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水 利 学 报

2021 年 10 月 SHUILI XUEBAO 第 52 卷 第 10 期

文章编号：0559-9350（2021）10-1197-11

考虑蓄水期弃水风险的水库长期发电调度方法

曹 瑞 ，程春田 ，申建建 ，蒋 燕 ，张聪通 2
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（1. 大连理工大学，辽宁 大连 116024；2. 云南电力调度控制中心，云南 昆明 650000）
摘要：短期径流的大幅波动使得以平均径流为基础制定的水库长期调度方案面临较大弃水风险，是影响水库长期
调度决策合理性的重要因素。本文考虑日尺度径流波动影响，提出一种蓄水期弃水风险量化方法，并建立了耦合
弃水风险的水库长期发电调度模型。利用长系列日径流资料，结合风险最小蓄水规则，以不蓄弃水流量为指标量
化蓄水期各月弃水风险；采用 Copula 函数构建月均入流与弃水风险的联合分布和条件概率分布，明晰了特定入流
条件的风险置信区间；最后，将弃水风险以弃电损失函数融入优化模型，以获得更符合实际的长期调度方案。以
澜沧江流域小湾水库为工程背景进行调度模拟分析，结果表明本文方法能够有效降低水库长期优化调度方案的弃
水风险，有利于提高优化结果的可操作性，与传统方法相比，能够使多年平均弃水减少约 4.76 亿 m 、发电量增
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加约 1.15 亿 kW·h。
关键词：控制性水库；优化调度；弃水风险；Copula 函数；条件分布
中图分类号：TV697 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20210045

1 研究背景

我国西南水电经过十多年的大规模开发与集中并网实现了前所未有的发展，但与此同时也出现
了巨大的弃水压力 ［1-2］ 。云南、四川两个水电规模最大的省份在过去 5 年产生了超千亿 kW·h 弃水，相
当于三峡年发电量规模，如何缓解弃水问题，对于充分利用水电等清洁能源、实现未来碳中和目标
［3］
具有重要现实意义 。一方面，西南流域来水集中，全年超过 50%水量分布在主汛期 3 个月左右，水
库调节库容不足再加之汛期复杂电网输电通道阻塞，可能导致部分弃水确实无法避免；另一方面，西
南干流梯级通常有一座或者多座控制性水库，例如澜沧江的小湾与糯扎渡、乌江的洪家渡与构皮滩
等，这些控制性水库的不合理调度决策也可能会引发较大的弃水风险。更具体来说，大型水库的长期
调度与控制计算通常采用月或旬尺度的平均径流作为输入条件，但实际的日间以及日内水库入流一般
是不均匀的，尤其是汛期遭遇洪水时，来水的时序波动更为明显，这就可能导致以平均径流为基础确
［4］
定的中长期调度控制决策与实际存在较大差异 ，从而带来较大的弃水风险。如何描述这种弃水风险
以制定合理的长期调度决策方案，是减少不合理发电调度弃水、促进西南水电消纳的关键问题之一。
近年来，已有大量研究工作开始关注水库调度弃水风险问题，时间尺度多为中短期，大致包括
以下几个方面：（1）考虑径流预报的不确定性或误差分布，分析未来短时间内的调度弃水风险，作为
实时水位控制或预泄调度的决策依据 ［5-6］ ；（2）根据历史实际数据或未来可能情景，确定弃水风险不确
定因素的概率分布，在调度应用中，基于概率分析结果制定调度规则或水位控制策略 ［7-8］ ；（3）构建弃
水风险指标，以评估特定运行状态或约束条件下的弃水风险，并将风险指标融入调度决策模型以实

收稿日期：2021-01-13；网络首发时间：2021-06-16
网络首发地址：http：/kns.cnki.net/kcms/detail/11.1882.TV.20210615.1727.001.html
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基金项目：国家自然科学基金项目（52039002，52079014）
作者简介：曹瑞（1990-），博士生，主要从事水电系统优化调度研究。E-mail：ruicao@mail.dlut.edu.cn
通讯作者：程春田（1965-），教授，博士生导师，长江学者特聘教授，主要从事大规模复杂水电系统研究。
E-mail：ctcheng@dlut.edu.cn
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