金沙江下游-三峽梯級水電走廊運(yùn)行調(diào)度技術(shù)進(jìn)展、挑戰(zhàn)與對策

Progress, challenges, and countermeasures of operation and dispatching technologies for the Jinsha River Downstream-Three Gorges Cascade Hydropower Corridor

劉偉平1，劉海波2

1.中國長江三峽集團(tuán)有限公司，430010，武漢；2.中國長江電力股份有限公司，430014，武漢）

摘要：烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩、三峽和葛洲壩6座水庫水電站沿長江干流自上而下依次分布，串聯(lián)一體形成梯級，共同構(gòu)成了世界最大清潔能源走廊——金沙江下游-三峽梯級水電走廊。首先，從系統(tǒng)科學(xué)角度出發(fā)，揭示金沙江下游-三峽梯級水電走廊作為開放復(fù)雜巨系統(tǒng)的本質(zhì)，解構(gòu)其工程系統(tǒng)、自然系統(tǒng)和社會系統(tǒng)等核心組成，并闡釋其外源隨機(jī)性、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和功能多樣性等典型特征。其次，面向水利系統(tǒng)、電力系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)“大系統(tǒng)”，明確金沙江下游-三峽梯級水電走廊防洪保安中流砥柱、能源保供“壓艙石”、生態(tài)保護(hù)“主力軍”等“大擔(dān)當(dāng)”的功能定位，并闡述其“大安全”綜合效益。最后，從監(jiān)測感知、預(yù)報(bào)預(yù)測和調(diào)度運(yùn)行三個(gè)維度，梳理金沙江下游-三峽梯級水電走廊運(yùn)行調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)，并研判新形勢下面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)與應(yīng)對舉措。相關(guān)內(nèi)容可為推動金沙江下游-三峽梯級水電走廊高質(zhì)量發(fā)展，在更高層次、更寬領(lǐng)域和更大范圍支撐保障國家水安全、能源安全和生態(tài)安全提供參考

關(guān)鍵詞：長江；梯級電站群；開放復(fù)雜巨系統(tǒng)；監(jiān)測感知；預(yù)報(bào)預(yù)測；調(diào)度運(yùn)行；綜合效益

作者簡介：劉偉平，董事長，正高級工程師，主要從事梯級水電站建設(shè)運(yùn)行管理

通信作者：劉海波，總經(jīng)理，正高級工程師，主要從事梯級水電站聯(lián)合調(diào)度與運(yùn)行維護(hù)方面研究。E-mail：liu_haibo@ctg.com.cn

基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“金沙江下游梯級水庫群數(shù)字孿生系統(tǒng)構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”（2024YFC3212700）、“大型水庫群汛期運(yùn)行水位動態(tài)控制與洪水資源化應(yīng)用示范”（2022YFC3202805）；水利部重大科技項(xiàng)目“基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的梯級水電通用預(yù)報(bào)調(diào)度平臺構(gòu)建”（SKS-2022120）；湖北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“多阻斷流域梯級水庫中長期預(yù)報(bào)調(diào)度耦合機(jī)制研究”（2024AFD367）

DOI：10.3969/j.issn.1000-1123.2025.20.002

長江流域金沙江下游至長江干流中游的葛洲壩之間，烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩、三峽和葛洲壩6座水電站沿長江干流梯級布局，共同構(gòu)成世界最大清潔能源走廊。從萬里長江第一壩葛洲壩工程開工建設(shè)，到興建世界最大水利樞紐工程三峽工程，再到白鶴灘水電站全面投產(chǎn)發(fā)電，金沙江下游-三峽梯級水電走廊的建設(shè)歷程跨越了半個(gè)多世紀(jì)。其成功建成和運(yùn)轉(zhuǎn)，推動我國水電領(lǐng)域工程建設(shè)、裝備制造、運(yùn)行管理等關(guān)鍵技術(shù)取得了突破性進(jìn)展。全面投運(yùn)以來，金沙江下游-三峽梯級水電走廊的建設(shè)成就與運(yùn)營成效多有報(bào)道，但在學(xué)術(shù)層面，關(guān)于其系統(tǒng)構(gòu)成與功能定位的深入闡述，運(yùn)行管理關(guān)鍵技術(shù)的系統(tǒng)總結(jié)，以及當(dāng)前面臨挑戰(zhàn)與應(yīng)對舉措的綜合研判，仍相對匱乏，尚未形成系統(tǒng)性的研究成果。為此，本文首先從金沙江下游-三峽梯級水電走廊的構(gòu)成與特征入手，揭示其開放復(fù)雜巨系統(tǒng)本質(zhì)，解構(gòu)其系統(tǒng)構(gòu)成，闡釋其典型特征；然后面向水利系統(tǒng)、電力系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)“大系統(tǒng)”，明確其“大擔(dān)當(dāng)”的功能定位，闡述其“大安全”的綜合效益；進(jìn)一步，從監(jiān)測、預(yù)報(bào)與調(diào)度3個(gè)維度梳理運(yùn)行管理關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展；最后，從“天空地水工”一體化監(jiān)測感知、變化環(huán)境下氣象水文預(yù)報(bào)、新形勢下多目標(biāo)協(xié)同調(diào)度3個(gè)方面，研判當(dāng)前面臨的主要挑戰(zhàn)與應(yīng)對舉措。

金沙江下游-三峽梯級水電走廊的構(gòu)成與特征

從系統(tǒng)規(guī)模審視，金沙江下游-三峽梯級水電走廊被譽(yù)為世界最大清潔能源走廊，主要體現(xiàn)在以“大水電”為核心的裝機(jī)規(guī)模與發(fā)電能力上。該走廊沿長江上游干流自烏東德至葛洲壩，綿延約1800km，總裝機(jī)容量達(dá)7169.5萬kW，年均發(fā)電量約3000億kW·h。這一規(guī)模不僅遠(yuǎn)超國內(nèi)任一單一水電基地，約占全國十三大水電基地規(guī)劃總?cè)萘浚?.8億kW）的1/4，更在全球范圍內(nèi)處于領(lǐng)先地位，接近世界水電大國巴西（1.1億kW）、美國（1.02億kW）、加拿大（8400萬kW）的全國水電總裝機(jī)容量，顯著領(lǐng)先于俄羅斯（5400萬kW）。

從系統(tǒng)科學(xué)視角，金沙江下游-三峽梯級水電走廊本質(zhì)上是一個(gè)開放復(fù)雜巨系統(tǒng)。其以高效協(xié)同開發(fā)長江流域水資源為核心目標(biāo)，是一個(gè)長江自然系統(tǒng)和人工開發(fā)系統(tǒng)高度集成的綜合系統(tǒng)。該系統(tǒng)由工程系統(tǒng)（大壩、電站、電網(wǎng)）、自然系統(tǒng)（水文、生態(tài)、地質(zhì)）與社會系統(tǒng)（調(diào)度管理、政策制度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展）等相互聯(lián)系、相互制約、相互作用的多元異質(zhì)子系統(tǒng)構(gòu)成，系統(tǒng)內(nèi)各組分間通過物質(zhì)循環(huán)、能量流動與信息傳遞實(shí)現(xiàn)耦合，并持續(xù)與外部環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的交換。通過科學(xué)調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、優(yōu)化系統(tǒng)外部環(huán)境條件、協(xié)調(diào)內(nèi)外部互動機(jī)制，該系統(tǒng)能在整體層面充分發(fā)揮防洪、發(fā)電、供水、航運(yùn)、生態(tài)等綜合效益。

1.金沙江下游-三峽梯級水電走廊的構(gòu)成

從水利資源、工程設(shè)施、調(diào)度管理3個(gè)核心維度著手，闡述構(gòu)成金沙江下游-三峽梯級水電走廊的自然系統(tǒng)、工程系統(tǒng)和社會系統(tǒng)。

（1）水利資源

金沙江下游-三峽梯級水電走廊的控制范圍覆蓋長江上游地區(qū)，其以水循環(huán)為核心的自然系統(tǒng)不僅依托于長江上游干流，還匯聚了金沙江、雅礱江、岷江、沱江、嘉陵江和烏江等主要支流。該走廊與各支流的交界分別位于攀枝花、桐子林、高場、富順、北碚和武隆水文站。各站點(diǎn)上游是清潔能源走廊的外部環(huán)境，下游則構(gòu)成其內(nèi)部組成部分。具體如下：

攀枝花水文站作為金沙江中游控制站，年平均天然徑流量約560億m3，相當(dāng)于烏東德水庫天然入庫徑流量的47%。金沙江上中游已建成蘇洼龍、梨園、阿海、金安橋、龍開口、魯?shù)乩陀^音巖等水電站。

桐子林水文站為雅礱江流域出口控制站，年平均天然徑流量約560億m3，相當(dāng)于烏東德水庫天然入庫徑流量的47%。雅礱江已建成兩河口、楊房溝、錦屏一級、錦屏二級、官地、二灘、桐子林等水電站。

高場水文站是岷江流域出口控制站，年平均天然徑流量約877億m3，約占三峽水庫天然入庫徑流量的20%。岷江干支流已建成猴子巖、長河壩、瀘定、大崗山、瀑布溝、紫坪鋪等水電站。

富順?biāo)恼?/span>為沱江流域出口控制站，年平均天然徑流量約129億m3，約占三峽水庫天然入庫徑流量的3%。沱江干流已建成頑石、石橋、南津驛、王二溪等水電站。

北碚水文站是嘉陵江流域出口控制站，年平均天然徑流量約710億m3，約為三峽水庫天然入庫徑流量的16%。嘉陵江干支流已建成碧口、寶珠寺、亭子口、草街、江口、武都等水電站。

武隆水文站為烏江流域出口控制站，年平均天然徑流量約508億m3，約占三峽水庫天然入庫徑流量的12%。烏江干流已建成洪家渡、東風(fēng)、索風(fēng)營、烏江渡、構(gòu)皮灘、思林、沙沱、彭水、銀盤等水電站。

（2）工程設(shè)施

金沙江下游-三峽梯級水電走廊工程系統(tǒng)由烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩、三峽和葛洲壩6座水利水電樞紐工程組成。各電站作為獨(dú)立子系統(tǒng)，均包含樞紐建筑物、機(jī)電設(shè)備及信息系統(tǒng)等，沿長江干流自上而下串聯(lián)一體形成復(fù)雜梯級系統(tǒng)——金沙江下游-三峽梯級系統(tǒng)。

▲金沙江下游-三峽梯級水電走廊 6座水利水電樞紐工程的地理位置

烏東德水電站采用混凝土雙曲拱壩，壩高270m，壩頂高程988m，壩頂弧長326.95m，壩身布置5個(gè)表孔和6個(gè)中孔，左岸靠山側(cè)布置3條泄洪洞。左右岸地下廠房各安裝6臺85萬kW發(fā)電機(jī)組。

白鶴灘水電站為混凝土雙曲拱壩，壩高289m，壩頂高程834m，壩頂弧長709m。壩身布置6個(gè)表孔和7個(gè)深孔，左岸布置3條無壓直泄洪洞。左右岸地下廠房各配置8臺100萬kW發(fā)電機(jī)組。

溪洛渡水電站采用混凝土雙曲拱壩，壩高285.5m，壩頂高程610m，壩頂弧長698.07m。壩身布置7個(gè)表孔和8個(gè)深孔，左右岸各布置2條泄洪洞。左右岸地下廠房各裝設(shè)9臺77萬kW發(fā)電機(jī)組。

向家壩水電站為混凝土重力壩，壩高162m，壩頂高程384m，壩頂長度896.26m。從左至右依次布置左岸非溢流壩段、沖沙孔壩段、升船機(jī)壩段、壩后廠房壩段、泄水壩段、右岸非溢流壩段。壩身設(shè)12個(gè)表孔、10個(gè)中孔、2個(gè)排沙洞、1個(gè)沖沙孔。左岸壩后、右岸地下各安裝4臺80萬kW發(fā)電機(jī)組。

三峽水電站采用混凝土重力壩，壩高181m，壩頂高程185m，壩頂長度2309.47m。壩身布置23個(gè)深孔、22個(gè)表孔、3個(gè)排漂孔、8個(gè)排沙孔、2個(gè)沖沙孔。左岸壩后、右岸壩后、右岸地下分別安裝14臺、12臺、6臺70萬kW發(fā)電機(jī)組，另設(shè)電源電站2臺5萬kW機(jī)組。通航建筑物包括雙線五級連續(xù)船閘和垂直升船機(jī)。

葛洲壩水電站為徑流式水電站，原設(shè)計(jì)裝機(jī)容量273.5萬kW，包括二江電站2臺17萬kW機(jī)組和5臺12.5萬kW機(jī)組，以及大江電站14臺12.5萬kW機(jī)組與電源電站1臺2萬kW機(jī)組。經(jīng)12.5萬kW機(jī)組增容改造至15萬kW后，總裝機(jī)容量達(dá)321萬kW。通航設(shè)施包括大江1號、三江2號與3號船閘。該工程系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)水能安全、穩(wěn)定、高效轉(zhuǎn)化為電能的基礎(chǔ)，決定了金沙江下游-三峽梯級水電走廊的整體功能。

（3）調(diào)度管理

金沙江下游-三峽梯級水電走廊的運(yùn)行調(diào)度旨在實(shí)現(xiàn)綜合效益最大化，并確保多維安全，包括自身安全、運(yùn)行安全和功能安全等，因而涉及多部門協(xié)同管理。防洪調(diào)度與水資源調(diào)度的責(zé)任主體為水利部及長江水利委員會；發(fā)電調(diào)度由國家電網(wǎng)有限公司和中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司負(fù)責(zé)；航運(yùn)調(diào)度由交通運(yùn)輸部長江航務(wù)管理局和長江三峽通航管理局承擔(dān)；運(yùn)行管理單位為中國長江三峽集團(tuán)有限公司（以下簡稱三峽集團(tuán)）。此外，生態(tài)環(huán)境、應(yīng)急管理、自然資源等主管部門也參與相關(guān)協(xié)調(diào)與監(jiān)管工作。根據(jù)金沙江下游-三峽梯級水電走廊的系統(tǒng)界定，將運(yùn)行管理主體三峽集團(tuán)視為系統(tǒng)內(nèi)部組成部分，其他調(diào)度管理主體則視為其外部環(huán)境。

2.金沙江下游-三峽梯級水電走廊的特征

金沙江下游-三峽梯級水電走廊的特征主要體現(xiàn)為外源隨機(jī)性、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和功能多樣性。外源隨機(jī)性是指該梯級水電走廊運(yùn)行面臨外部環(huán)境多重不確定性因素影響；結(jié)構(gòu)復(fù)雜性強(qiáng)調(diào)該梯級水電走廊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性；功能多樣性突出該梯級水電走廊具有防洪、發(fā)電、供水、航運(yùn)、生態(tài)等多重功能。

（1）外源隨機(jī)性

金沙江下游-三峽梯級水電走廊既是水利系統(tǒng)的重要組成，又是電力系統(tǒng)的發(fā)電單元，同時(shí)還是長江上游水循環(huán)系統(tǒng)的一部分。這些系統(tǒng)構(gòu)成該梯級水電走廊運(yùn)行的主要外部環(huán)境，使其面臨資源和需求的雙重不確定性，資源側(cè)包括降水、徑流等自然要素，需求側(cè)則涉及防洪抗旱、能源保供、生態(tài)保護(hù)等多目標(biāo)需求。這些要素或?qū)儆谇鍧嵞茉聪到y(tǒng)的輸入，或是其運(yùn)行邊界，均屬于系統(tǒng)的外源輸入。盡管可通過預(yù)報(bào)手段獲取外源輸入的未來狀態(tài)，但預(yù)報(bào)本身亦存在不確定性，只能做到在不確定性中尋找最大可能性。因此，受外源輸入不確定性的綜合影響，金沙江下游-三峽梯級水電走廊的最優(yōu)運(yùn)行調(diào)度本質(zhì)上屬于隨機(jī)多階段決策問題。

（2）結(jié)構(gòu)復(fù)雜性

金沙江下游-三峽梯級水電走廊的工程系統(tǒng)是一個(gè)由“樞紐梯級-單座電站-發(fā)電機(jī)組”構(gòu)成的多層級嵌套耦合系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜性主要體現(xiàn)在特性曲線、水力聯(lián)系、電力聯(lián)系等多個(gè)維度。

特性曲線方面，有水位庫容曲線、泄流能力曲線、尾水位流量曲線、機(jī)組動力特性、電站最優(yōu)動力特性、預(yù)想出力曲線和水頭損失曲線等。這些曲線具有顯著的時(shí)變非線性特征，隨運(yùn)行時(shí)間、工況及環(huán)境條件動態(tài)變化，因此需定期復(fù)核甚至重新率定，以確保流量、水位、水頭和出力等關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算精度。

水力聯(lián)系方面，清潔能源走廊6座梯級電站串聯(lián)運(yùn)行，形成緊密的水力耦合關(guān)系，具體表現(xiàn)為：上游電站下泄流量與區(qū)間入流疊加構(gòu)成下游入庫流量；上游水庫尾水位影響下游電站水頭；下游水庫庫區(qū)回水對上游水庫尾水位產(chǎn)生頂托效應(yīng)；區(qū)間支流匯入進(jìn)一步復(fù)雜化水力響應(yīng)等。這使金沙江下游-三峽梯級水電走廊的運(yùn)行調(diào)度遠(yuǎn)較單一水電站復(fù)雜，任一電站的調(diào)度決策不僅要考慮自身運(yùn)行狀態(tài)，還須統(tǒng)籌考慮系統(tǒng)內(nèi)其他電站的運(yùn)行狀態(tài)。

電力聯(lián)系方面，廠內(nèi)各機(jī)組之間具有緊密的電力聯(lián)系，這為廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了條件；梯級水電站之間存在間接電力耦合，例如烏東德水電站和溪洛渡右岸電站均接入南方電網(wǎng)，具備跨電站電力互濟(jì)能力。

金沙江下游-三峽梯級水電走廊的自然系統(tǒng)本質(zhì)是一種自然-人工二元水循環(huán)系統(tǒng)，原本的自然河網(wǎng)在多級大壩調(diào)控作用下轉(zhuǎn)變?yōu)橛珊訋靻卧M成的復(fù)雜河庫水系。事實(shí)上，不僅走廊內(nèi)部，其外圍天然河道也因水庫群的建設(shè)與運(yùn)行逐漸演化為河庫單元串并聯(lián)相接的復(fù)雜水網(wǎng)。相較于天然水系，河庫水系的產(chǎn)匯流機(jī)制發(fā)生顯著改變，洪水演進(jìn)過程受水庫蓄泄調(diào)度的影響，呈現(xiàn)出非連續(xù)性、斷波等新特性，與天然洪水波存在本質(zhì)差異。受此影響，金沙江下游-三峽梯級水電走廊內(nèi)6座水庫的來水預(yù)報(bào)難度大幅提升，必須綜合考慮自然水文規(guī)律與水庫調(diào)度等人類活動的復(fù)合影響。

（3）功能多樣性

金沙江下游-三峽梯級水電走廊是國家“西電東送”戰(zhàn)略的骨干電源點(diǎn)，也是長江防洪體系的骨干工程，不僅提供能源供給，還肩負(fù)防洪、水資源利用、航運(yùn)和生態(tài)保護(hù)等多目標(biāo)功能。

能源供給方面，該梯級水電走廊共安裝110臺水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量達(dá)7169.5萬kW，年均發(fā)電量約3000億kW·h，約占2024年全國水電發(fā)電量的21%。

防洪保安方面，烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩和三峽5座水庫總防洪庫容為376.43億m3，約占2025年度長江流域聯(lián)合調(diào)度水庫總防洪庫容的53%。

航運(yùn)能力方面，該梯級水電走廊6座水庫建成后，金沙江下游攀枝花至宜賓段形成768km深水航道，川江重慶至宜昌段航道維護(hù)水深由2.9m提升至3.5～4.5m，重慶至宜昌660km河段航道等級由Ⅲ級提升為Ⅰ級。

水資源調(diào)控方面，該梯級水電走廊6座水庫總庫容達(dá)919.65億m3，約占2025年度長江流域聯(lián)合調(diào)度水庫總庫容的37%，是名副其實(shí)的國家淡水資源戰(zhàn)略儲備庫。

生態(tài)保護(hù)方面，該梯級水電走廊也是一條“生態(tài)保護(hù)走廊”，具備疊梁門分層取水水溫調(diào)節(jié)、“基荷發(fā)電”促進(jìn)產(chǎn)黏沉性卵魚類繁殖、“人造洪峰”促進(jìn)產(chǎn)漂流性卵魚類繁殖、保障下游生態(tài)流量需求等生態(tài)環(huán)境保護(hù)功能。

金沙江下游-三峽梯級水電走廊的功能定位與綜合效益

金沙江下游-三峽梯級水電走廊龐大的物理規(guī)?！坝矊?shí)力”決定了其在支撐保障水安全、能源安全和生態(tài)安全中的重要地位。面向水利系統(tǒng)、電力系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)“大系統(tǒng)”，立足該梯級水電走廊的“大水庫”調(diào)蓄能力、“大水電”調(diào)節(jié)能力、“大生態(tài)”發(fā)展理念，明確其功能定位為防洪保安中流砥柱、能源保供“壓艙石”與生態(tài)保護(hù)“主力軍”等“大擔(dān)當(dāng)”。在此指引下，三峽集團(tuán)精益運(yùn)行管理金沙江下游-三峽梯級水電走廊，充分發(fā)揮其綜合效益，在更高層次、更寬領(lǐng)域、更大范圍為國家水安全、能源安全和生態(tài)安全提供了強(qiáng)有力支撐，持續(xù)助力長江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展。

1.大水庫——防洪保安中流砥柱，水資源綜合調(diào)控中樞

金沙江下游-三峽梯級水電走廊中，烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩和三峽5座水庫庫容巨大，其總庫容分別為74.08億m3、206.27億m3、129.1億m3、51.63億m3和450.44億m3，防洪庫容分別為24.4億m3、75億m3、46.5億m3、9.03億m3和221.5億m3。

防洪安全方面，5座水庫均納入2025年度長江流域聯(lián)合調(diào)度范圍，其防洪庫容占聯(lián)調(diào)水庫總庫容的一半以上，約占長江干流總防洪庫容的95%，構(gòu)成長江防洪工程體系的核心。例如，2020年汛期，長江發(fā)生新中國成立以來僅次于1954年和1998年的流域性大洪水，金沙江下游-三峽梯級水庫共開展9次防洪調(diào)度，總攔蓄洪量達(dá)362.40億m3，有效避免了荊江分蓄洪區(qū)的啟用，守護(hù)了長江安瀾。

供水安全方面，5座水庫蓄滿后可用水量達(dá)429.71億m3，相當(dāng)于約3000個(gè)杭州西湖的水量，是長江流域水資源調(diào)度的關(guān)鍵中樞，已成為長江中下游經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的水安全生命線。例如，2022年8—12月，長江流域遭遇60年來最嚴(yán)重氣象干旱，金沙江下游-三峽梯級水庫向下游精準(zhǔn)補(bǔ)水抗擊旱情，累計(jì)補(bǔ)水103.1億m3，有力保障了長江中下游地區(qū)生活生產(chǎn)生態(tài)用水。

航運(yùn)安全方面，金沙江下游-三峽梯級水電走廊共配備2座升船機(jī)和4座船閘，通過“大水庫”補(bǔ)水增加航運(yùn)水深、蓄水延長深水航道，顯著提升了長江“黃金水道”的通航能力。2022—2024年間，三峽船閘年均過貨量1.59億t，三峽升船機(jī)年均貨運(yùn)量408萬t，向家壩升船機(jī)年均貨運(yùn)量170萬t，長江“黃金水道”的“黃金效益”得到充分釋放。

2.大水電——能源保供“壓艙石”，清潔低碳轉(zhuǎn)型支柱

金沙江下游-三峽梯級水電走廊共裝有110臺水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量達(dá)7169.5萬kW，超出水電裝機(jī)容量世界排名第五國家俄羅斯的1769.5萬kW，接近排名第四國家加拿大的8400萬kW。在全球單站裝機(jī)容量排名前十二的水電站中，該梯級水電走廊獨(dú)占五席，包括世界第一的三峽、第二的白鶴灘、第四的溪洛渡、第七的烏東德和第十一的向家壩等水電站。在機(jī)組單機(jī)容量方面，金沙江下游-三峽梯級水電走廊是全球巨型水輪發(fā)電機(jī)組聚集地，擁有70萬kW及以上機(jī)組86臺，占全球同等級別機(jī)組總數(shù)的60%以上。其中，白鶴灘水電站的百萬千瓦機(jī)組為當(dāng)前全球單機(jī)容量最大水電機(jī)組。憑借強(qiáng)大的供電能力與靈活的調(diào)節(jié)性能，清潔能源走廊已成為電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行的“穩(wěn)定器”和“壓艙石”。2024年，金沙江下游-三峽梯級水電走廊110臺機(jī)組首次實(shí)現(xiàn)全開運(yùn)行，全年366天持續(xù)參與調(diào)峰，最大日調(diào)峰量達(dá)3177萬kW，平均調(diào)峰量為1355.89萬kW；最大日發(fā)電量達(dá)16.78億kW·h，全年共計(jì)8天單日發(fā)電量突破16億kW·h，年總發(fā)電量達(dá)2959.04億kW·h。在全國兩會、“進(jìn)博會”、迎峰度冬、迎峰度夏、新中國成立75周年等多輪重要保電任務(wù)中，金沙江下游-三峽梯級水電走廊均發(fā)揮了關(guān)鍵作用。截至2024年年底，金沙江下游-三峽梯級水電走廊累計(jì)發(fā)電量已突破3.7萬億kW·h，為國家能源安全、新型電力系統(tǒng)建設(shè)和“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供了堅(jiān)實(shí)保障。

3.大生態(tài)——生態(tài)保護(hù)“主力軍”，水電綠色發(fā)展典范

生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展，共抓大保護(hù)、不搞大開發(fā)。堅(jiān)持“綠水青山就是金山銀山”“生態(tài)就是資源，生態(tài)就是生產(chǎn)力”的大生態(tài)觀，通過實(shí)施珍稀魚類增殖放流、梯級水庫生態(tài)調(diào)度、水土保持與生態(tài)修復(fù)等系統(tǒng)性措施，成功將金沙江下游-三峽梯級水電走廊打造為一條“生態(tài)保護(hù)走廊”。自2022年烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩和三峽5座水庫首次被全部納入生態(tài)調(diào)度范圍以來，圍繞這條“生態(tài)保護(hù)走廊”，逐步形成了一套涵蓋疊梁門分層取水調(diào)節(jié)水溫、“基荷發(fā)電”促進(jìn)產(chǎn)黏沉性卵魚類繁殖、“人造洪峰”刺激產(chǎn)漂流性卵魚類繁殖、庫尾減淤等調(diào)度方式的生態(tài)調(diào)度體系，生態(tài)效益日益凸顯。例如，在2024年，共開展分層取水、基荷發(fā)電、人造洪峰等3類11次生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)和2次三峽庫尾減淤調(diào)度試驗(yàn)。調(diào)度期間，湖北宜都、沙市江段監(jiān)測到產(chǎn)漂流性卵魚類總產(chǎn)卵量分別約為687億粒和609億粒，其中“四大家魚”總產(chǎn)卵量分別達(dá)342億粒和223億粒，均創(chuàng)歷史最高紀(jì)錄。截至2024年年底，梯級水庫生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)已連續(xù)實(shí)施14年，累計(jì)放流包括中華鱘（超650萬尾）在內(nèi)的長江珍稀特有魚類20余種，總數(shù)超2720萬尾，累計(jì)保護(hù)特有珍稀資源性植物2030余種3.1萬余株，推動水電開發(fā)運(yùn)行與生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)同發(fā)展，形成經(jīng)濟(jì)社會效益與生態(tài)效益的“最大公約數(shù)”。

金沙江下游-三峽梯級水電走廊運(yùn)行調(diào)度技術(shù)研究進(jìn)展

金沙江下游-三峽梯級水電走廊綜合效益能否充分發(fā)揮，關(guān)鍵在于是否有高水平的運(yùn)行管理保障。而運(yùn)行管理效能的高低，則直接依賴于監(jiān)測、預(yù)報(bào)、調(diào)度三大核心技術(shù)的支撐。以下從這三個(gè)維度著手，對該梯級水電走廊運(yùn)行管理中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行梳理。

1.多元多要素監(jiān)測感知技術(shù)

監(jiān)測感知是金沙江下游-三峽梯級水電走廊運(yùn)行管理的前提和基礎(chǔ)，通過對水情（降水、積雪、流量、水位、蒸發(fā)等氣象水文要素）、工情（大壩位移、滲流滲壓、應(yīng)力應(yīng)變等水工建筑物狀態(tài)，以及庫容、水頭、耗水率、壓差、閘門等電站運(yùn)行參數(shù)）、電情（電壓、電流、電量、有功、無功、頻率等機(jī)電設(shè)備狀態(tài)，以及外送直流線路、近區(qū)關(guān)聯(lián)交流線路運(yùn)行情況等電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)）等多元多要素進(jìn)行實(shí)時(shí)精準(zhǔn)監(jiān)測，支撐無縫隙氣象預(yù)報(bào)、多尺度水文預(yù)報(bào)和梯級電站協(xié)同調(diào)度等業(yè)務(wù)。近年來，為滿足金沙江下游-三峽梯級水電走廊精益運(yùn)行管理對大時(shí)空監(jiān)測感知的迫切需求，綜合運(yùn)用“天空地水工”多種監(jiān)測技術(shù)裝備方法，結(jié)合有線電話、光纖通信、移動通信和衛(wèi)星通信等多種通信技術(shù)，構(gòu)建了我國水電領(lǐng)域規(guī)模最大、功能完備、技術(shù)先進(jìn)的水情工情電情監(jiān)測感知體系。該系統(tǒng)涵蓋1570余個(gè)雨水情監(jiān)測站、700余個(gè)國家氣象站、2萬余個(gè)區(qū)域氣象站、74部天氣雷達(dá)、風(fēng)云二號/四號系列衛(wèi)星、數(shù)十萬個(gè)工情電情監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測覆蓋范圍超100萬km2，涵蓋長江流域上游80%以上的區(qū)域，初步實(shí)現(xiàn)大時(shí)空、高頻次、高精度的自動監(jiān)測感知，并能夠在極端災(zāi)害導(dǎo)致斷網(wǎng)、斷電、斷路“三斷”情況下對水情工情電情信息進(jìn)行采集、傳輸與匯聚，主要控制站及控制性水庫數(shù)據(jù)采集匯聚時(shí)間不超過10min，系統(tǒng)暢通率與可用度超過99%。

2.流域雨水情預(yù)測預(yù)報(bào)技術(shù)

凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢?？茖W(xué)精準(zhǔn)的雨水情預(yù)測預(yù)報(bào)是開展金沙江下游-三峽梯級水電走廊最優(yōu)運(yùn)行調(diào)度的核心基礎(chǔ)。然而，氣象水文過程本身具有內(nèi)在不確定性，導(dǎo)致精準(zhǔn)預(yù)報(bào)極為困難，直接影響這一梯級水電走廊發(fā)電計(jì)劃編制、調(diào)度方案制定及實(shí)時(shí)調(diào)度決策的可靠性與經(jīng)濟(jì)性。聚焦金沙江下游-三峽梯級水電走廊精益運(yùn)行對大范圍、高精度預(yù)測預(yù)報(bào)的更高要求，構(gòu)建了面向精細(xì)水文分區(qū)、覆蓋全流域、定量化、網(wǎng)格化的長江流域無縫隙降水預(yù)報(bào)技術(shù)體系，開展了以集合預(yù)報(bào)、概率預(yù)報(bào)及多模式最優(yōu)集成預(yù)報(bào)等技術(shù)為核心的短時(shí)-短期-中期無縫隙銜接的流域降水預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)，以及基于多模式解釋應(yīng)用集成、動力與統(tǒng)計(jì)結(jié)合等技術(shù)的流域延伸期降水預(yù)報(bào)與短期氣候預(yù)測業(yè)務(wù)。同時(shí)，針對河庫單元串并聯(lián)相接形成的流域復(fù)雜河庫水系，提出了“流域-產(chǎn)匯流分區(qū)-子單元”三級空間離散化方法，研發(fā)了“子單元產(chǎn)匯流-分區(qū)河網(wǎng)匯流-流域河道演進(jìn)”相耦合的流域分散式水文模擬與預(yù)報(bào)技術(shù)，通過氣象水文耦合實(shí)現(xiàn)短中期水文預(yù)報(bào)；建立了基于平滑性先驗(yàn)的流域徑流“時(shí)間-空間-狀態(tài)”多維相似理論，基于物理特征分析與深度學(xué)習(xí)技術(shù)，提出了流域下墊面狀態(tài)及降水時(shí)空分布信息的壓縮降維方法，通過度量壓縮信息間的距離以評估徑流成因的多維相似性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多維相似理論指導(dǎo)下的短中期徑流智能預(yù)報(bào)。此外，針對中長期徑流預(yù)報(bào)，建立了“還原流量+調(diào)蓄影響=還現(xiàn)流量”的技術(shù)路線，以短周期氣候預(yù)測、局地及遙相關(guān)氣候因子等信息為輸入，采用物理與統(tǒng)計(jì)模型相結(jié)合的還原流量預(yù)測方法，對未來1～6個(gè)月及7～18個(gè)月的天然來水進(jìn)行預(yù)測，再耦合水庫群調(diào)蓄影響預(yù)測結(jié)果，生成各水庫的中長期來水預(yù)報(bào)。

3.梯級水電站協(xié)同調(diào)度技術(shù)

金沙江下游-三峽梯級水電走廊戰(zhàn)略地位突出、綜合效益顯著，其安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行對保障防洪安全、提升經(jīng)濟(jì)效益、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和維持電網(wǎng)穩(wěn)定等具有重要意義。這對汛前消落、防洪度汛、抗旱補(bǔ)水、電力保供、生態(tài)調(diào)度和梯級蓄水等調(diào)度工作提出了更高要求。為此，聚焦解決金沙江下游-三峽梯級水電走廊上下游電站聯(lián)合與多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化的調(diào)度難題，系統(tǒng)梳理并構(gòu)建了梯級水電走廊運(yùn)行調(diào)度的邊界與約束，提出了適用于防洪、發(fā)電、航運(yùn)、供水和生態(tài)等復(fù)雜調(diào)度場景的梯級水電站群多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型及高效求解算法，在此基礎(chǔ)上，研發(fā)了梯級水庫群“動態(tài)消落-分級控制-提前蓄水”多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化調(diào)度技術(shù)。該技術(shù)基于短中長期來水預(yù)報(bào)及水工程實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)梯級水庫水位漸進(jìn)靈活消落，同時(shí)通過防洪庫容與調(diào)節(jié)庫容適度置換，使汛前消落期末水庫運(yùn)行水位可控上浮；采用金沙江下游梯級“等比例分級攔蓄”策略預(yù)留防洪庫容，配合三峽水庫對長江中下游防洪補(bǔ)償調(diào)度，實(shí)現(xiàn)金沙江下游梯級水庫與三峽水庫防洪庫容靈活置換運(yùn)用，提升上下游梯級水庫整體防洪庫容利用效率，緩解平枯水年汛期防洪庫容“曬太陽”難題；采用汛末“預(yù)報(bào)預(yù)蓄、有效銜接、分階蓄水”的蓄水調(diào)度策略，增強(qiáng)中小洪水資源化利用，破解汛末水庫群集中競爭性蓄水困境。此外，圍繞梯級水電站短期精細(xì)化調(diào)控問題，融合物理機(jī)制與深度學(xué)習(xí)方法，構(gòu)建了15min尺度水位預(yù)測預(yù)警模型。該模型依據(jù)入庫流量過程與水電站出力計(jì)劃，精準(zhǔn)推演水庫上下游水位動態(tài)變化，支撐梯級水電站發(fā)電計(jì)劃精準(zhǔn)制定，并可對梯級水電站實(shí)時(shí)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的水位越限風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行超前預(yù)警。

金沙江下游-三峽梯級水電走廊運(yùn)行調(diào)度中面臨的挑戰(zhàn)與對策

1.現(xiàn)有監(jiān)測感知體系難以滿足大時(shí)空、高頻次、高精度需求，亟須加快構(gòu)建“天空地水工”一體化監(jiān)測感知體系

金沙江下游-三峽梯級水電走廊作為一個(gè)開放復(fù)雜巨系統(tǒng)，其精益運(yùn)行高度依賴于對系統(tǒng)內(nèi)部水情、工情、電情的深度感知，同時(shí)也需全面掌握系統(tǒng)外部環(huán)境信息，包括受電區(qū)域氣象信息與負(fù)荷動態(tài)、長江中下游雨水情變化、長江上游該走廊邊界外雨水情形勢等。當(dāng)前，金沙江下游-三峽梯級水電走廊監(jiān)測感知體系尚不完備，仍不足以有效滿足“精益運(yùn)行大國重器”提出的大時(shí)空、高頻次、高精度監(jiān)測感知需求。“天基”遙測方面，現(xiàn)有衛(wèi)星載荷無法對水利電力對象開展高質(zhì)量觀測，缺乏滿足水電行業(yè)特定需求的遙感衛(wèi)星；“空基”探測方面，現(xiàn)有氣象天氣雷達(dá)聚焦大氣垂直探測問題，不足以有效監(jiān)測近地面層大氣中的液態(tài)水，制約壩址、庫區(qū)暴雨預(yù)報(bào)預(yù)警能力進(jìn)一步提升；“地基”“水基”監(jiān)測方面，存在空間覆蓋范圍不廣、易受自然災(zāi)害影響、監(jiān)測要素單一等局限，難以保證極端條件下的雨水情監(jiān)測。

為此，有必要聚焦打造“天空地水工”一體化監(jiān)測感知體系目標(biāo)，建設(shè)世界首個(gè)服務(wù)水電行業(yè)應(yīng)用的遙感衛(wèi)星星座，形成覆蓋長江全流域，可全天候、全天時(shí)進(jìn)行水情、工情、電情多元多要素遙測的天基監(jiān)測感知網(wǎng)；加快推進(jìn)金沙江下游-三峽梯級水電走廊雨水情監(jiān)測預(yù)報(bào)“三道防線”測雨雷達(dá)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)雨水情監(jiān)測從“落地雨”向“云中雨”轉(zhuǎn)變，提升對短時(shí)強(qiáng)降雨的感知預(yù)警能力；系統(tǒng)梳理長江上游及其他相關(guān)區(qū)域雨水情監(jiān)測站點(diǎn)現(xiàn)狀，評價(jià)論證“地基”“水基”監(jiān)測站網(wǎng)空間布局、分布密度與監(jiān)測能力是否匹配實(shí)際需求，針對薄弱環(huán)節(jié)優(yōu)化監(jiān)測站網(wǎng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)整體功能提升；加快研發(fā)和應(yīng)用智能化監(jiān)測技術(shù)、裝備、方法，促進(jìn)新一代信息技術(shù)與水利電力監(jiān)測感知深度融合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、分析及應(yīng)用全鏈條數(shù)智化。最終實(shí)現(xiàn)天基、空基、地基、水基、工基監(jiān)測“五位一體”，覆蓋金沙江下游-三峽梯級水電走廊水利電力對象全要素及其運(yùn)行管理全過程，為梯級水電走廊安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

2.變化環(huán)境下預(yù)報(bào)難度加大、需求增多，亟須加速形成“生產(chǎn)-輸送-消納”全過程氣象水文保障能力

金沙江下游-三峽梯級水電走廊系統(tǒng)的資源性外源輸入具有不確定性，特別是在氣候變化與人類活動的雙重影響下，這種不確定性有上升的趨勢。從氣候變化影響看，全球變暖趨勢持續(xù)加劇，該梯級水電走廊所處長江流域是全球氣候變化敏感區(qū)和影響顯著區(qū)，近年來流域極端降水、極端高溫、旱澇（澇旱）急轉(zhuǎn)等極端災(zāi)害事件趨多趨頻趨強(qiáng)趨廣，導(dǎo)致降水、徑流等資源要素的不確定性增強(qiáng)，進(jìn)一步加大了預(yù)測預(yù)報(bào)難度。從人類活動影響看，受大規(guī)模水庫群調(diào)蓄影響，金沙江下游-三峽梯級水電走廊外部環(huán)境中的天然河道系統(tǒng)已演變?yōu)楹訋靻卧⒙?lián)相接的復(fù)雜河庫水系，在流域水庫群統(tǒng)一聯(lián)合調(diào)度格局尚未完全建立的背景下，這無疑增加了梯級水庫來水預(yù)報(bào)的復(fù)雜性。此外，電力市場化改革持續(xù)推進(jìn)，水電作為技術(shù)成熟的傳統(tǒng)能源正逐步融入電力市場；新型電力系統(tǒng)加速建設(shè)，風(fēng)電、光伏等新能源并網(wǎng)比例不斷提高，水電作為靈活性電源支撐新能源消納。這些新變化對受電區(qū)域負(fù)荷預(yù)測、金沙江下游-三峽梯級水電走廊水風(fēng)光能預(yù)測等提出了更高要求。

為此，有必要聚焦全面提升金沙江下游-三峽梯級水電走廊“生產(chǎn)-輸送-消納”全過程氣象水文保障能力，優(yōu)化構(gòu)建對“云中雨”的降雨預(yù)報(bào)模型、對“落地雨”的產(chǎn)匯流水文預(yù)報(bào)模型、對“河中水”的河道演進(jìn)模型、對“庫中水”的調(diào)蓄預(yù)測模型，構(gòu)筑由監(jiān)測感知網(wǎng)絡(luò)加“氣陸庫水”預(yù)報(bào)模型組成的雨水情監(jiān)測預(yù)報(bào)“三道防線”，進(jìn)一步提升梯級水庫來水預(yù)報(bào)精度和延長預(yù)報(bào)有效預(yù)見期；加強(qiáng)受電區(qū)域短中期天氣預(yù)報(bào)與高溫、寒潮、臺風(fēng)、凍雨等高影響天氣預(yù)測預(yù)報(bào)能力，為受電區(qū)域用電負(fù)荷預(yù)測提供高精度的氣象要素預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)受電區(qū)域負(fù)荷預(yù)測精度進(jìn)一步提升，支撐金沙江下游-三峽梯級水電走廊參與電力市場交易；研發(fā)基于人工智能和數(shù)值模擬相結(jié)合的風(fēng)電、光伏超短期、短期、中長期功率一體化模擬及預(yù)測模型，提高金沙江下游新能源場站風(fēng)光功率預(yù)測精度，支撐金沙江下游-三峽梯級水電走廊水風(fēng)光多能互補(bǔ)調(diào)度運(yùn)行；開展微區(qū)域雷電、大風(fēng)、暴雨等災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)技術(shù)研究，持續(xù)提升水電站壩址、新能源場站、外送輸電線路災(zāi)害性天氣監(jiān)測與預(yù)警能力，支撐保障清潔能源場站安全穩(wěn)定運(yùn)行；積極探索人工智能與數(shù)字孿生技術(shù)在氣象水文預(yù)報(bào)中的應(yīng)用，突破傳統(tǒng)范式研發(fā)氣象水文人工智能大模型與智能預(yù)報(bào)平臺，提升金沙江下游-三峽梯級水電走廊“生產(chǎn)-輸送-消納”全過程氣象水文保障體系的智能化水平。

3.新形勢下梯級水電站的調(diào)度邊界復(fù)雜性凸顯，亟須聚力突破非確定性條件下巨型梯級水電站多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化調(diào)度技術(shù)

2025年是習(xí)近平總書記提出“總體國家安全觀”11周年。總體國家安全觀強(qiáng)調(diào)“大安全”理念，涵蓋水安全、能源安全、生態(tài)安全等多領(lǐng)域，其核心要義在于統(tǒng)籌發(fā)展和安全，將二者置于同等重要位置。當(dāng)前，國家水網(wǎng)工程與新型電力系統(tǒng)建設(shè)加快推進(jìn)，電力市場化改革不斷深化；全球氣候變暖態(tài)勢持續(xù)，極端天氣事件多發(fā)頻發(fā)；這均對金沙江下游-三峽梯級水電走廊運(yùn)行調(diào)度提出更高要求，調(diào)度邊界的復(fù)雜性日益凸顯。水安全方面，長江流域水資源管理已由水量分配逐步轉(zhuǎn)向統(tǒng)籌經(jīng)濟(jì)、環(huán)境與生態(tài)需求的綜合調(diào)控，疊加長江流域近年來洪澇、干旱等極端天氣事件頻發(fā)影響，梯級水電站實(shí)現(xiàn)綜合效益最大化面臨諸多困難與挑戰(zhàn)。能源安全方面，隨著大規(guī)模高比例新能源并網(wǎng)運(yùn)行，水電功能定位正由電量供應(yīng)為主，轉(zhuǎn)向電量供應(yīng)和容量支撐并重，梯級水電站調(diào)峰和調(diào)節(jié)任務(wù)加重，帶來的水庫調(diào)度新風(fēng)險(xiǎn)明顯增大。

為此，有必要聚焦“安全生產(chǎn)、效益增長、能力提升”目標(biāo)，深化科學(xué)調(diào)度研究與實(shí)踐。主動適應(yīng)新型電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢，明晰風(fēng)光新能源發(fā)電特性及對“大水電”的影響，優(yōu)化梯級水電站調(diào)度運(yùn)行方式，發(fā)揮好“大水電”綠色低碳優(yōu)勢，利用好“大水電”調(diào)節(jié)能力資源，充分挖掘金沙江下游-三峽梯級水電走廊的多維價(jià)值；前瞻開展國家水網(wǎng)工程建設(shè)運(yùn)行對梯級水電走廊的影響研究，高位探索長江流域水庫群聯(lián)合調(diào)度政策法規(guī)與體制機(jī)制，為梯級水電走廊調(diào)度運(yùn)行創(chuàng)造更有利的外部環(huán)境；深入開展極端天氣事件頻發(fā)、電力交易市場化、新能源高占比、發(fā)電主體不統(tǒng)一、多目標(biāo)調(diào)度需求等復(fù)雜環(huán)境下的梯級水電站協(xié)同優(yōu)化調(diào)度技術(shù)研究，進(jìn)一步提升精細(xì)化調(diào)度水平，不斷優(yōu)化完善調(diào)度運(yùn)行方式，持續(xù)拓展調(diào)度空間，實(shí)現(xiàn)非確定性條件下清潔能源走廊安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；探索建設(shè)基于人工智能的水電大模型，自主打造梯級水電站運(yùn)行調(diào)度信息支撐平臺，全力提升梯級水電站預(yù)報(bào)調(diào)度體系與能力的現(xiàn)代化、智能化、國產(chǎn)化水平。不斷以預(yù)報(bào)調(diào)度技術(shù)的自主性、可靠性、先進(jìn)性，防范應(yīng)對水安全、能源安全與生態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生的隨機(jī)性、突發(fā)性、致災(zāi)性，支撐“用好每一方水、調(diào)好每一度電”，保障金沙江下游-三峽梯級水電走廊綜合效益全面發(fā)揮。

結(jié)論

金沙江下游-三峽梯級水電走廊以7169.5萬kW的總裝機(jī)容量和3000億kW·h的年均發(fā)電規(guī)模冠絕全球，是當(dāng)今世界規(guī)模最大的沿江清潔能源走廊。該走廊由6座巨型水電站串聯(lián)構(gòu)成，控制著整個(gè)長江上游流域，具有外源隨機(jī)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多樣等特征，由水利、電力、航運(yùn)、生態(tài)等多部門協(xié)同調(diào)度管理，其本質(zhì)是一種開放復(fù)雜巨系統(tǒng)。近年來，立足防洪保安中流砥柱、能源保供“壓艙石”、生態(tài)保護(hù)“主力軍”等“大擔(dān)當(dāng)”的功能定位，金沙江下游-三峽梯級水電走廊充分發(fā)揮“大水庫”調(diào)蓄能力與“大水電”調(diào)節(jié)能力，深入踐行“大生態(tài)”發(fā)展理念，全面釋放防洪、發(fā)電、供水、航運(yùn)、生態(tài)等“大安全”綜合效益，為國家水安全、能源安全和生態(tài)安全提供了強(qiáng)有力支撐，持續(xù)助力長江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展。

近年來，聚焦提升金沙江下游-三峽梯級水電走廊運(yùn)行調(diào)度技術(shù)水平，圍繞監(jiān)測、預(yù)報(bào)、調(diào)度三大方向開展技術(shù)攻關(guān)，構(gòu)建了涵蓋多元素監(jiān)測感知、流域雨水情預(yù)報(bào)預(yù)測、梯級水電站協(xié)同調(diào)度的技術(shù)體系，有力支撐了梯級水電走廊安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。然而，在國家水網(wǎng)工程與新型電力系統(tǒng)加快建設(shè)，電力市場化改革持續(xù)推進(jìn)，以及全球氣候變暖持續(xù)發(fā)展，導(dǎo)致極端天氣事件多發(fā)頻發(fā)的新形勢下，梯級水電走廊運(yùn)行管理面臨諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。亟須聚焦提升梯級水電走廊運(yùn)行調(diào)度體系與能力的現(xiàn)代化水平，加強(qiáng)人工智能與數(shù)字孿生等新技術(shù)應(yīng)用，強(qiáng)化關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)和成果應(yīng)用，加快構(gòu)建“天空地水工”一體化監(jiān)測感知體系，加速形成梯級水電走廊“生產(chǎn)-輸送-消納”全過程氣象水文保障能力，聚力突破非確定性條件下巨型梯級水電站群多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化調(diào)度決策技術(shù)，不斷以監(jiān)測、預(yù)報(bào)、調(diào)度技術(shù)的自主性、可靠性、先進(jìn)性，調(diào)好用好金沙江下游-三峽梯級水電走廊，實(shí)現(xiàn)綜合效益充分發(fā)揮，為支撐保障國家水安全、能源安全和生態(tài)安全作出更大貢獻(xiàn)。

Abstract: The six reservoir hydropower stations of Wudongde, Baihetan, Xiluodu, Xiangjiaba, Three Gorges, and Gezhouba are distributed successively along the mainstream of the Yangtze River, forming a cascade that constitutes the world’s largest clean energy corridor: the Jinsha River Downstream-Three Gorges Cascade Hydropower Corridor. From the perspective of systems science, this paper first reveals the essence of the corridor as an open, complex, and large-scale system, deconstructing its core components, including the engineering, natural, and social subsystems, and explaining its typical characteristics such as external randomness, structural complexity, and functional diversity. Second, focusing on the “l(fā)arge systems” of the water resources, power, and ecological domains, it defines the corridor’s major functional roles as the backbone of flood control and safety, the cornerstone of energy supply security, and the main force in ecological protection, and elaborates on its comprehensive benefits for “overall safety”. Finally, from the three dimensions of monitoring and perception, forecasting and prediction, and operation and scheduling, the paper reviews key technologies in the operation and dispatching of the corridor, analyzes the main technical challenges under new circumstances, and proposes corresponding countermeasures. The study provides a reference for promoting the high-quality development of the Jinsha River Downstream-Three Gorges Cascade Hydropower Corridor and for supporting national water, energy, and ecological security at a higher level, across broader fields, and on a larger scale.

Keywordsthe Yangtze River; cascade hydropower stations; open and complex large-scale system; monitoring and perception; forecasting and prediction; operation and scheduling; comprehensive benefits

本文引用格式：

劉偉平，劉海波.金沙江下游-三峽梯級水電走廊運(yùn)行調(diào)度技術(shù)進(jìn)展、挑戰(zhàn)與對策[J].中國水利，2025（20）：7-16.

責(zé)編王慧

校對｜劉磊寧

審核楊軼

監(jiān)制李坤

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