三峡工程是国之重器，具有防洪、发电、航运、水资源利用等巨大综合效益，必然的联系到国家水安全、粮食安全、生态安全和能源安全，三峡工程运行调度管理是工程效益发挥的关键。在梳理三峡工程调度基本情况基础上，阐明三峡工程发电调度任务和原则，分析汛期运行水位上浮、中小洪水调度、汛末提前蓄水等提升综合效益的优化调度方式，总结了近年三峡工程调度实践成效。三峡工程产生了巨大的发电效益，对于三峡电力外送和全国电网联网具备极其重大意义。结合新时期长江流域水工程联合调度新要求和新条件，剖析了要关注的重点问题，提出深入开展三峡水库汛期运行水位上浮研究、细化和优化三峡水库中小洪水调度方式、缓解上游水库群与三峡水库的汛末竞争性蓄水矛盾等下一步研究展望，促进提高水电站发电效益，增加蓄水期水量有效供给，提升工程综合效益，进而为三峡工程实时调度、三峡工程综合效益提高提供技术支撑。

　　关键词：三峡工程；发电效益；汛期运行水位；中小洪水调度；汛末提前蓄水；调度成效

　　作者简介：丁毅，正高级工程师，主要是做流域综合规划与水工程联合调度研究。

　　通信作者：邹强，正高级工程师，主要是做水工程联合调度与风险调控研究。E-mail:

　　三峡工程是国之重器，是治理、保护和开发长江的关键性骨干工程，是当今世界最大的水利枢纽工程，为维护国家水安全、粮食安全、生态安全和能源安全提供了坚强有力的保障，在实现中华民族伟大复兴战略全局中具有无法替代的地位。三峡工程水库正常蓄水位175m，相应库容393亿m³，电站总装机容量2250万kW，双线五级船闸年单向设计通过能力5000万t。三峡工程于1993年1月开始施工准备；1994年12月14日正式开工；1997年11月8日实现大江截流；2003年6月水库水位蓄水至135m，开始发挥发电、航运效益；2006年10月水库水位蓄至156m，进入初期运行期；2008年汛后开始实施正常蓄水位175m试验性蓄水；2010年10月首次成功蓄水至175m；2020年11月三峡工程完成整体竣工验收，标志着三峡工程建设任务全面完成，工程投入正常运行。

　　三峡工程具有防洪、发电、航运、供水等巨大综合效益。在防洪方面，三峡水库有221.5亿m³防洪库容，通过对长江来水进行调控，可使荆江地区防洪标准达到100年一遇，在遇到1000年一遇洪水或类似1870年洪水时，可控制枝城泄量不大于80000m³/s，在分蓄洪区的配合运用下保证荆江河段行洪安全，避免南北两岸干堤溃决发生毁灭性灾害，并且要兼顾能使城陵矶附近区域的分洪量有较大幅度的减少。若遇超过1000年一遇更大洪水，还应保证三峡工程大坝安全。在发电方面，三峡电站总装机容量2250万kW，设计多年平均年发电量882亿kW·h，是世界上顶级规模的水电站，主要供电地区包括我国华中、华东和广东省。三峡工程地理位置优越，工程规模巨大，促进了全国联网、统一调度、东西联系、南北支援、互相调剂、水火协调，具有巨大的联网效益；同时每年可节约2700万t标准煤，也可减轻煤炭运输压力，增加了减排等环境效益。三峡工程还具有航运、水资源调配、压咸、改善中下游水质、养殖、旅游等效益，是一个规模巨大、效益显著的综合利用水利枢纽。

　　三峡工程建成后，运行调度管理是其工程效益发挥的关键。为适应不一样时期的调度需求和条件，在工程设计阶段、围堰发电期、初期运行期、试验蓄水期、正常运行期，对三峡水库的调度方式都持续开展了大量研究与优化，尤其是在《长江三峡水利枢纽初步设计报告》基础上，逐步编制了《三峡（围堰发电期）—葛洲坝水利枢纽梯级调度规程》《三峡（初期运行期）—葛洲坝水利枢纽梯级调度规程》《三峡水库优化调度方案》《三峡（正常运行期）—葛洲坝水利枢纽梯级调度规程》和《三峡（正常运行期）—葛洲坝水利枢纽梯级调度规程》（2019年修订版）等规程规范指导文件，一直在优化完善并迭代更新了三峡水库调度运用方式的研究结果，促进三峡工程综合效益的充分发挥。

　　当前长江流域已形成以三峡水库为核心的流域水工程联合调度格局，调度对象已从单一水库调度转变为流域水工程联合调度。在防洪方面，相关的单位和学者进行了大量研究和总结，取得了大量研究成果，包括以三峡水库为核心的水库群联合调度方式研究、防洪调度效益分析以及水库群联合调度模式下三峡水库防洪调度方式优化等。本文主要是针对三峡水库水资源利用与管理的多样化、多层次需求，在保证枢纽工程和中下游防洪安全前提下，从洪水资源利用的理念出发，围绕逐步提升三峡工程发电调度效益进行总结梳理研究，促进提高水电站发电效益，增加蓄水期水量有效供给，提升工程综合效益，进而为三峡工程实时调度、三峡工程综合效益提高提供技术支撑。

　　三峡水电站地处我国腹地，离负荷中心近，承担电力系统调峰、调频、调压、事故备用任务。三峡水库的发电任务是根据水库来水、蓄水和下游用水情况，利用兴利库容合理调配水量，充分的发挥水库发电效益。

　　三峡水利枢纽的调度原则为兴利调度服从防洪调度，发电调度与航运调度相互协调并服从水资源调度，协调兴利调度与水环境、水生态保护、水库长期利用的关系，提高三峡水利枢纽的综合效益。在这一总体调度原则下，三峡水库发电调度应充分的利用水资源，合理规划利用水头，多创造发电量，并服从电网统一调度，根据电网有必要进行调峰调频。

　　三峡水库发电调度按水库调度图运行。在枯水期，三峡水电站按调峰方式运行，根据不同流量级、机组工况和航运安全等因素综合拟定允许调峰幅度，电站日调峰运行时，要留有相应的航运基荷；在汛期，采用汛期运行水位上浮、中小洪水调度、汛末提前蓄水等水位优化控制运行方式，根据调度条件实施相应的洪水资源利用优化调度方式，以提高三峡水库发电效益。以下对三种优化调度方式来进行简要介绍。

　　水库汛期运行水位是协调调度运行管理过程中防洪与兴利之间矛盾的关键指标。随着三峡工程由设计阶段转向运行阶段，三峡水库汛期若长时间按汛限水位145.0m控制运用，电站将出现某些特定的程度的出力受阻，水库调度灵活性也会受到制约。为了尽量减轻机组出力受阻程度，提高电站调峰能力和发电效益，有效保障电网安全稳定及机组高效运行，实施三峡水库汛期运行水位上浮是提高洪水资源利用效率、提升调度灵活性的关键手段。

　　但由于汛期运行水位上浮后，会占用三峡水库对长江中下游特别是城陵矶地区的防洪空间，故应在不影响水库防洪作用和不增加中下游防洪压力前提下，科学协调汛期水位上浮与防洪风险。为保证不影响三峡水库对长江中下游防洪作用，主汛期水位上浮运行的前提是上浮水位能采取“预报预泄”方式及时降下来，即当预报将发生洪水、需对中下游实施拦洪时，可通过预泄将库水位及时降至汛限水位145.0m，以保证后续有足够防洪库容拦蓄洪水，确保枢纽安全度汛。为安全起见，三峡水库按“预报预泄”调度要求预泄后，长江中游控制站不超相应设防水位，即沙市站42.0m、城陵矶站31.0m。

　　为适应上游水库群建成投运、雨水情预报水平提升、长江中下游防洪、水资源综合利用等调度运行需求，对三峡水库汛期运行水位进行了优化。一是汛期上浮运行水位的预见期按照1～3天考虑，上浮水位上限可逐步提升至146.5～148.0m；二是结合水文气象预报水平提升，从三峡水库实时入库流量和未来3天预报流量两方面做细化，提出了相应的三峡水库汛期运行水位上浮方式，即考虑未来1～3天水文气象预报，在保证防洪安全的前提下，在6月11日至8月20日期间采取不同措施：

　　①当三峡水库实时入库流量小于30000m³/s，预报未来3天三峡水库入库流量均不大于32000m³/s，且沙市站、城陵矶站水位分别在41.0m、30.5m以下，预报洞庭湖水系未来3天无中等强度以上降雨过程时，库水位浮动上限为146.5m。

　　②当三峡水库实时入库流量小于28000m³/s，预报未来3天三峡水库入库流量均不大于30000m³/s，且沙市站、城陵矶站水位分别在41.0m、30.5m以下，预报洞庭湖水系未来3天无中等强度以上降雨过程时，库水位可在146.5～148.0m之间浮动运行。

　　由于三峡汛期来水较丰，通过长系列水文数据分析，三峡水库汛期入库流量大于55000m³/s（确保荆江不超保证水位的控泄流量）的年均天数仅1.2天，而介于30000～55000m³/s的中小流量年均天数达32.5天。对此流量级别的中小洪水，三峡水库不需要对荆江和城陵矶实施保证安全的防洪调度时，各方也希望三峡水库能拦蓄部分洪水。防汛方面希望能够通过三峡水库拦蓄洪水，避免中下游干流及荆南支流水位超警戒，进一步减轻防汛压力，降低防汛成本；航运方面希望三峡水库择机安排25000m³/s下泄流量调控，减轻功率较小船舶因安全通航流量限制出现的滞留积压，维护社会稳定；环保方面希望三峡水库对中小洪水进行拦蓄，某些特定的程度上增大库区尤其支流库湾水体的垂向交换程度，使水体混合层大于临界层深度，抑制或缓解水华情势；能源方面则希望更多地实现洪水资源化利用，创造更多清洁能源，缓解夏季用电紧张，助力节能减排。可见在汛期有效利用洪水资源进行中小洪水相机调度是十分必要的。汛期三峡水库对中小洪水进行拦蓄可减轻下游的防汛、航运压力，同时可抬高水库水位发挥兴利效益，但对三峡水库防洪调度的要求很高，效益与风险并存。

　　为确保枢纽本身及中下游防洪安全，三峡水库汛期中小洪水调度运用应遵循以下原则：一是不影响三峡水库对长江中下游防洪作用。即当预报发生中小洪水时，三峡水库进行拦洪后，水库水位要及时降至汛限水位，以保证三峡水库有足够的防洪库容为中下游拦蓄洪水和保证枢纽度汛安全。二是不增加长江中下游防洪压力。即三峡水库中小洪水调度运用水位抬高及预泄期间，应控制沙市站、城陵矶站水位距警戒水位有充足余量。

　　在确保防洪安全前提下，提出了三峡水库中小洪水减压调度的启动时机、预泄条件和退出机制，针对荆江河段和城陵矶地区，三峡水库中小洪水减压调度控制水位分别为150.0m和148.0m，具体调度方式如下：

　　①当预报未来3天荆江河段沙市站水位将超过42.5m时，三峡水库可以相机拦洪削峰，控制沙市站不超43.0m，减轻荆江河段防洪压力，调洪最高水位一般按不超过148.0m控制。当上游及洞庭湖水系处于退水过程，且预报未来5天无中等强度以上降雨过程时，调洪最高水位可进一步提升至150.0m。

　　②当预报未来5天城陵矶站水位将超过32.5m，且预报未来5天三峡水库入库流量不超过55000m³/s时，三峡水库可以相机拦洪削峰，减轻城陵矶附近地区防洪压力，调洪最高水位一般按不超过148.0m控制。

　　③实施减轻中下游防汛压力的中小洪水调度期间，若不满足以上两个条件或预报未来5天三峡水库入库流量将达到55000m³/s及以上时，应适时加大三峡水库出库流量，尽快将库水位降至防洪限制水位，做好水库防洪补偿调度的准备。

　　三峡水库作为长江上游干流梯级水库的最末一级，随着长江上游水库群联合调度格局的形成，上游水库群调蓄对中下游的累积影响集中体现在三峡水库，水库群汛末蓄水竞争性矛盾日益凸显。为缓解上游水库群与三峡水库的汛末竞争性蓄水矛盾，提高蓄满保证程度，保障蓄水期间长江中下游的综合用水需求，有必要结合汛末时段的洪水特性和防洪需求，开展三峡水库汛末提前蓄水研究，分析论证汛末防洪库容释放的可能性和可行性，协调三峡水库实现从汛期防洪到汛后蓄水的合理衔接转换。

　　从长江中下游洪水特性和洪水遭遇规律分析可知，8月1日后洞庭湖地区开始呈现退水趋势，9月中旬以后宜昌站来水亦开始减退，且8月中下旬以后，宜昌站来水与洞庭湖地区来水遭遇概率很小，三峡水库理论上可逐步释放防洪库容，承接兴利蓄水，通过汛末提前蓄水预存部分水量，以提高蓄满保证程度，从而增强枯水期三峡水库供水补给能力。为此，三峡水库开展汛末提前蓄水的主要思路是充分研判流域洪水特性和长江中下游防洪形势，逐步释放三峡水库兼顾城陵矶地区的防洪库容，通过“预报预蓄”方式实现水位上浮运用，但前提是确保荆江地区100年一遇防洪标准，且库区淹没风险可控。

　　按照最新的三峡水库调度规程，汛末预蓄的起始时间可进一步提前至8月21日，8月下旬三峡水库水位可按不超过150.0m上浮控制，同时，为与9月中旬开始兴利蓄水衔接，结合流域上下游雨水情及防洪抗旱形势需要，9月上旬水位可控制在不超过155.0m。

　　本次收集了三峡水库试验性蓄水运用以来（2009—2024年）汛期调度运行资料，统计了历年调度运用的特征水位。结合各年度三峡水库调度实践，汛期运行水位上浮、中小洪水调度、汛末提前蓄水等研究成果均已付诸实践。需要说明的是，在近年实际调度中，极端气候事件频发，为适应三峡水库运用条件的新形势、新需求和新变化，对不同阶段控制水位指标也进行了深入论证和进一步优化。

　　从2009—2024年各旬平均库水位来看，由于6月中下旬三峡水库入库洪水量级相对不大，库水位基本在148m上浮范围以内，6月中、下旬平均水位分别为146.43m和146.77m；进入7月份后，入库洪水量级逐渐增大，三峡水库拦洪削峰以满足长江中下游防洪减压调度需要，库水位逐步抬升，7月上、中、下旬平均库水位分别为148.52m、150.72m和152.80m；进入8月份后，入库洪水量级逐渐减小，库水位逐步回落，加之8月下旬承接汛末蓄水进程，在汛末水量相对较多的有利时机中预蓄部分水量，8月上、中、下旬平均水位分别为151.79m、150.12m和150.99m。

　　通过持续优化三峡水库汛期运行水位，充分提高了汛期洪水资源利用水平，有效缓解了汛末蓄水与中下游用水的矛盾，提高了水库汛后蓄满的保证程度。计算表明，通过实施三峡水库汛期运行水位优化运用，多年平均年发电量可增加约60亿kW·h，充分保证了三峡水利枢纽的综合效益发挥。

　　三峡水库试验蓄水以来，结合水文气象预报，在“防洪风险可控，泥沙淤积许可”前提下，多次对中小洪水进行了调度，通过及时拦洪、适时泄洪，发挥了削峰、错峰、滞洪作用，有很大成效避免了上游洪峰与中下游洪水叠加给沿岸人民造成的安全威胁，有效缓解了中下游地区防洪压力，提高了三峡水库对一般洪水的防御作用。例如2020年6月，三峡水库按照新规程实施了两次中小洪水调度（洪峰流量分别为36500m³/s、40000m³/s），拦蓄洪量21.4亿m³，有效减轻了中下游防洪压力，6月底水位提高至147.0m；2021年汛期三峡水库相继发生5场超40000m³/s量级中小洪水过程（最大洪峰流量55000m³/s），中小洪水次数多、过程集中，在金沙江下游梯级水库联合防洪调度下，7—8月三峡水库实现中小洪水资源100%利用，8月底三峡水库水位158.29m，为建库以来第三高水位，9月10日起蓄水位167.92m，为历史最高水位；2022年汛期长江流域发生罕见旱情，仅6月下旬迎来一场37000m³/s量级中小洪水，为高效利用汛期洪水资源，三峡水库拦蓄部分水量，库水位从6月27日11时147.65m起涨，最高涨至6月28日05时148.66m，为后期能源保供奠定了坚实基础。

　　2016年以来，联合调度、洪水资源利用等优化调度促进发电效益显著发挥，2018年三峡水电站发电量达1016亿kW·h，创当时历史最高值，比设计年发电量多116亿kW·h，其中有效利用汛期洪水资源约120亿m³。2020年，三峡水电站发电量1118亿kW·h，刷新单座水电站年发电量世界纪录，其中优化调度利用洪水资源增发电量约58亿kW·h。2021年、2022年发电量分别为1036亿kW·h、787亿kW·h。2022年，面对新冠疫情反复、夏季极端高温、夏秋连旱等困难与挑战，三峡水电站圆满完成了春节保电、冬奥残奥会保电、迎峰度夏等重要任务。冬奥会期间，日平均调峰量4035MW，最大调峰量5600MW，累计开停机数277次；迎峰度夏期间，7月份开机调峰次数893次，创三峡电站单月开机调峰次数纪录；抗旱保电期间，累计响应高温红色预警31天、高温橙色预警56天、高温黄色预警63天。

　　2018年、2020年、2021年三峡水电站发电量均突破1000亿kW·h，远超年设计发电量。截至2023年年底，三峡电站累计发电量为1.6619万亿kW·h，有效缓解了华中、华东地区及广东省的用电紧张局面，惠及湖北、湖南、河南、江西、安徽、江苏、上海、浙江、广东和重庆等10省（直辖市），促进了当地的经济社会持续健康发展，为国民经济发展和减排作出了重大贡献。三峡水电站为我国“双碳”目标实现发挥了及其重要的作用，累计发电量相当于节约标准煤5.28亿t，减少CO₂排放14.34亿t，年均产生经济效益260亿元，节能减排效益显著。

　　三峡工程地处华中腹地，地理位置优越，水电站装机容量巨大。通过构建三峡电力系统，连接了川渝、华东和南方电网，推动了全国联网，实现了西电东送和北电南送，为华中、华东地区和广东省的经济社会持续健康发展提供了强大的电源支撑，电网大范围资源优化配置能力得到大幅度的提高。同时，三峡电站结合自己能力热情参加电力系统调峰运行，极大地改善了调峰容量紧张局面。机组一般在非汛期旋转备用容量较大，能在系统事故发生时有效、快速地调频，提供备用容量支援，促进了电网安全稳定运行，电站的容量效益得以充分发挥。

　　同时，三峡电站的开发建设在我国水能资源开发利用中占有非常非常重要的地位。电站投产运行以来发挥了巨大的发电效益，有效缓解了华中、华东地区及广东省用电紧张和调峰困难的局面。机组快速启停、迅速自动调整负荷等优良调节性能，为电力系统的安全稳定运行提供了可靠保障，在增加我国清洁能源电力供应、实现节能减排、促进经济社会可持续发展等方面作出了重要贡献。

　　三峡水库试验性蓄水以来，提高工程发电效益的水库汛期运行水位优化运用研究与实践，建立在充分辨识洪水时空变化规律基础上，应用“预报预泄”和“预报预蓄”等不同研究思路，采取预泄能力约束、分级预泄、下游水位控制、防洪库容释放等多种方法，合理挖掘了洪水时空演变规律、下游河道泄流能力、水文气象预报水平，兼收并蓄，协同共进，引领了该水库调度研究领域的发展，并成功应用于三峡工程调度运行实践，提升了三峡工程综合效益。下一步，提出以下几方面研究展望。

　　①可结合中长期水文气象预报，进一步深入开展三峡水库汛期运行水位上浮研究，统筹考虑三峡水库洪水时空分布特性，分析三峡水库主汛期不同时段、不同对象的防洪需求，厘清水库汛期水位控制运用的限定条件，结合中长期水文气象预报和中下游防洪形势，在保障中下游防洪安全的前提下，研究论证逐步扩大主汛期水位的浮动上限、运用条件等。

　　②限于实际预报调度的复杂性，有必要根据三峡水库不一样的中小洪水来水特点，分析三峡水库拦蓄中小洪水的作用与影响，全面协调，有效控制防洪风险，进一步细化和优化中小洪水调度方案，提高调度效益，不断细化和优化三峡水库中小洪水调度方式，以一直在优化完善三峡水库调度规程。

　　③随着乌东德、白鹤滩、两河口、双江口等一批大型水电站陆续建成投运，上游水库群与三峡水库汛末“抢水大战”将进一步加剧。因此，为进一步缓解上游水库群与三峡水库的汛末竞争性蓄水矛盾，提高三峡水库的蓄满保证程度，保障蓄水期间长江中下游的综合用水需求，有必要结合汛末时段的洪水特性和防洪需求，深化三峡水库汛期末段提前蓄水研究，以有机协调三峡水库从汛期防洪至汛后蓄水的合理衔接与嵌套转换。

　　④水库调度是三峡工程安全、高效运行的重要保障，建议深化纳入联合调度范围的大型控制性水库群联合优化调度方案，进一步细化新形势下水库群多区域防洪库容动态分配及投入时间、次序和方式，优化上游控制性水库群配合三峡水库联合防洪调度方式，并加强完善科学统一的长江流域水工程统一联合调度机制，统筹兼顾全流域上中下游的防洪、发电、航运、水资源、生态、环境、泥沙等调度目标，发展面向调度时段全周期、调度目标自适应、调度方式嵌套式的以三峡水库为核心的长江水库群综合调度体系，优化以三峡工程为核心的长江水库群联合调度方案，持续拓展和充分的发挥三峡工程巨大综合效益。

　　丁毅，邹强，饶光辉.提高三峡工程发电效益的优化调度方式研究与展望[J].中国水利，2024（22）：48-54.