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水 利 学 报

2025 年 11 月 SHUILI XUEBAO 第 56 卷 第 11 期

文章编号：0559-9350（2025）11-1529-13

水风光互补系统梯级水电站汛前蓄能控制风险分析方法

林梦珂 ，申建建 ，艾显仁 ，王昱倩 ，李红刚 ，程春田 1
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（1. 大连理工大学 水电与水信息研究所，辽宁 大连 116024；
2. 华能澜沧江水电股份有限公司 集控中心，云南 昆明 650214）
摘要：流域梯级水电站汛前蓄能控制直接影响水电对新能源电力、电量的补偿支撑作用，控制不当可能导致水风
光互补系统面临较高的缺电、弃电和弃水风险。本文提出了梯级水电汛前蓄能控制风险分析方法，建立了枯水期
消落优化模型和蓄水调整期调度规则，以确定梯级水电站汛前蓄能控制的模拟运行准则；构建了枯水期缺电、汛
期弃水、年末蓄能不足、风光弃电指标集，以量化多阶段、多源运行风险；耦合蒙特卡洛和模糊隶属度以表征多
维不确定性场景及其概率，并通过模拟分析给出了汛前蓄能与水风光互补效益、风险概率与风险损失的定量关
系。实际工程验证分析表明：丰水年汛前蓄能大于 26.5 亿 kWh 时有较大的弃水风险；平水年应控制在 44 亿 kWh
以下以避免突出的弃水和枯水期缺电损失；枯水年汛前蓄能宜控制在合理区间，最高和最低控制方案下，分别面
临高达 100% 枯水期缺电和 30.6% 年末蓄能不足的风险。本文提出的控制风险分析方法有效量化了汛前蓄能的多
维风险，可为调度人员提供有价值的决策信息。
关键词：水风光互补；风险分析；水库关键水位；汛前消落水位；长期优化调度
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中图分类号：TV697.1 4 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20240805

1 研究背景

充分利用我国亿千瓦级水电优势，开展水风光互补是目前缓解风光灵活性需求、促进风光消纳的
现实可靠选择 ［1-3］ ，但在互补运行中，如何安排梯级水电站特别是大型控制型水库的长期蓄能，会显
著影响水电对新能源电力、电量的补偿支撑作用 ，控制不合理可能导致水风光互补系统面临缺电、
［4］
［5］
弃电、弃水突出风险 。
水风光互补实质是利用水库的调蓄能力补偿新能源的多尺度电力和电量波动 ［4，6］ ，所以水库在关
键时间节点的蓄能大小直接决定了水电短期的灵活调节能力和互补系统的运行效益。为此，国内外开
展了大量相关研究，例如互补系统长期方案的制定 ［7-10］ 、互补调度规则的提取 ［11-13］ ，这些研究大多从
新能源与水电的长期互补电量波动或系统互补效益的角度，优化水电的长期调度策略。然而，仅考虑
长期电量互补可能导致短期互补效率较差。例如，在枯水期，新能源通常电量高、波动大，水库消落
不足可能导致调节能力不足，进而产生弃电及缺电风险；而在汛期，水电发电量过高，则可能挤占输
送通道，导致新能源弃电。为此，一些研究将新能源短期调节需求融入水电长期优化建模以提升水风
光短期互补效果，减少运行风险。典型的有考虑短期调峰 ［14］ 、耦合新能源短期弃电函数 ［15］ ，或在制定
调度方案时直接引入风险指标，如弃电、缺电、弃水等，作为优化准则来规避风险 ［16-17］ 。然而，上述

收稿日期：2024-12-09；网络首发日期：2025-11-23
网络首发地址：https：/link.cnki.net/urlid/11.1882.TV.20251123.1035.001
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基金项目：国家自然科学基金项目（U23A20667）
作者简介：林梦珂（1994—），博士生，主要从事水风光多能互补研究。E-mail： mengkelin@mail.dlut.edu.cn
通信作者：申 建 建（1984—）， 教 授 ， 博 士 生 导 师 ， 主 要 从 事 水 电 系 统 调 度 、 水 风 光 多 能 互 补 、 清 洁 能 源 电 力 市 场 等 研 究 。
E-mail：shenjj@dlut.edu.cn
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