yōu)化流域水資源調(diào)配的重大基礎(chǔ)設(shè)施，其水力、電力聯(lián)系緊密，調(diào)節(jié)庫容相互補(bǔ)償，往往共同承載著流域防洪、發(fā)電、供水、航運(yùn)、生態(tài)等多重任務(wù)，運(yùn)行方式較單個(gè)水電站更為靈活多變，可通過聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度挖掘綜合利用效益［1］。近年來，聚焦梯級(jí)水電站聯(lián)合調(diào)度，國內(nèi)外學(xué)者從流域水文預(yù)報(bào)［2］、多目標(biāo)優(yōu)化與決策［3-5］、水電協(xié)同控制及廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行［6-8］、水風(fēng)光多能互補(bǔ)調(diào)度［9-11］等方面開展了大量的理論研究和技術(shù)探索。王俊等［12］從數(shù)據(jù)底板、規(guī)律機(jī)理、預(yù)報(bào)模型、方法技術(shù)和業(yè)務(wù)平臺(tái)等方面探討了流域水文預(yù)報(bào)關(guān)鍵技術(shù)與研發(fā)前景；王浩等［13］從調(diào)度方式研究、優(yōu)化求解算法、多目標(biāo)分析方法等技術(shù)領(lǐng)域綜述了水庫群調(diào)度研究的發(fā)展歷程和突破性進(jìn)展；紀(jì)昌明等［14］根據(jù)來水不確定性和電網(wǎng)安全約束，提出了能契合實(shí)際需求的梯級(jí)水電站負(fù)荷調(diào)整耦合模型，實(shí)現(xiàn)水調(diào)與電調(diào)的高效融合；聞昕等［15］建立了大規(guī)模風(fēng)光接入背景下電網(wǎng)、梯級(jí)、電站多層級(jí)多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化調(diào)度模型，保證了復(fù)雜水利-電力約束條件下梯級(jí)電站的安全高效運(yùn)行。

鑒于梯級(jí)水電站調(diào)度理論日漸成熟、聯(lián)合調(diào)度范圍進(jìn)一步拓展，國內(nèi)各水電企業(yè)也紛紛開展了梯級(jí)水電站統(tǒng)一調(diào)度探索實(shí)踐［16］。烏江、瀾滄江、金沙江下游和三峽-葛洲壩梯級(jí)電站群陸續(xù)實(shí)施了“調(diào)控一體化”“水電合一”“運(yùn)維合一”等多類型運(yùn)行管理模式［17-19］，流域整體防洪能力、電力保供能力不斷增強(qiáng)，水資源利用水平持續(xù)提升；湖南湘江、沅水和資江開展了跨流域梯級(jí)電站群集中調(diào)控的有益探索［20］，在增發(fā)電量、調(diào)蓄洪水等方面取得了顯著的安全、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

大渡河流域是中國第五大水電基地、長江防洪體系的重要組成部分、四川電力保供骨干支撐電源點(diǎn)、長江上游重要生態(tài)屏障，在沿河兩岸取水用水保障、防洪調(diào)度安全、四川省電力供應(yīng)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有舉足輕重的地位。干流規(guī)劃形成3庫28級(jí)梯級(jí)電站，總裝機(jī)容量2 700萬kW，已投產(chǎn)電站裝機(jī)容量1 744萬kW，約占四川電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)水電裝機(jī)的40%。干流投產(chǎn)電站中只有瀑布溝水電站具有不完全年調(diào)節(jié)能力，猴子巖、長河壩作為季調(diào)節(jié)水庫調(diào)度，流域調(diào)節(jié)庫容總計(jì)57.6億m3，其余11站均為日調(diào)節(jié)或徑流式電站，且上下游銜接緊密，整體調(diào)節(jié)能力較弱。鑒于特殊的地理位置和綜合條件，大渡河流域梯級(jí)水電站調(diào)度運(yùn)行面臨徑流預(yù)報(bào)精度提升難、風(fēng)險(xiǎn)效益均衡難、水位調(diào)控偏差大等難題，工作強(qiáng)度大，控制風(fēng)險(xiǎn)高。

近年來，“云大物移智鏈孿”等新興科技飛速發(fā)展，為進(jìn)一步提高水電調(diào)度決策的高效性和實(shí)用性創(chuàng)造了新的契機(jī)，智慧調(diào)度的概念也在梯級(jí)水電站群調(diào)度中應(yīng)運(yùn)而生。國家能源集團(tuán)大渡河公司主動(dòng)求變，開啟智慧化轉(zhuǎn)型，自2014年開始逐步引入先進(jìn)信息化、數(shù)字化技術(shù)，與長江水利委員會(huì)水文局、四川大學(xué)、河海大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)、高校聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，在業(yè)內(nèi)率先建成了國內(nèi)首套覆蓋水電生產(chǎn)各環(huán)節(jié)、以流域梯級(jí)水電站“一鍵調(diào)”為特色的智慧調(diào)度體系，并不斷地結(jié)合調(diào)度需求變化而創(chuàng)新發(fā)展，顯著提升了流域水災(zāi)害防控能力、綜合發(fā)電效益及調(diào)控智慧化水平，推動(dòng)梯級(jí)水電站逐步從傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)調(diào)度模式向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智慧調(diào)度模式轉(zhuǎn)變。為此，系統(tǒng)梳理了2015年以來大渡河流域梯級(jí)水電站智慧調(diào)度建設(shè)歷程及關(guān)鍵創(chuàng)新性技術(shù)成果，全面總結(jié)了取得的調(diào)度成效，在此基礎(chǔ)上剖析新發(fā)展階段梯級(jí)水電站聯(lián)合調(diào)度面臨的一些新挑戰(zhàn)并探討了未來的發(fā)展方向，旨在為流域梯級(jí)水電站聯(lián)合調(diào)度縱深發(fā)展提供有益經(jīng)驗(yàn)。

1" 大渡河流域梯級(jí)水電站智慧調(diào)度建設(shè)歷程

1.1" 智慧調(diào)度建設(shè)歷程

結(jié)合大渡河流域梯級(jí)水電站調(diào)度業(yè)務(wù)需求的變化，以及氣象水文預(yù)報(bào)、梯級(jí)水電站多目標(biāo)調(diào)度決策、水電實(shí)時(shí)協(xié)同控制等理論技術(shù)的應(yīng)用水平，可將大渡河流域梯級(jí)水電站智慧調(diào)度建設(shè)以來的研究及應(yīng)用過程分為頂層設(shè)計(jì)階段（2015～2016年）、基礎(chǔ)研究階段（2017～2018年） 、體系建設(shè)階段（2019～2021年） 和能力提升階段（2022年至今） 4個(gè)發(fā)展階段。

1.1.1" 頂層設(shè)計(jì)階段

2015年，國家能源集團(tuán)大渡河公司智慧企業(yè)戰(zhàn)略頂層設(shè)計(jì)基本完成，智慧調(diào)度作為四大生產(chǎn)業(yè)務(wù)單元之一開始啟動(dòng)建設(shè)研究。2016年，智慧調(diào)度建設(shè)規(guī)劃方案通過審查，明確了智慧調(diào)度是在梯級(jí)水電站集中控制調(diào)度的基礎(chǔ)上，以“實(shí)時(shí)感知、精準(zhǔn)預(yù)測(cè)、智能調(diào)控”為目標(biāo)，打造集預(yù)測(cè)、管控、決策、評(píng)價(jià)于一體的流域調(diào)控新模式。這一階段主要形成了智慧調(diào)度的理論體系、建設(shè)目標(biāo)和技術(shù)架構(gòu)（圖1），解決了智慧調(diào)度“是什么”的問題，為后期持續(xù)的基礎(chǔ)創(chuàng)新和技術(shù)探索奠定了發(fā)展方向。

1.1.2" 基礎(chǔ)研究階段

2017～2018年，圍繞監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、水庫調(diào)度、運(yùn)行控制等業(yè)務(wù)領(lǐng)域，引入多源數(shù)值降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品，逐步開展實(shí)時(shí)洪水概率預(yù)報(bào)和梯級(jí)防洪、發(fā)電調(diào)度策略研究，建成國內(nèi)首家大型流域梯級(jí)電站經(jīng)濟(jì)調(diào)度系統(tǒng)——大渡河瀑布溝、深溪溝、枕頭壩三站經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制（Economic Dispatch Control，EDC）投入運(yùn)行，開創(chuàng)了國內(nèi)大型流域梯級(jí)電站實(shí)時(shí)負(fù)荷動(dòng)態(tài)調(diào)控新模式。這一階段主要聚焦基礎(chǔ)研究，在數(shù)據(jù)要素感知和信息監(jiān)視、預(yù)報(bào)調(diào)度模型開發(fā)、實(shí)時(shí)操控策略方面進(jìn)行了積極探索，為業(yè)務(wù)流程的自動(dòng)化及系統(tǒng)化應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.1.3" 體系建設(shè)階段

2019～2021年，智慧調(diào)度核心體系“一鍵調(diào)”技術(shù)體系全面建成，基本形成“實(shí)時(shí)、短期、中長期”多尺度多模式預(yù)報(bào)調(diào)度業(yè)務(wù)鏈條，建成覆蓋水電生產(chǎn)全過程的一體化調(diào)度決策支持平臺(tái)。期間發(fā)布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 2466-2021《梯級(jí)水電廠智慧調(diào)度技術(shù)導(dǎo)則》，出版專著《流域水電智慧調(diào)度——大渡河探索與實(shí)踐》。這一階段感知要素不斷豐富，通過數(shù)源引入和增設(shè)新型野外遙測(cè)站點(diǎn)，增加土壤含水率、空氣濕度、水溫、水pH值等基礎(chǔ)水情信息；同時(shí)建立電力市場(chǎng)信息數(shù)據(jù)庫，解析電力市場(chǎng)結(jié)構(gòu)特征，挖掘各類電源電力變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息的全面感知、分析和預(yù)警。流域水文預(yù)報(bào)技術(shù)迅速發(fā)展，預(yù)報(bào)范圍從上游天然斷面延展到全流域、干支流重要控制站；預(yù)報(bào)模式從傳統(tǒng)單物理模型豐富至融雪期、豐枯轉(zhuǎn)段期、大洪水期模型自適應(yīng)匹配切換；預(yù)見期從未來10 d逐日延長至未來12月逐月。調(diào)度技術(shù)創(chuàng)新突破，摸索形成一套多模式、多時(shí)間尺度的梯級(jí)水電站優(yōu)化調(diào)度決策模型簇，智能生成風(fēng)險(xiǎn)和效益均衡的水位控制和發(fā)電策略。平臺(tái)功能不斷拓展，實(shí)現(xiàn)發(fā)電管理人機(jī)交互會(huì)商。這一階段主要聚焦體系建設(shè)，通過系統(tǒng)的互聯(lián)互通，將線下業(yè)務(wù)變?yōu)榫€上場(chǎng)景。

1.1.4" 能力提升階段

經(jīng)過逐層次、漸進(jìn)式、分階段持續(xù)建設(shè)，智慧調(diào)度初具體系，在流域水文預(yù)報(bào)、防洪發(fā)電調(diào)度、負(fù)荷調(diào)整等方面取得了突出的成績，但仍存在部分弱項(xiàng)。2022年以來，聚焦重點(diǎn)領(lǐng)域，持續(xù)攻關(guān)提升調(diào)度精細(xì)化水平。開展陸空多源降水?dāng)?shù)據(jù)融合研究，解決流域上游雙江口以上區(qū)域遙測(cè)站稀疏、實(shí)況降雨捕捉不準(zhǔn)的問題；開展流域梯級(jí)電站最小下泄流量協(xié)調(diào)及保障措施研究，解決最小下泄流量不協(xié)調(diào)、夜間負(fù)荷低谷時(shí)段最小下泄流量滿足難度大等問題；啟動(dòng)大渡河梯級(jí)電站聯(lián)合生態(tài)調(diào)度研究，編制促進(jìn)不同產(chǎn)卵類型魚類自然繁殖的聯(lián)合水庫生態(tài)調(diào)度方案，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)電站生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一；建成國內(nèi)首個(gè)梯級(jí)水電站機(jī)組閘門協(xié)同調(diào)度平臺(tái)，解決中游梯級(jí)電站水位波動(dòng)幅度大，泄洪閘門操作頻繁等難題；投入一鍵順控、信號(hào)智能監(jiān)視關(guān)鍵技術(shù)成果，提高對(duì)外調(diào)度業(yè)務(wù)聯(lián)系、信號(hào)人工監(jiān)視效率。這一階段側(cè)重于調(diào)度業(yè)務(wù)能力提升，主動(dòng)適應(yīng)新一輪能源革命所帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，智慧調(diào)度體系得以進(jìn)一步擴(kuò)充和發(fā)展。

1.2" 智慧調(diào)度發(fā)展特點(diǎn)和主要特征

回顧大渡河流域梯級(jí)水電站智慧調(diào)度建設(shè)歷程，其發(fā)展特點(diǎn)可歸納為“由點(diǎn)到面，由粗到細(xì)”。建設(shè)的深度和廣度不斷拓展，精細(xì)化水平逐步提升。調(diào)度對(duì)象從單站調(diào)度向梯級(jí)水電站聯(lián)合調(diào)度轉(zhuǎn)變，調(diào)度目標(biāo)從以防洪、發(fā)電為主向蓄水、水資源、生態(tài)等多目標(biāo)拓展。

與目前水電調(diào)度的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化建設(shè)相比，智慧調(diào)度的主要特征可歸納為“互聯(lián)互通，人機(jī)協(xié)同，自主學(xué)習(xí)，智能決策”。智慧調(diào)度以多源數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)模型為核心、以可視化綜合會(huì)商平臺(tái)為載體，通過設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與系統(tǒng)、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的連接，實(shí)現(xiàn)氣象、水情、工情、設(shè)備、防洪、發(fā)電、市場(chǎng)、航運(yùn)等調(diào)度數(shù)據(jù)的自由流動(dòng)與實(shí)時(shí)共享；通過人、設(shè)備、系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜調(diào)度環(huán)境下的高效決策與協(xié)同控制；通過水情氣象預(yù)報(bào)、復(fù)雜調(diào)度過程中的大數(shù)據(jù)挖掘與深度學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)模型參數(shù)的自率定，調(diào)度方案的自優(yōu)化；通過調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)的自動(dòng)識(shí)別、調(diào)度方案的自動(dòng)迭代，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜調(diào)度過程的自主優(yōu)化。建設(shè)過程中形成的一大批專業(yè)化算法模型，通過組件化開發(fā)，流程化搭建，可進(jìn)一步拓展推廣至其他流域水電站。

2" 關(guān)鍵技術(shù)成果

結(jié)合大渡河流域梯級(jí)水電站智慧調(diào)度建設(shè)與發(fā)展歷程，依托國家重大基礎(chǔ)科技研究及各類重大工程項(xiàng)目，以“精準(zhǔn)預(yù)測(cè)—風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度—協(xié)同控制”為核心業(yè)務(wù)鏈條，構(gòu)建了集融合物理機(jī)理和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的徑流預(yù)報(bào)、多重不確定性下水電站群風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度決策、“機(jī)組-閘門”多單元協(xié)同實(shí)時(shí)精準(zhǔn)調(diào)控3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)為一體的梯級(jí)水電站智慧調(diào)度技術(shù)支撐體系（圖2），有效解決了徑流預(yù)報(bào)精度低、風(fēng)險(xiǎn)效益均衡難、水位調(diào)控偏差大等關(guān)鍵難題。

2.1" 融合物理機(jī)理和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的徑流預(yù)報(bào)技術(shù)

大渡河流域位于青藏高原東南邊緣向四川盆地西部的過渡地帶，大尺度天氣系統(tǒng)復(fù)雜多變，中小尺度局地對(duì)流暴雨特征顯著。受獨(dú)特地理位置和復(fù)雜天氣系統(tǒng)的共同影響，徑流年內(nèi)、年際變化大，洪水組成復(fù)雜多樣，徑流的預(yù)報(bào)值和實(shí)際值往往存在較大的偏差。

針對(duì)徑流預(yù)報(bào)精度低的難題，研究提煉出融合物理機(jī)理和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的徑流預(yù)報(bào)技術(shù)。識(shí)別流域的水汽來源和復(fù)雜徑流機(jī)制背后的成因，揭示不同氣象因子對(duì)流域徑流時(shí)空變化的影響機(jī)制，建立了集“預(yù)報(bào)因子實(shí)時(shí)篩選-模型交叉驗(yàn)證-參數(shù)自動(dòng)尋優(yōu)-動(dòng)態(tài)建?！睘楹诵募夹g(shù)鏈條的中長期徑流預(yù)報(bào)模型［21］。針對(duì)傳統(tǒng)水文預(yù)報(bào)在過程描述、數(shù)據(jù)挖掘等方面的不足，從機(jī)理上分析了枯期、汛期、枯汛轉(zhuǎn)換等不同時(shí)期的產(chǎn)匯流機(jī)制和徑流主要影響因素，從數(shù)據(jù)上建立了多預(yù)報(bào)因子時(shí)空高效降維算法以及相似性樣本搜索識(shí)別方法，提出了基于多因素相似性的徑流滾動(dòng)預(yù)報(bào)模型和方案［22］（圖3）。提出了考慮暴雨中心、洪水量級(jí)、漲水段、落水段等物理過程的預(yù)報(bào)誤差分布智能識(shí)別方法，從模型的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、輸入等方面開展不確定性溯源分析，研發(fā)了多因素不確定性聯(lián)合降低控制技術(shù)，建立了實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)誤差校正方法［23］。通過氣象與水情耦合、機(jī)理分析與數(shù)據(jù)挖掘融合、不確定性控制等方面的創(chuàng)新，周平均預(yù)報(bào)精度達(dá)到了93%以上。

2.2" 多重不確定性下水電站群風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度決策技術(shù)

大渡河流域梯級(jí)水電站級(jí)數(shù)多、調(diào)節(jié)性能差、流量傳播時(shí)間短，電網(wǎng)潮流約束復(fù)雜，局部送出受阻，各類風(fēng)險(xiǎn)要素點(diǎn)多面廣、相互交織，多目標(biāo)調(diào)度決策十分困難。

為平衡流域風(fēng)險(xiǎn)和效益，需發(fā)展多重不確定性下水電站群風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度決策技術(shù)。通過模擬不同調(diào)度決策方案下流域關(guān)鍵斷面水位、洪峰、峰現(xiàn)時(shí)間等風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)響應(yīng)變化，揭示了關(guān)鍵斷面風(fēng)險(xiǎn)量級(jí)的時(shí)程演化特征以及上下游風(fēng)險(xiǎn)聯(lián)動(dòng)、分解、置換的空間遷移規(guī)律，量化不同調(diào)度方案下系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空演變過程。建立梯級(jí)電站中長期、短期多尺度調(diào)度決策互饋滾動(dòng)機(jī)制，提出防洪、發(fā)電、蓄水等多模式自適應(yīng)匹配技術(shù)［3］（圖4），智能生成風(fēng)險(xiǎn)和效益均衡的水庫水位動(dòng)態(tài)控制和靈活調(diào)整策略，解決了各類來水、發(fā)電等變化因素影響下水位“控多少”的問題，確保大壩工程安全的前提下提高梯級(jí)電站調(diào)度運(yùn)行綜合效益。該技術(shù)有效支撐大渡河2020年“8·18”超百年一遇洪水防洪調(diào)度及2022年百年一遇干旱蓄水調(diào)度，為防洪減災(zāi)、抗旱保供提供了重要決策支持。

2.3" “機(jī)組-閘門”多單元協(xié)同實(shí)時(shí)精準(zhǔn)調(diào)控技術(shù)

高強(qiáng)度調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)下，水電站群負(fù)荷變化劇烈，易引起上下游水位波動(dòng)或失穩(wěn)。尤其對(duì)于水位變化更為敏感的日調(diào)節(jié)電站，時(shí)常面臨水庫拉空或水位超限風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)控難度極大。

針對(duì)上述難題，構(gòu)建梯級(jí)電站群“機(jī)組-閘門”多單元協(xié)同實(shí)時(shí)精準(zhǔn)調(diào)控技術(shù)（圖5），將基于EDC系統(tǒng)的機(jī)組發(fā)電“一鍵調(diào)”擴(kuò)展至面向水電協(xié)同的機(jī)組-閘門多工程單元“一鍵調(diào)”。15 min尺度上，滾動(dòng)生成匹配水位平穩(wěn)、出庫平穩(wěn)、少調(diào)閘門等實(shí)際運(yùn)行需求的閘門控制策略，解決了閘門操作頻繁問題；5 min尺度上，建立上下游電站負(fù)荷、閘門開度、傳播時(shí)間等因素與下游電站壩前水位的關(guān)聯(lián)響應(yīng)關(guān)系，構(gòu)建以水位平穩(wěn)為目標(biāo)的梯級(jí)電站站間電量分配模型，解決了徑流式電站水位精準(zhǔn)、平穩(wěn)控制問題；實(shí)時(shí)尺度上，建立站間、站內(nèi)負(fù)荷分配模型，靈活調(diào)整梯級(jí)各電站實(shí)時(shí)負(fù)荷值，減少機(jī)組穿越振動(dòng)區(qū)和啟停機(jī)的次數(shù)，解決了機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行問題［24］。在保障流域安全、提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，減輕了調(diào)度人員的工作壓力，提高了調(diào)度決策科學(xué)化水平。

3" 智慧調(diào)度建設(shè)成效

梯級(jí)水電站智慧調(diào)度技術(shù)的成功應(yīng)用，大大促進(jìn)了現(xiàn)代信息技術(shù)和傳統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)的深度融合，為流域梯級(jí)電站群防洪安全與能源供應(yīng)提供強(qiáng)大、可靠、穩(wěn)定的技術(shù)保障，對(duì)于流域梯級(jí)水電站保障安全和提升經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平具有科學(xué)實(shí)踐意義和示范效應(yīng)。

（1） 提升了水災(zāi)害防控和應(yīng)對(duì)能力。2020～2024年，大渡河流域成功應(yīng)對(duì)洪災(zāi)8次，大幅減輕了大渡河及下游岷江，乃至長江中下游防洪壓力，避免或減少洪災(zāi)損失約12億元。尤其是在2020年“8·18”超百年一遇洪水中，積極發(fā)揮瀑布溝等水庫的調(diào)蓄、攔洪、削峰作用，提前精準(zhǔn)預(yù)報(bào)，通過爭(zhēng)取加大發(fā)電計(jì)劃、預(yù)泄洪水等措施預(yù)留庫容，攔蓄洪水4.53億m3，將下游峨邊、銅街子等關(guān)鍵斷面超百年一遇洪水降為五年一遇常年洪水，削峰率80.4%，保障了成昆鐵路、樂山城區(qū)等重要對(duì)象防洪安全。有效抗擊2022年近百年一遇干旱，增加保供電量近20億kW·h，有力發(fā)揮了四川電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的骨干支撐作用。

（2） 提升了洪水資源化利用水平和綜合發(fā)電效益。2020～2024年，通過準(zhǔn)確把握和動(dòng)態(tài)調(diào)整電站群蓄水、泄洪等調(diào)度運(yùn)用策略，流域梯級(jí)電站群水能利用率提高至97.5%，增加發(fā)電量30億kW·h，2020年發(fā)電量突破設(shè)計(jì)能力4%。通過增發(fā)清潔水電，每年節(jié)約標(biāo)煤約25萬t，減少二氧化碳等溫室氣體排放70萬t，減少煙塵等致霾物排放0.27萬t。

（3） 提升了實(shí)時(shí)調(diào)控精度和智慧化水平。每年減少大渡河流域梯級(jí)電站負(fù)荷人工調(diào)節(jié)次數(shù)3 萬次以上，閘門調(diào)整次數(shù)由每年2萬次以上降低至8 000次以內(nèi)，調(diào)控難度最大的日調(diào)節(jié)電站水位偏差由14 cm以上降低至5 cm以內(nèi)，大幅減輕調(diào)度人員的壓力和風(fēng)險(xiǎn)。相關(guān)研究成果推動(dòng)了水災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警、水電站群風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度決策、機(jī)組閘門協(xié)同調(diào)控技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，帶動(dòng)了調(diào)度管理模式的革新，國能大渡河流域水電開發(fā)有限公司被中國水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)和中國大壩工程學(xué)會(huì)授予“梯級(jí)水電站群智能運(yùn)行創(chuàng)新實(shí)踐基地”，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和創(chuàng)新示范效應(yīng)。

4" 挑戰(zhàn)與展望

通過多年創(chuàng)新實(shí)踐，大渡河流域梯級(jí)水電站智慧調(diào)度體系建設(shè)日趨完善，在流域水庫聯(lián)合調(diào)度、多業(yè)主補(bǔ)水聯(lián)合調(diào)度、洪水資源化利用、最小下泄流量協(xié)調(diào)及保障等方面取得了顯著效益。但隨著新發(fā)展形勢(shì)下梯級(jí)運(yùn)行調(diào)度需求的變化，大渡河流域梯級(jí)水電站智慧調(diào)度建設(shè)面臨新挑戰(zhàn)。

4.1" 氣候變化條件下水災(zāi)害防御難度大

近年來，極端天氣高發(fā)頻發(fā)易發(fā)，汛旱情趨勢(shì)復(fù)雜多變，旱澇急轉(zhuǎn)、旱澇并存日趨常態(tài)。大渡河流域地處青衣江暴雨區(qū)及龍門山、鮮水河、安寧河三大斷裂帶，調(diào)度運(yùn)行面臨洪水、干旱、地震、滑坡等高風(fēng)險(xiǎn)多災(zāi)種疊加威脅。流域眾多的防汛薄弱環(huán)節(jié)、各地方日漸多元化的實(shí)時(shí)調(diào)度訴求為梯級(jí)水電站防洪、發(fā)電調(diào)度帶來更多限制條件和安全挑戰(zhàn)。下一步，需繼續(xù)深入研究面向復(fù)雜多災(zāi)環(huán)境的梯級(jí)水電站聯(lián)合調(diào)度支撐技術(shù)，健全多源氣象水情數(shù)據(jù)感知體系建設(shè)，強(qiáng)化流域極端氣候水文事件預(yù)測(cè)預(yù)警體系，綜合提升梯級(jí)水電站防災(zāi)減災(zāi)調(diào)度能力。

4.2" 梯級(jí)水電站聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用靈活性不足

目前，大渡河流域已形成以瀑布溝水庫為核心的水工程體系，充分發(fā)揮對(duì)大渡河流域乃至川渝河段及長江中下游地區(qū)的防洪作用。但隨著雙江口水電站工程的建設(shè)和引大濟(jì)岷工程的開展，流域防洪運(yùn)用的邊界條件正發(fā)生深刻變化，需進(jìn)一步開展梯級(jí)水庫聯(lián)合防洪調(diào)度研究，在不同來水情況下合理分配梯級(jí)水庫防洪庫容，根據(jù)洪水發(fā)展形勢(shì)協(xié)調(diào)防洪庫容的預(yù)留量、使用量、釋放量，提高梯級(jí)水庫汛期聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用靈活性，拓展水資源高效利用空間。且隨著防洪庫容增加，梯級(jí)水庫待蓄水量進(jìn)一步增加，需進(jìn)一步優(yōu)化蓄水時(shí)機(jī)、蓄水次序，兼顧防洪任務(wù)與蓄水效益，避免出現(xiàn)缺電與棄水并存困局。

4.3" 面向單一水電系統(tǒng)的調(diào)度方式面臨挑戰(zhàn)

當(dāng)前，中國以“雙碳”目標(biāo)為導(dǎo)向，可再生能源高質(zhì)量發(fā)展進(jìn)入新階段，在能源轉(zhuǎn)型的背景下，水電功能定位由傳統(tǒng)的電量供應(yīng)為主轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏抗?yīng)與電力調(diào)節(jié)并重。水風(fēng)光多能互補(bǔ)改變了梯級(jí)水電站群運(yùn)行的邊界條件，同時(shí)增加了新能源并網(wǎng)需求，使得水電耦合關(guān)系更加復(fù)雜，導(dǎo)致傳統(tǒng)水電站水庫調(diào)度理論的適用性受到挑戰(zhàn)。2021年，大渡河流域被納入四川省水光互補(bǔ)可再生能源綜合開發(fā)基地，新能源總規(guī)劃裝機(jī)規(guī)模2 284.5萬kW?！笆奈濉逼陂g將首先實(shí)現(xiàn)455萬kW接入流域梯級(jí)水電站。下一步，將結(jié)合流域風(fēng)光建設(shè)規(guī)劃，啟動(dòng)瀑布溝及以下梯級(jí)電站水光互補(bǔ)調(diào)度研究，統(tǒng)籌水風(fēng)光清潔能源基地送出線路規(guī)劃、建設(shè)與擴(kuò)容工作，以適應(yīng)流域新能源基地建設(shè)需求，最大限度地挖掘和發(fā)揮水風(fēng)光統(tǒng)合潛力和優(yōu)勢(shì)。

5" 結(jié)" 語

本文系統(tǒng)梳理了大渡河流域梯級(jí)水電站智慧調(diào)度4個(gè)發(fā)展階段的特點(diǎn)及關(guān)鍵支撐技術(shù)體系，在此基礎(chǔ)上剖析新發(fā)展階段梯級(jí)水電站聯(lián)合調(diào)度面臨的新挑戰(zhàn)并提出應(yīng)對(duì)措施，旨在為流域梯級(jí)水電站防洪、發(fā)電、航運(yùn)、生態(tài)等綜合效益的發(fā)揮提供有益經(jīng)驗(yàn)。

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（

編輯：李" 晗

）

Practice on intelligent dispatch construction of cascade hydropower stations in Dadu River Basin

YANG Zhongwei，MOU Shiyu，CHEN Zaini，QU Tian

（Dadu River Hydropower Development Co.，Ltd.，Chengdu 610041，China）

Abstract： The dispatch of cascade hydropower stations in Dadu River Basin receives attention both domestically and internationally.We briefly reviewed the development process of intelligent dispatch construction of cascade hydropower stations in Dadu River Basin，systematically expounded the research focus and internal relations of four development stages of top-level design-basic research-system construction-capacity improvement，and summarized the core business chain of accurate forecasting-risk dispatch-collaborative control.The key technologies and innovative achievements included physical mechanism and data-driven runoff forecasting technology，risk scheduling decision-making technology of cascade hydropower stations under multiple uncertainties，and unit-gate multi-unit coordination real-time precision control method.Combined with the new challenges faced by the dispatch of cascade hydropower stations under new development situation，such as the difficulty of water disaster prevention，insufficient flexibility of scheduling，and the inapplicability of scheduling methods，this paper put forward the next step working ideas of intelligent dispatch construction of cascade hydropower stations in Dadu River Basin.

Key words：

intelligent dispatch construction； cascade hydropower stations； hydrological forecasting； multi-objective optimization and decision-making； Dadu River Basin