張海榮，姚華明，鮑正風(fēng)，湯正陽，華小軍，張東杰

(中國長江電力股份有限公司 智慧長江與水電科學(xué)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 宜昌 443133)

1 研究背景

長江上游干支流是中國水資源配置的戰(zhàn)略水源地和西電東送工程的重要水電基地，流域內(nèi)規(guī)劃建設(shè)了眾多控制性水庫，隨著相關(guān)水庫群的建成投運(yùn)，舉世矚目的跨流域大規(guī)模混聯(lián)水庫群格局正逐漸形成。近年來，隨著長江經(jīng)濟(jì)帶“共抓大保護(hù)，不搞大開發(fā)”戰(zhàn)略的實(shí)施，如何充分利用現(xiàn)有水庫群格局，進(jìn)一步優(yōu)化水資源配置，深入挖掘聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度潛力，已成為未來一段時(shí)期長江流域乃至我國的水電發(fā)展方向。

目前，隨著西南水電基地開發(fā)持續(xù)推進(jìn)，雅礱江、金沙江中游(簡稱“金中”)與金沙江下游(簡稱“金下”)規(guī)劃建設(shè)了眾多梯級(jí)電站，流域概況與電站拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分別如圖1和圖2所示，3個(gè)子流域梯級(jí)電站裝機(jī)容量達(dá)9 389萬kW，而金下梯級(jí)電站的裝機(jī)容量占比接近一半。

圖1 雅礱江、金中與金下梯級(jí)電站分布Fig.1 Distribution of cascade hydropower stations onYalong River and the middle and downstreamof Jinsha River

圖2 雅礱江、金中與金下梯級(jí)電站拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.2 Topological structure of cascade hydropowerstations on Yalong River and the middle and downstreamof Jinsha River

在調(diào)度運(yùn)行中，這些控制性水庫分屬不同業(yè)主，調(diào)節(jié)能力和調(diào)度功能各異，調(diào)度目標(biāo)多樣，約束條件眾多且相互耦合，導(dǎo)致其聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度十分復(fù)雜[1]。從本領(lǐng)域的研究特點(diǎn)出發(fā)，可以總結(jié)出水庫群聯(lián)合調(diào)度主要有以下3點(diǎn)關(guān)鍵：一是根據(jù)求解問題，建立相應(yīng)的調(diào)度模型；二是模型的求解方法研究；三是調(diào)度規(guī)則的提取及應(yīng)用。本文主要從模型建立、求解算法兩方面進(jìn)行研究。

水庫群聯(lián)合調(diào)度是一個(gè)多層次問題，在建模中需要考慮發(fā)電、防洪、生態(tài)以及供水等各個(gè)方面，學(xué)者們以調(diào)度目標(biāo)的數(shù)學(xué)表現(xiàn)形式為切入點(diǎn)，對(duì)流域徑流變化規(guī)律、水庫運(yùn)行規(guī)程、各調(diào)度目標(biāo)之間的博弈關(guān)系等方面進(jìn)行深入研究，建立了眾多兼顧防洪、發(fā)電、航運(yùn)等多方面效益的庫群調(diào)度模型，為實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)水資源的合理分配與綜合利用打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)[2-3]。針對(duì)水庫群多目標(biāo)聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度問題，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量研究，如Wu等[4]提出了一種能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)電水頭和發(fā)電水量的發(fā)電策略，并構(gòu)建了綜合考慮耗水率和發(fā)電量的調(diào)度模型，為實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用奠定了重要的理論基礎(chǔ)；艾學(xué)山等[5]綜合考慮發(fā)電、灌溉和生態(tài)效益，建立了水庫多目標(biāo)調(diào)度模型，為水庫管理者提供了重要參考；紀(jì)昌明等[6]根據(jù)蓄能最大與發(fā)電最大的目標(biāo)，考慮滯時(shí)、后效性等因素，提出了能契合實(shí)際需求的梯級(jí)水庫短期優(yōu)化調(diào)度模型；唐勇等[7]為解決不同主體間共用同一庫水的協(xié)同調(diào)度和發(fā)電效益問題，構(gòu)建了基于不同主體約束條件下總發(fā)電量最大的中長期優(yōu)化調(diào)度模型，并首次引入借-還電量的運(yùn)行模式，完成了“一庫兩廠”的短期協(xié)同調(diào)度的目標(biāo)。

針對(duì)大型水庫群的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度求解問題，國內(nèi)外相關(guān)專家學(xué)者利用離散微分動(dòng)態(tài)規(guī)劃(Discrete Differential Dynamic Programming, DDDP)等常規(guī)算法、粒子群優(yōu)化算法等智能優(yōu)化算法以及大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)算法(Large-scale System Decomposition-Coordination, LSSDC)等多種方法開展了深入研究[8-12]。謝新民等[13]根據(jù)大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)和模糊數(shù)學(xué)理論，在水電站群模糊優(yōu)化調(diào)度模型基礎(chǔ)上，提出了目標(biāo)協(xié)調(diào)-模糊規(guī)劃法求解模型；黃草等[14]以長江上游大型水庫群多目標(biāo)調(diào)度問題為背景，引入優(yōu)化窗口和滑動(dòng)距離兩個(gè)概念，提出了高求解效率的擴(kuò)展型逐步優(yōu)化算法，對(duì)涵蓋發(fā)電、河道供水與用水等目標(biāo)的非線性優(yōu)化調(diào)度模型進(jìn)行了求解；王麗萍等[15]用均勻設(shè)計(jì)法和混沌序列，改進(jìn)了和聲搜索算法，提高了梯級(jí)水庫群發(fā)電優(yōu)化調(diào)度模型的求解效率。研究表明，綜合大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)和離散微分動(dòng)態(tài)規(guī)劃的混合算法[16-18]，能顯著縮短優(yōu)化時(shí)間并提高優(yōu)化效果，有效解決大規(guī)模水電站的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度問題，在眾多方法中表現(xiàn)突出[19-20]。

本文圍繞長江上游大型水電基地建設(shè)背景下，金中、雅礱江梯級(jí)水庫與金下梯級(jí)水庫等大規(guī)模水庫群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度所面臨的技術(shù)難題，研究防洪、發(fā)電、航運(yùn)、供水等綜合需求下大規(guī)模水庫群聯(lián)合調(diào)度建模理論，應(yīng)用改進(jìn)的LSSDC-DDDP混合優(yōu)化方法進(jìn)行模型求解，以實(shí)現(xiàn)水庫群發(fā)電效益最大化。研究工作對(duì)落實(shí)國家節(jié)能減排戰(zhàn)略、貫徹最嚴(yán)格水資源制度以及推進(jìn)長江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)具有重要理論意義，對(duì)探索長江上游水庫群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模式、進(jìn)一步提高長江流域水資源利用率具有重要的工程實(shí)用價(jià)值。

2 大規(guī)模水庫群聯(lián)合發(fā)電調(diào)度建模及求解

2.1 水庫群聯(lián)合發(fā)電調(diào)度建模

水庫群發(fā)電量最大目標(biāo)可定義如下，即

(1)

式中：M為梯級(jí)水庫數(shù)量；T為調(diào)度時(shí)段數(shù)量；A為梯級(jí)水庫的出力系數(shù)；H為水庫的發(fā)電水頭；q為水庫的發(fā)電流量；Δt為調(diào)度時(shí)段間隔。

水庫群的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度需要滿足多種運(yùn)行約束和物理約束，如最大最小水位約束、最大最小下泄流量約束、最大最小時(shí)段出力約束、水力聯(lián)系方程約束等，具體表示如下：

運(yùn)行水位約束,即

(2)

下泄流量約束,即

(3)

時(shí)段出力約束,即

(4)

水力聯(lián)系方程,即

(5)

水量平衡方程,即

Vij+1=Vij+(Iij-Qij)Δt；

(6)

棄水流量方程,即

qij+Sij=Qij；

(7)

水庫初始庫容和末庫容約束,即

(8)

式中：Zmin和Zmax分別為最低水位和最高水位；Qmin和Qmax分別為最小下泄流量和最大下泄流量；Nmin和Nmax分別為最小出力和最大出力；Vbegin和Vend分別為水庫的初末庫容；Ωi為第i個(gè)水庫的所有直接上游水庫集合；V為庫容；I為入庫流量；B為區(qū)間徑流；Q為下泄流量；S為棄水流量。

水庫群調(diào)度面臨防洪、發(fā)電、航運(yùn)、供水等眾多需求，本文依據(jù)各水庫調(diào)度圖，通過制定最高、最低運(yùn)行水位，考慮水庫防洪風(fēng)險(xiǎn)，將航運(yùn)、供水等需求通過最小下泄流量進(jìn)行約束，使水庫群的綜合效益得以發(fā)揮。

2.2 混合優(yōu)化高效求解

研究采用大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)與離散微分動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法進(jìn)行水庫群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型求解。

DDDP是一種改進(jìn)的動(dòng)態(tài)規(guī)劃類方法，通過迭代計(jì)算降低計(jì)算維度。它由一個(gè)滿足一系列特定的初始和最終條件的初始試驗(yàn)軌跡開始，并在這個(gè)試驗(yàn)軌跡的某一定鄰域內(nèi)(稱為“廊道”)將狀態(tài)離散化，然后用動(dòng)態(tài)規(guī)劃遞推方程，在各離散狀態(tài)間尋找一個(gè)改善軌跡，在此基礎(chǔ)上，重復(fù)上述計(jì)算，逐步縮小“廊道”尺寸，當(dāng)縮小到一定程度，且水電站效益不再增加或軌跡變化在規(guī)定范圍內(nèi)，則認(rèn)為尋找到了最優(yōu)軌跡。大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)的基本思想是對(duì)大系統(tǒng)進(jìn)行解耦，將其分解成若干相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)，形成遞階結(jié)構(gòu)，并分別尋求各子系統(tǒng)的最優(yōu)解，實(shí)現(xiàn)局部優(yōu)化，該層稱為系統(tǒng)分解層；再根據(jù)總目標(biāo)和總?cè)蝿?wù)，使各子系統(tǒng)之間通過耦合變量相互協(xié)調(diào)，達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的全部最優(yōu)，該層稱為系統(tǒng)協(xié)調(diào)層。該方法一般通過兩層之間不斷進(jìn)行信息交換，反復(fù)迭代以滿足全系統(tǒng)最優(yōu)[21]。在水庫群聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)中，通過引入?yún)f(xié)調(diào)因子對(duì)庫群進(jìn)行解耦，將庫群劃分為若干水庫，進(jìn)而獲得各水庫的優(yōu)化模型。

具體求解步驟如下： 首先， 把水庫群系統(tǒng)分解為一系列獨(dú)立的以水庫為單位的子系統(tǒng)； 然后， 利用改進(jìn)的離散微分動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化求解； 最后， 根據(jù)協(xié)調(diào)因子對(duì)各子系統(tǒng)的優(yōu)化方向進(jìn)行協(xié)調(diào)。 定義以下變量：k為水庫遍歷變量；kmax為水庫總數(shù)；kq為水庫群系統(tǒng)的迭代變量；kqmax為水庫群系統(tǒng)的最大迭代次數(shù)；i為水庫子系統(tǒng)的迭代變量；imax為水庫子系統(tǒng)的最大迭代次數(shù)； ΔE為最近兩次迭代過程中水庫群系統(tǒng)總發(fā)電量的差值；ε為總發(fā)電量收斂閾值。 詳細(xì)流程如下(流程見圖3)：

圖3 大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)與離散微分動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法求解步驟Fig.3 Solving steps of large-scale system decompositioncoordination and discrete differential dynamicprogramming method

Step 1：初始化。根據(jù)水庫群拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定計(jì)算順序，獲取相關(guān)約束、最大進(jìn)化代數(shù)和收斂閾值等計(jì)算條件。

Step 2：生成水庫群初始解。根據(jù)來水和水庫運(yùn)行要求，得到約束空間，隨機(jī)生成初始解；此時(shí)kq=1。

Step 3：計(jì)算水庫間協(xié)調(diào)因子。根據(jù)水庫群前一代運(yùn)行結(jié)果，利用相對(duì)水頭系數(shù)的方法，確定當(dāng)前代各水庫的協(xié)調(diào)因子。

Step 4：水庫初始化。確定各水庫優(yōu)化計(jì)算的基本參數(shù)；此時(shí)k=1。

Step 5：DDDP初始化。確定離散微分動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法的基本參數(shù)；此時(shí)i=1。

Step 6：確定當(dāng)前尋優(yōu)廊道。利用前幾代進(jìn)化結(jié)果，根據(jù)自適應(yīng)偏廊道技術(shù)，得到當(dāng)前代各水庫的尋優(yōu)廊道。

Step 7：優(yōu)化第k個(gè)水庫。根據(jù)已知的各水庫協(xié)調(diào)因子和尋優(yōu)廊道，結(jié)合各水庫間的水力聯(lián)系，依次利用DDDP算法獲取各水庫局部最優(yōu)解。

Step 8：DDDP優(yōu)化判斷。如果i≤imax，i=i+1轉(zhuǎn)至Step 6；否則，繼續(xù)下一步。

Step 9：水庫優(yōu)化判斷。如果當(dāng)前k≤kmax，k=k+1轉(zhuǎn)至Step 5；否則，繼續(xù)下一步。

Step 10：水庫群系統(tǒng)優(yōu)化判斷。根據(jù)進(jìn)化代數(shù)和當(dāng)前計(jì)算結(jié)果，確定是否繼續(xù)優(yōu)化。若kq≤kqmax或ΔE>ε，則kq=kq+1轉(zhuǎn)至Step 3；否則，繼續(xù)下一步。

Step 11：結(jié)束。終止水庫群系統(tǒng)優(yōu)化過程，并輸出最優(yōu)解[17]。

3 金中、雅礱江梯級(jí)水庫與金下梯級(jí)水庫聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度潛力分析

3.1 長系列聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度結(jié)果分析

根據(jù)金中、雅礱江梯級(jí)水庫與金下梯級(jí)水庫1956—2010年長系列還原實(shí)測徑流資料，采用DDDP算法尋求各水庫單獨(dú)調(diào)度情形下，金中、雅礱江梯級(jí)水庫與金下梯級(jí)水庫最大發(fā)電量，同時(shí)，運(yùn)用LSSDC-DDDP混合算法進(jìn)行金中、雅礱江梯級(jí)水庫與金下梯級(jí)水庫聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度，得到金中、雅礱江、金下梯級(jí)水庫單獨(dú)調(diào)度與聯(lián)合調(diào)度發(fā)電量對(duì)比，如圖4所示。

圖4 金中、雅礱江、金下梯級(jí)水庫單獨(dú)調(diào)度與聯(lián)合調(diào)度發(fā)電量對(duì)比Fig.4 Comparison of total power generation betweenseparate scheduling and joint scheduling of YalongRiver and the middle and downstream Jinsha River

從圖4可以看出，聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度相較于各水庫單獨(dú)調(diào)度發(fā)電量均有所增加，發(fā)電總量平均增大2.8%，尤其在來水偏豐的年份，水庫群聯(lián)合優(yōu)化對(duì)發(fā)電量提升效果顯著。

由于金下梯級(jí)水庫的裝機(jī)容量在所研究水庫中占有較大比重，進(jìn)一步分析金下梯級(jí)水庫在單獨(dú)調(diào)度與聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度兩種情形下的發(fā)電量變化。圖5展示了2種情形下金下梯級(jí)水庫的發(fā)電總量變化情況，并給出了金下增發(fā)電量與金中、雅礱江、金下梯級(jí)水庫總體增發(fā)電量柱狀對(duì)比圖。

圖5 金下梯級(jí)水庫單獨(dú)調(diào)度與聯(lián)合調(diào)度發(fā)電量對(duì)比Fig.5 Comparison of multi-year average power genera-tion between separate scheduling of cascades ondownstream Jinsha River and joint scheduling

從圖5可知，金下梯級(jí)水庫發(fā)電量在聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度情形下提升顯著，對(duì)比金下增發(fā)電量與三流域總體增發(fā)電量可以發(fā)現(xiàn)，金下梯級(jí)水庫增發(fā)電量平均占總體增發(fā)電量的70%以上，在發(fā)電總量較低的年份，金下梯級(jí)水庫增發(fā)電量基本等于三流域總體增發(fā)電量，展現(xiàn)了金下梯級(jí)水庫庫容大、水頭高、調(diào)蓄能力強(qiáng)的巨大優(yōu)勢。

3.2 不同發(fā)電量頻率典型年分析

結(jié)合金沙江流域已經(jīng)形成的混聯(lián)水電系統(tǒng)格局，以金中、雅礱江梯級(jí)與金下梯級(jí)水庫為研究對(duì)象，為避免根據(jù)年來水頻率排頻對(duì)金中、金下以及雅礱江梯級(jí)水庫三者存在的多值性及不一致性，依據(jù)聯(lián)合調(diào)度情景下1956—2010年梯級(jí)水庫發(fā)電總量進(jìn)行排頻，選取25%(1964年)、50%(1970年)、75%(1971年)3種頻率的發(fā)電典型年，驗(yàn)證前文所提混合優(yōu)化方法的有效性。同時(shí)，為進(jìn)一步探究金中、雅礱江與金下梯級(jí)水庫聯(lián)合優(yōu)化效益，研究工作對(duì)比分析了各電站單獨(dú)調(diào)度，金中、雅礱江與金下3個(gè)子流域各自單獨(dú)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度(其中，金下梯級(jí)水庫計(jì)算時(shí)采用金中、雅礱江梯級(jí)水庫各自聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度情形下的下泄流量作為上游來水)，雅礱江與金下聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度(金中不參與聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，單獨(dú)作為子流域聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度)，金中與金下聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度(雅礱江不參與聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，單獨(dú)作為子流域聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度)和雅礱江、金中、金下聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度這5種情形下的發(fā)電情況，并將各子流域的多年平均發(fā)電量統(tǒng)計(jì)如表1—表3所示。

表1 25%頻率發(fā)電量(1964年)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度對(duì)比Table 1 Comparison of power generation with 25%frequency (1964) among separate scheduling andjoint optimal scheduling

表2 50%頻率發(fā)電量(1970年)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度對(duì)比Table 2 Comparison of power generation with 50%frequency (1970) among separate scheduling andjoint optimal scheduling

表3 75%頻率發(fā)電量(1971年)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度對(duì)比Table 3 Comparison of power generation with 75%frequency (1971) among separate scheduling andjoint optimal scheduling

通過對(duì)比各電站以及各流域不同組合模式在不同發(fā)電頻率下的多年平均發(fā)電量，可得出以下結(jié)論：

(1)子流域單獨(dú)優(yōu)化可一定程度上提高子流域

整體發(fā)電量。通過金中、雅礱江和金下梯級(jí)的單獨(dú)優(yōu)化，3個(gè)子流域發(fā)電量相較各電站單獨(dú)優(yōu)化發(fā)電量均有不同程度增加。另外，除流域龍頭電站之外，其余電站發(fā)電量在聯(lián)合調(diào)度情況下均有所增加。

(2)金下與金中水庫的聯(lián)合優(yōu)化發(fā)電量大于金下與雅礱江的聯(lián)合優(yōu)化發(fā)電量。在3種發(fā)電頻率下，金下與金中聯(lián)合調(diào)度的電量增幅比例均大于金下與雅礱江聯(lián)合調(diào)度。究其原因，由于金中龍盤水庫擁有215.15億m3的調(diào)節(jié)庫容，洪水調(diào)蓄能力顯著，因而極大地提升了聯(lián)合調(diào)度效益。

(3)雅礱江、金中、金下水庫聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度增發(fā)電量效益最為顯著。在3個(gè)子流域均參與聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的情形下，對(duì)比雅礱江、金中、金下梯級(jí)單獨(dú)優(yōu)化，金中梯級(jí)和雅礱江梯級(jí)的發(fā)電量略有降低，但金下梯級(jí)電量增發(fā)顯著，整體發(fā)電效益顯著。

(4)從25%(1964年)、50%(1970年)、75%(1971年)3種頻率的發(fā)電情況對(duì)比可以看出，發(fā)電總量越大，雅礱江、金中和金下聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度效果越明顯，在來水偏豐的年份進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度效果顯著。在發(fā)電總量較少的年份(如1971年)，金下梯級(jí)增發(fā)電量占三流域增發(fā)電量比例較大。

3.3 不同電站建設(shè)水平年聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度分析

進(jìn)一步，結(jié)合流域梯級(jí)電站開發(fā)現(xiàn)狀，以雅礱江、金中和金下梯級(jí)各電站建設(shè)情況作為節(jié)點(diǎn)，將流域內(nèi)電站建設(shè)情況分為現(xiàn)狀水平年、2023年近景水平年和2030年遠(yuǎn)景水平年3種典型情況，深入分析不同建設(shè)情景下的水庫群調(diào)度效益。

具體如下：現(xiàn)狀水平年，參與聯(lián)合調(diào)度的電站有錦屏一級(jí)、錦屏二級(jí)、官地、二灘、桐子林、梨園、阿海、金安橋、龍開口、魯?shù)乩⒂^音巖、溪洛渡、向家壩；2023年近景水平年中，在現(xiàn)狀水平年基礎(chǔ)上增加兩河口、烏東德、白鶴灘3座電站；2030年遠(yuǎn)景水平年為金中、雅礱江和金下梯級(jí)全部24座電站。由于3.1節(jié)中已模擬分析了全部24座電站的聯(lián)合調(diào)度，可當(dāng)作2030年遠(yuǎn)景水平年情景，因此，此處另外計(jì)算現(xiàn)狀水平年與2023年近景水平年情景。

圖6、圖7給出了現(xiàn)狀水平年和2023年近景水平年情景下的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度增發(fā)電量情況，對(duì)比2030年遠(yuǎn)景水平年情景下的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度過程可以發(fā)現(xiàn)，3種典型年下，聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度發(fā)電量均有所增加，金下梯級(jí)增發(fā)電量平均占總體增發(fā)電量的50%以上，聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度效益顯著。

同時(shí)可以看出，2030年情景下，部分年份聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度發(fā)電量增發(fā)比例可超過4%，平均為2.8%，而在2023年情景下，電量增發(fā)比例基本在2%左右，而在現(xiàn)狀水平年情景下，電量增發(fā)比例為1%。

圖6 現(xiàn)狀水平年和2023年情景下金中、雅礱江、金下梯級(jí)水庫單獨(dú)調(diào)度與聯(lián)合調(diào)度發(fā)電總量對(duì)比Fig.6 Comparison of total power generation between separate scheduling and joint scheduling of Yalong Riverand the middle and downstream Jinsha River in current year and 2023

圖7 現(xiàn)狀水平年和2023年情景下金下梯級(jí)水庫單獨(dú)調(diào)度與聯(lián)合調(diào)度發(fā)電量對(duì)比Fig.7 Comparison of multi-year average power generation between separatel scheduling and joint scheduling of cascades on the downstream of Jinsha River in current level year and 2023

4 結(jié) 語

當(dāng)前，伴隨著烏東德、白鶴灘等巨型電站的逐步建成投產(chǎn)，我國大規(guī)模的水電開發(fā)即將進(jìn)入尾聲。同時(shí)，隨著長江大保護(hù)戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)，長江流域的水電能源開發(fā)將從“建設(shè)好”轉(zhuǎn)向“運(yùn)行好”的新的歷史階段。在現(xiàn)有電站格局下，進(jìn)行流域梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度研究，對(duì)于提升水資源利用效率，保障長江安全、助力長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展具有重要意義。

研究工作針對(duì)大規(guī)?；炻?lián)水庫群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度面臨的關(guān)鍵科學(xué)問題，以金中、雅礱江與金下梯級(jí)水庫為研究對(duì)象進(jìn)行了聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度求解。研究表明，大規(guī)?；炻?lián)水庫群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度潛力巨大，金中、雅礱江與金下梯級(jí)水庫總發(fā)電量較各水庫單獨(dú)調(diào)度提高2.8%，年均增發(fā)電量133.19億kW·h，相當(dāng)于每年節(jié)約533萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，減排1 328萬t二氧化碳。

研究表明，金下與金中梯級(jí)水庫聯(lián)合優(yōu)化發(fā)電量大于金下與雅礱江梯級(jí)水庫的聯(lián)合優(yōu)化發(fā)電量，探索金下梯級(jí)水庫與金中梯級(jí)水庫聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模式具有重要意義。目前，我國的水電能源開發(fā)尚以各流域公司為主，如雅礱江梯級(jí)水庫屬于雅礱江流域水電開發(fā)有限公司建設(shè)運(yùn)行，而金中梯級(jí)由云南金沙江中游水電開發(fā)有限公司、漢能控股集團(tuán)有限公司、中國華能集團(tuán)公司、中國華電集團(tuán)公司、中國大唐集團(tuán)公司等開發(fā)運(yùn)行，金下梯級(jí)屬于中國長江三峽集團(tuán)有限公司建設(shè)運(yùn)行，各流域公司在長江上游流域的水電開發(fā)進(jìn)程中作出了突出貢獻(xiàn)，但在流域梯級(jí)水庫的聯(lián)合調(diào)度中缺乏一定協(xié)同。從日常業(yè)務(wù)中來看，下游梯級(jí)電站來水預(yù)報(bào)常常受制于上游梯級(jí)的調(diào)度計(jì)劃，而當(dāng)前并未形成良好的溝通機(jī)制，流域梯級(jí)間的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度更是困難重重，無序消落、競爭性蓄水給水資源的高效利用帶來了諸多難題……利用多種形式實(shí)現(xiàn)流域梯級(jí)水庫間的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度具有重要現(xiàn)實(shí)意義，根據(jù)本文研究成果，當(dāng)前若能探索實(shí)現(xiàn)金下與金中梯級(jí)水庫間的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，長江上游水資源利用效率將有極大提升。