基于專題任務的水電調度專業研究生培養模式探討

申建建 程春田 武新宇 李剛 廖勝利

摘 要 隨著我國水電進入大規模調度運行階段，水電專業人才需求變得尤為強烈，特別是對研究生的理論和實踐能力提出更高的要求。為此，設計了一種基于專題任務的水電調度專業研究生培養模式，圍繞實際工程課題，從任務設計、專業理論學習、研究與開發、關鍵問題討論、成果評價等方面給出了詳盡的專題實施方案。提出的培養模式有助于深化研究生對專業知識的理解，提高工程實踐能力，可以為改善我國研究生培養水平提供一種可行的思路。

關鍵詞 水電調度 專題任務 研究生 培養模式

中圖分類號：G643.0文獻標識碼：A

Discussion on Hydroelectric Scheduling Postgraduate

Training Mode Based on Thematic Mandates

SHEN Jianjian， CHENG Chuntian， WU Xinyu， LI Gang， LIAO Shengli

（Hydropower and Water Information Institute， Dalian University of Technology， Dalian， Liaoning 116024）

Abstract As China enters a large-scale hydropower dispatching stage， hydropower professionals become particularly strong demand， especially in the theory and practice of graduate students put forward higher requirements. For this reason， the design of a hydroelectric scheduling postgraduate training mode thematic mandates around practical engineering problems， from the task design， professional study of theory， research and development， the key issues discussed， given the results of a detailed evaluation of other aspects of the implementation of the thematic program. Training model proposed will help to deepen the understanding of graduate professional knowledge and improve the ability of engineering practice; can provide a viable idea for improving the training level of our students.

Key words hydropower scheduling; thematic mandates; postgraduates; training model

我國實行研究生教育改革10多年來，已經培養了大批高層次人才，為經濟和社會發展做出了巨大貢獻。然而，隨著研究生招生規模的急劇擴大，傳統的針對小規模研究生的培養模式已很難滿足當前的教育現狀，研究生的培養質量暴露出許多亟待解決的問題，尤其對于工程應用類專業，如何提高研究生的理論和實踐水平是非常棘手和緊迫的問題之一，解決好這一問題對全面提升我國工程技術和管理人員的整體水平，保障工程安全可靠經濟運行具有重要現實意義。

水電作為我國電力工業長期發展的主要方針，在過去10年間實現了高速發展，三峽、龍灘、小灣、糯扎渡、溪洛渡、向家壩等一大批巨型水電站相繼投入運行，標志著我國已經邁入了大規模水電系統運行和管理階段，與此同時水電專業人才需求也變得非常強烈。水電調度專業有典型的工程應用特色，對工程技術和管理人員的專業知識特別是實踐能力要求很高，隨著水電調度和管理越來越復雜，現階段人才的需求也轉移到碩士和博士等高層次研究人員，因而對研究生的培養提出了更高的要求。本文結合作者在研究生教育培養中的實踐經驗，介紹了一種基于專題任務的水電調度專業研究生培養模式，圍繞實際工程課題，從任務設計、專業理論學習、研究與開發、關鍵問題討論、成果評價等方面給出了詳盡的專題實施方案。經過兩年的實踐檢驗，提出的培養模式確實有助于深化研究生對專業知識的理解，提高工程實踐能力，可以為改善我國研究生培養水平提供一種可行的思路。

1 水電調度專業研究生專題培養模式概述

正如上文所提及的，水電調度專業的研究生培養在注重深化專業理論知識的同時，需要更加重視工程實踐應用，這對當前我國大多數高校普遍采用的“課本化”教學培養方式提出了很大挑戰。本文基于專題任務的培養模式就是立足于我國水電調度和管理現在和長遠需求提出的，這種模式依托巨型水電站水庫、特大流域梯級水電站群，以及省級和區域電網水電系統等代表性工程，針對工程實際中面臨的關鍵科學技術難題和應用問題，構建具體的專題任務;同時結合專題特點，分組分階段進行特定專題任務的研究與開發，以此強化研究生的理論知識，增強學習興趣，加快專業入門速度，更重要的是可以依托具體專題任務，將理論與工程實踐緊密結合，實現活學活用，提高研究生的整體專業素養。

2 專題培養模式的實施方案

2.1 專題任務設計

專題任務的設計需要緊跟當前水電系統調度的前沿方向、涵蓋重要的基礎理論知識，同時需要兼顧研究生的專業知識水平，目的是激發學生對專題任務和解決實際問題的興趣，同時也不會因為專題任務難度過大、方向過時無法調動學生的積極主動性。

首先專題任務的來源是我國西南地區巨型水電站、流域梯級水電站群、以及電網水電系統等實際工程，由于電網水電系統規模較大，且調度問題復雜，所以一般選擇具有代表性的巨型水電站或者流域干流梯級水電站群作為任務研究對象，如龍灘、小灣、糯扎渡、溪洛渡等巨型水電站，以及紅水河流域、瀾滄江流域、金沙江流域等。

第二，在研究對象確定后，按照水電調度的問題類型劃分專題任務，大致包括優化調度規則、中長期優化調度、短期優化調度、實時調度和梯級AGC策略、廠內經濟運行等幾大類主要問題。

第三，按照由易至難的順序，設計各個專題任務的分階段實施計劃，基本遵循從單庫到梯級、從單目標到多目標的思路確定各階段的具體研究問題。例如對于中長期優化調度專題，第一階段主要研究單一龍頭水庫的年度或季度的調度決策方案，采用發電量最大作為優化目標;第二階段則集中在流域梯級水庫群的聯合優化調度上，并分步驟進行單目標優化和多目標優化;第三階段重點針對跨流域水電站水庫群補償優化調度，研究流域梯級間的補償優化策略。

在設計完成后，由導師和研究生共同確定各組學生的研究專題，并制定專題研發、討論交流、以及評價考核的詳細執行計劃。

2.2 專業理論學習

在開展專題研究之前，需要由研究生導師或者所在課題組教師統一進行為期8課時左右的專業基礎理論教學，目的是讓學生掌握水庫（群）調度相關的基本概念、基本原理、常規計算方法，了解國內外水庫（群）調度的發展歷程、研究現狀、經典問題及求解算法、前沿問題等。與此同時，導師可以推薦一些水電調度領域權威專家和學者的研究論文和書籍，通過查閱這些經典論著，便于研究生掌握更多的問題建模思路和求解方法細節，這對于開展專題研究有非常重要的作用。

2.3 專題研究與開發

水電調度專題主要包括三項任務，一是開展建模及求解算法研究，二是利用計算機編制算法程序，三是開發系統用戶界面展示優化計算結果。

（1）水電調度是典型的大規模高維、離散、非線性復雜優化問題，包括大量的電站、機組時間耦合型約束，以及系統空間耦合型約束，需要考慮發電、防洪、航運、生態、灌溉等多目標綜合利用要求，所以該問題的建模求解是一項非常復雜的工作。這項任務可以培養研究生對實際工程問題的理解，通過研究大規模復雜水電調度約束和多目標處理的簡化策略，掌握能夠準確反映實際工程問題的數學建模方法，同時結合模型特點，可以進一步研究解決模型的優化算法，提升對實際問題的分析和解決能力。

（2）計算機編程是解決水電優化調度問題的必備工具，因本科階段計算機課程的差異，學生可以自由選擇最為熟悉的編程語言如JAVA或者C++等編制算法程序。同時，為保證算法流程的準確性以及提高算法編制效率，可以從書籍或網絡上下載一些經典算法的標準程序，參考借鑒其實現思路，使水電優化調度算法程序盡可能規范化、標準化。

（3）水電調度涉及到大量的模型輸入條件和輸出結果，若直接在程序中寫入或輸出這些數據，既不利于修改維護，也無法直觀展示調度過程，所以利用JAVA等工具包開發輸入和輸出用戶界面是非常有必要的，通過這項任務，可以提高學生利用計算機工具解決實際工程問題的能力，同時也能改善針對水電優化算法的調試效率和查錯水平。

2.4 關鍵問題討論

受專業知識和計算機水平的限制，學生在專題研究與開發過程中不可避免地會遇到優化調度算法和計算機編程等方面的技術難題和問題，對于這種情況，導師需要定期組織各專題小組進行成果匯報和問題集中討論，了解學生的專題實施進度，以及對問題的理解水平，并針對一些共性的重點難點問題，進行詳細的剖析和講解，發散性地給出這些問題在實際工程中的產生原因和常用的解決手段，拓寬學生的專業知識面，加深其對問題的理解。

2.5 專題成果評價

從三個方面對專題成果進行評價：一是在定期的專題匯報中，由導師和課題組其他教師組成評委會，針對學生的匯報成果和對問題的回復情況給出總體評分;二是根據最終專題研究報告的完成情況和完成水平確定報告成績;三是考察各專題小組成果的創新性，是否已經或者可以提煉出可發表的創新成果，目的是鼓勵學生獨立完成學術論文，這對于培養學生的邏輯思維能力和文筆功底是非常重要的。

3 結語

作為世界上水電裝機規模最大、調度問題最為復雜的國家，中國對于水電調度和管理人才的專業水平和實踐能力要求極高，人才需求非常強烈，迫切需要從高等教育階段著手全面提升碩士和博士研究生的整體專業素養，以及解決水電工程實際問題的實踐能力。本文提出的基于專題任務的水電調度專業研究生培養模式，可以調動學生的積極性，激發對專業知識的學習興趣，提高研究生的科研創新水平和計算機應用水平。多次實踐結果表明，一個學期左右的專題培養可以使學生基本掌握水電調度的基礎理論知識和計算機編程技術，具備參與實際工程項目和獨立科研的能力，可以為類似專業的研究生培養提供借鑒。

基金資助：教育部中央高校基本科研業務費專項基金（DUT14RC（3）089）

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