Page 27 - 2021年第52卷第8期

水 利 学 报

2021 年 8 月 SHUILI XUEBAO 第 52 卷 第 8 期

文章编号：0559-9350（2021）08-0907-10

耦合整体预报不确定性的水电站短期优化调度模型

纪昌明 ，刘 源 ，王 弋 ，张验科 ，陈 平 ，王丽萍 1
1
2
1
1
1
（1. 华北电力大学 水利与水电工程学院，北京 102206；2. 雅砻江流域水电开发有限公司，四川 成都 610051）
摘要：以确定性预报径流为输入的水电站短期优化，受到预报不确定性的影响，会导致制定的运行方案与实际执
行结果产生偏离，造成弃水或出力不足风险。为此，从水电站短期发电计划的编制过程出发，为编制优化运行方
案，分析预报径流序列不同时段之间预报不确定性的关联，从而将短期径流预报序列各时段的预报不确定性耦合
为一个整体，创新性地建立耦合整体预报不确定性的水电站短期优化调度模型。同时基于所提出的新优化模型，
以锦西水电站为例进行实例研究，分别从实际总发电量和贴近度两个方面分析与评价新模型在效益和风险两个方
面的优势，并将所建新模型与传统的确定性优化模型进行比较。结果表明，相较于传统确定性优化模型，本文所
建立的新模型能够有效增加实际发电量、提高发电计划可靠性，可为水电站短期发电运行的实践提供有效参考。
关键词：水电站；发电调度；预报不确定性；发电风险；贴近度
中图分类号：TV697.1 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20201036

1 研究背景

在水电站短期优化运行中，电站管理者需要以调度期内确定性预报径流序列为输入，根据电
网、水电站及水库运行状况编制调度期发电计划，并将发电计划上报给电调部门进行审核。若审核
［1］
通过，电站管理者以此为据在次日水电站运行中执行该计划，一般不得随意修改 。通常，由于短期
径流预报不确定性较低，因此认为预报的径流序列与实测径流序列相同，在编制短期发电计划时不
考虑预报的不确定性 ［2-3］ 。但已有研究表明，短期径流预报不确定性对于短期发电调度的影响难以忽
视，其会导致制定的优化运行方案与实际运行结果产生偏离，造成水库弃水或水电站出力不足的风
险 ［4-5］ 。在水电站实际运行过程中，若预报值偏小，则会造成弃水，使水资源得不到有效利用。若预
［6］
报值偏大，则会造成出力不足，发电方需要外购电量而造成经济损失 。因此，在编制水电站发电计
划时，应考虑径流预报不确定性的影响，在提高水电站发电效益的同时，保证水电站的实际发电过
程与编制的发电计划尽可能的吻合，减小发电风险。
以贝叶斯随机动态规划（Bayesian Stochastic Dynamic Programming，BSDP）为代表的随机优化模型
能够将径流预报不确定性信息显性地考虑到算法中，并且 BSDP 求解过程与水库多阶段决策的特点耦
合性较高，计算过程的物理含义明确，因此受到广大工作者的关注研究和不断改进 ［7-9］ 。然而，现有
的 BSDP 只能根据当前时段预报径流、前一时段实测径流以及当前时段初水位状态制定当前时段发电
计划，然后通过逐时段的更新实测径流，进行逐时段的发电计划编制，最终得到整个调度期发电计
划，其通常用于水电站中长期优化调度，其结果可为短期调度提供指导 ［10-11］ 。对于短期发电调度而

言，需要以调度期内各时段的预报径流为输入，直接决策出调度期内各时段的运行计划，因此 BSDP
无法适用。并且，已有研究表明，以相似水文信息为基础的短期径流预报，各个时段间的预报不确

收稿日期：2020-12-14；网络首发时间：2021-06-02
网络首发地址：http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1882.TV.20210601.1124.001.html
基金项目：国家青年千人计划项目（Y771071001）；国家自然科学基金项目（51709105）
作者简介：纪昌明（1956-），教授，博士生导师，主要从事水文水资源研究。E-mail：cmji@ncepu.edu.cn
通讯作者：王弋（1977-），教授，博士生导师，主要从事水文模型研究。E-mail：51102473@ncepu.edu.cn
— 907 —