沙坪二级电站,位于大渡河梯级中游河段,水位控制区间小、机组工作水头低、汛期及平水期流量大、机组振动区间较大,多种因素的影响下,负荷微调频繁（每年约1000次）、泄洪闸门动作频繁（每年约5000门次）,在长期运行过程中,对机组健康状态和泄洪设施及水工建筑产生较大负面影响,累积和频繁的无规律动作极容易对设备设施造成伤害。随着气候变化以及人类活动影响等因素、大规模风光等间歇性能源馈入电网等加剧了电网负荷的不确定性以及区间来水的不确定性,多重不确定性因素导致的负荷计划频繁调整、负荷计划调整偏差导致开闸弃水以及闸门频繁起闭等问题已成为我国各梯级水电站实时调度运行面临的共性问题和难题。本文以沙坪二级电站为研究对象,围绕实时调度过程中所面临的关键问题,以数据分析、河流动力学、学习算法、水电能源学等理论与方法为指导,探究实时调度运行规律,进行超短期水库水量平衡模拟,建立超短期坝前水位预测方法,制定了沙坪二级电站实时调度策略,解决了实时调度优化模型在实际工程应用的难题。本文主要研究内容如下:（1）详细介绍了沙坪二级电站基础资料,梳理当前实时调度的具体过程,并总结沙坪二级电站实时调度目前面临的问题,分析造成沙坪二级电站实时调度困难的原因。（2）运用理论推导和统计分析方法开展实时调度数据时间分布及变化规律、响应方式、作用过程的研究,建立了实时调度运行规律分析精确描述方法和体系;揭示了沙坪二级电站历史实时调度运行规律;建立了河道-库区一维水动力模型,分析了河道径流演进规律。并在此基础之上,实现了超短期水库水量平衡模型的精准模拟,为超短期坝前水位预测和沙坪二级电站实时调度模型的建模提供理论基础和数据支持。（3）针对坝前水位所具有的复杂性、非线性、参数不确定性和扰动随机性特点,采用多种算法建立了的超短期坝前水位预测模型。采用常见的精度评价指标对所有的模型进行误差精度的对比分析,提出了超短期坝前水位实时预测的误差分析方法,并论证了不同精度评价在对超短期坝前水位预测模型的适用性,在各模型中选择精度高、鲁棒性较好的模型。研究结果表明,平均绝对百分比误差和决定系数并不适用于超短时间的坝前水位预测模型的评价指标。经过误差比对分析,BP神经网络模型精度高、鲁棒性较好。（4）以沙坪二级电站实时调度过程中所面临不同工况、不同优化目标的实际工况调度需求为出发点,制定了沙坪二级电站实时调度策略。研究工作充分考虑到实际调度过程中所面对的多重不确定因素,建立了优化目标和约束条件可选的沙坪二级电站实时调度模型,制定了包括负荷申请和闸门开度调整等详细过程的沙坪二级电站实时调度策略。构建耗水率模型和水位模型对所选择的16种工况进行优化模拟,并使用2019年数据进行长时间优化模拟。工况优化模拟表明:当入库流量平稳,调度过程较为简单,优化空间不大。当入库流量紊乱,若不开启闸门,水位模型优化效果较好,水位平稳,耗水率低。当开启闸门,水位模型不再适用,可使用耗水率模型,但必须正确处理具体工况下的约束条件。长时间优化模拟表明:优化模型对沙坪实时调度过程优化作用明显,水位过程更加平稳,经济效益显著。最终在沙坪二级电站进行试运行,完成所设定的优化目标,运行效果良好。