混合式抽水蓄能电站在梯级水电站群中的优化调度

在充分考虑东北电网调峰需求和抽水蓄能机组运行工况的前提下,优化白山混合式抽水蓄能电站水库调度,提高白山水库的运行水位,获得最大化的"水头"增发电量,实现梯级电站年发电量或年调峰效益的最大化。结果表明白山混合式抽水蓄能电站抽水发电转换效率发电量最大模型比调峰效益最大模型高,2种模型的抽水发电转换效率分别为90.65%～95.50%和87.94%～92.58%,都比纯抽水蓄能电站的发电转换效率高,体现了混合式抽水蓄能电站的优势。抽水蓄能机组运行对下游仅具有日调节性能的红石水电站影响不大,但加剧了下游具有不完全多年调节性能的丰满水库的径流年内分配的不均匀,使得梯级运行效率为75.93%～82.62%。结果表明梯级水电站群中建设混合式抽水蓄能电站,其效率及对其他电站的影响与梯级电站的布置如龙头水库的位置和开发方式等因素有关。     

梯级水电站水库蓄能利用最大化的长期优化调度

以强迫弃水和有益弃水的混合弃水策略为基础,将梯级水电站看作一个整体,建立蕴涵末级水电站弃水电量最小、水力资源电站间分配时的发电量增益最大和水电站总发电量最大的梯级水电站水库蓄能利用最大化长期优化调度数学模型。构建了描述蓄水量、发电引用流量、弃水流量、水库前池水位和放水路水位之间关系的水电站水头特性详细数学模型。基于递归思想,建立以弃水流量和发电引用流量表示的水库蓄水量表达式。针对日调节水电站在长期优化调度中的特殊性,采用比例放大策略,建立了水库的等效库容约束条件。以一个三级水电站为例进行仿真分析,以混合弃水策略为基础的水库蓄能利用最大化优化调度数学模型可以提高约4%的综合发电量,表明了有益弃水策略在合理分配水力资源和提高电站综合发电效益方面的有效性。     

含混合式抽蓄电站的梯级水库中长期优化调度

对含有混合式抽蓄电站的梯级水库开展研究有助于进一步发挥混合式抽蓄电站在电网中的作用。为此,建立了含混合式抽水蓄能电站的梯级水库中长期年发电量最大优化调度模型,以发电流量和抽水时间为优化变量,运用逐次优化算法,得到调度期的最优调度线和抽水时间组合。通过对白山-红石-丰满含混合式抽水蓄能电站的梯级水库算例计算,结果表明在丰水年、平水年和枯水年梯级水电站总的年发电量和保证出力均比不抽水时有所提高。     

计及不确定因素的梯级水电站短期优化调度

以一定时期内期望发电效益最大化为目标,采用马尔可夫链对梯级水电站机组未来调度时段的预想故障及上网电价进行概率预测,构建了一种新的梯级水电站短期概率优化调度的模型,并且采用服从正态分布的负荷波动来分析时变负荷对优化调度的影响.该模型全面考虑了梯级水电站蓄水量、弃水量、水位、发电引用流量等约束条件,实现了机组运行状态概率预...     

美国电力市场环境下抽水蓄能调度模式分析及启示

抽水蓄能在促进发电资源优化配置、维持电网安全稳定运行方面发挥着重要的作用,合理的抽水蓄能调度模式能够最大化运营商的运行收益和系统效益。美国在电力市场机制和抽水蓄能调度模式方面有成熟的经验,文中主要梳理了美国电力市场环境下抽水蓄能的3种调度模式:自调度、半调度和全调度,比较并分析了优化目标、运行约束、优化效益等主要环节的具体实践及应用区域。此外,以给定地区内抽水蓄能和火电机组联合调度为例,分析了3种调度模式下优化结果的差异及原因。最后,在总结美国抽水蓄能调度模式的基础上,提出了对中国电力市场环境下抽水蓄能调度模式的建议。     

金沙江下游梯级和三峡梯级水电站群联合调度补偿效益分析

为探索金沙江下游梯级和三峡梯级水电站群联合发电调度补偿效益及补偿规律,分别建立以发电量最大为目标的单库优化调度模型和梯级联合优化调度模型,采用经典动态规划法和笔者提出的多精英向导粒子群算法(Elite-guide particle swarm optimization,EGPSO)算法对两模型进行求解,以计算梯级电站群联合调度电力电量补偿效益。选择1999、1983、1992作为丰、平、枯典型代表年径流数据进行计算,分析结果表明:金沙江下游梯级和三峡梯级水电站群联合调度能显著提高梯级整体发电量,减少弃水,补偿效益显著。梯级联合调度中,金沙江梯级对三峡梯级进行电量补偿,在提高枯期出力和季节性发电量的同时,缓解了汛期集中消落带来的调度风险。     

新能源并网下混合式抽水蓄能电站竞价策略

随着我国西北地区新能源规模不断增长，弃风、弃光问题日益突出，建设具有更大储能容量的混合式抽水蓄能电站是目前最具有实践价值的解决方案，研究其在现货市场中的竞价策略具有重要意义。本文以黄河上游规划建设中的梯级混合式抽水蓄能电站为研究对象，构建了一个Stackelberg博弈模型，通过解决一个双层优化问题来实现其在日前市场中的利润最大化，其中，上层代表电站收入最大化问题，下层包括独立系统运营商面临的出清问题。结果表明，日前市场中，混合式抽水蓄能电站会在高电价时放水发电，低电价时抽水蓄能，电站与新能源通过打捆方式参与市场竞价的收益要高于两者联合但不打捆参与方式，且均高于混合式抽水蓄能电站单独参与市场竞价的收益。     

白山混合式抽水蓄能电站水库调度效率分析

白山混合式抽水蓄能电站为具有常规发电机组和抽水蓄能机组混合的大型水库水电站.本文在充分考虑东北电网需求的前提下,利用抽水蓄能机组的抽水功能,优化白山水库年内的水位变化过程,提高白山水库的运行水位.获得最大化的"水头"增发电量,实现白山混合式抽水蓄能电站年发电量的最大化或年调峰效益的最大化.结果表明发电量最大模型的抽水发电转换效率明显比调峰效益最大模型相应系列的抽水发电转换效率高,发电量最大模型的抽水发电转换效率为90.65～95.50%,调峰效益最大模型的抽水发电转换效率为87.94～92.58%,都比纯抽水蓄能电站的发电转换效率高,表明了混合式抽水蓄能电站的优势.     

计及不确定因素的梯级水电站短期优化调度

以一定时期内期望发电效益最大化为目标,采用马尔可夫链对梯级水电站机组未来调度时段的预想故障及上网电价进行概率预测,构建了一种新的梯级水电站短期概率优化调度的模型,并且采用服从正态分布的负荷波动来分析时变负荷对优化调度的影响。该模型全面考虑了梯级水电站蓄水量、弃水量、水位、发电引用流量等约束条件,实现了机组运行状态概率预测与优化调度决策的密切结合。利用微分进化算法鲁棒性强、搜索效率高的特点, 与蒙特卡洛方法对模型进行求解。以一梯级水电站系统为例进行计算分析,表明所提出的模型合理和有效。     

计及节能减排的梯级水火电优化调度研究

针对梯级水电站与火电联合调度难度大、约束多的困难,考虑了节能、减排及梯级蓄能等三个目标,并引入模糊理论建立多目标水火电优化调度的模糊模型,采用最大化满意度指标法将多目标转化为单目标优化,然后通过遗传算法求解此问题。结果表明,相较于纯火电优化调度,梯级水火电调度能有效节约能源,减少污染气体排放;在此基础上多目标的水火优化调度比单目标的水火优化调度更能同时兼顾节能、减排及水电站的蓄能,达到社会综合效益最大化。     

大规模风光接入下梯级水电站调度方式研究

风光接入流域梯级水电系统联合打捆外送是解决新能源消纳难题的有效途径,但也使得传统面向单一水电系统的调度方式面临极大挑战。为此,本文系统研究大规模风光接入背景下梯级水电站在长期、日前和实时尺度上的调度方式,并以雅砻江流域锦官梯级多能互补调度为实例,系统评估互补调度效益和风险。结果表明：大规模风光接入背景下,大型水电站水库的中长期水位应提前并加深消落,以增加枯期发电量并减少汛期弃水;互补运行能提升系统调峰能力,且调节水电日出力过程可缓解外送通道竞争;充分发挥梯级水电站的联合调度作用,能分别在日前和实时尺度上对风光功率进行电力补偿调节,弥补风光预测不确定性导致的发电偏差,提高供电可靠性。     

Practice of Centralized Control over Cascade Hydropower Stations

Isolated operation of hydropower stations on Wujinag River was seen disadvantages of low rate of water utilization and much loss of electricity caused by abandoned water during low load periods. To tackle the problem, centralized control over cascade hydropower stations is practiced with a considerable economic benef it gained.     

刘家峡水库汛期动态防洪限制水位论证研究

效益的增加不能以风险的提高为代价,科学合理地制定并从风险与效益两个方面论证刘家峡水库的动态防洪限制水位是非常必要的。据国家防总发布的《水库汛限水位动态控制试点工作意见》,基于现有黄河上游电站的工程条件和技术资料,在龙羊峡~刘家峡两库联合调度的基础上,采用库容补偿方法,探讨一种以旬为单位的动态汛限水位控制方法,建立动态汛限水位过程线,并进行其风险与效益分析论证。实例研究表明:该动态汛限水位过程线可操作性强,使用方便,在满足设计防洪标准要求的前提下,前汛期不必过早地降低水库水位,后汛期又可较快地抬升水库水位,不仅能够提高水头效益,而且更容易抓住时机尽早蓄水,提高水库蓄满率,增加发电效益。     

多运营主体梯级水电站参与的日前市场出清模型

中国普遍存在梯级水电上、下游电站隶属不同运营主体的现象,各电站独立参与现货市场竞价时,调节性能欠佳的下游电站可发电量由上游电站中标电量决定,面临中标电量与实发电量匹配失衡的问题,导致交易结果难以执行,不利于市场稳定和水电资源利用。为此,文中研究了多运营主体流域梯级水电站参与的日前市场出清模型,下游电站作为价格接受者,无需申报电量,其电量通过上、下游电站水力耦合关系,表示为关于上游电站申报电量的线性函数,嵌入日前出清优化模型,实现上、下游电站联合出清。重点探讨上、下游电站之间水流时滞对下游电站运行的影响,并在日前市场出清中予以考虑。最后,以包含6家发电商和8家购电商的系统为例,模拟日前市场竞价场景,结果表明:该出清模型能有效缓解下游电站独立参与电力市场面临的发电量匹配失衡问题。     

计及弃水电量价值的水火电短期联合调度模型

针对水电装机容量较高、调节能力较弱的电网汛期水火电发电计划制作困难的问题,充分考虑汛期水电出力受阻、火电多段成本深度调峰及电网备用容量需求,以计及弃水电量价值的汛期水火电总运行成本最小为目标,构建水火电短期联合调度模型。通过耦合弃水电量计算的一体化水火电计划制作方式,简化汛期水火电发电计划制作的过程,提高发电计划的精确性。所建模型通过混合整数线性规划实现,并利用Gurobi求解器对其进行快速求解。广西电网的算例仿真结果表明,所提调峰弃水电量计算方式更为精确,弃水电量价值的引入可协调汛期水火电运行,同时,相较于现行水火电分层调度方式,汛期水火电联合调度方式在保证电网安全运行的前提下,可实现清洁能源高效利用,降低火电运行费用,有利于电网的节能调度。     

电力市场中梯级水电站组合交易策略研究

电力市场中梯级水电站担负着系统调峰、备用等功能,由于梯级水电站受到丰水、枯水季节变化,自身发电效率降低,进而影响其在市场中的交易.针对梯级水电站自身入库径流随机性,汛期需要兼顾防洪、发电、航运等等不确定因素以及市场中的电价波动等等特点,提出把梯级水电站交易方式按照时间先后尺度分为上下两层,每层采用序贯决策中的Markov决策,把梯级水电站的在电力市场中的交易过程描述为多时间尺度的Markov动态决策,以构建梯级水电站在市场中交易的序贯决策模型.根据系统负荷需求与梯级自身发电容量限制,采用随机动态规划算法优化各层的交易决策变量、梯级各电站出力过程,以实现梯级水电站期望收益最大目标.实例表明该方法具有很好的实用价值.     

基于电网安全稳定运行前提下的梯级水电站优化调度新探讨

优先和大力发展水电是调整能源结构和可持续性发展的重要措施之一,梯级水电站由于其经济效益显著受到极大的关注。随着水力资源的不断开发,电网结构日益复杂,水电关系必将越来越密切,就梯级水电站的优化调度问题,立足于电网稳定安全,提出了先电网优化再水库调度优化的调度方式。基于四川南充电网梯级水电站,通过PSASP系统进行了不同电网运行方式下的潮流计算,较好地验证了这一方案的提出。     

风电并网条件下的梯级水电站长期优化调度

随着新能源的快速发展,大规模风电并网条件下电网需要更多的调节能力,梯级水电站利用其灵活的调节能力可以与大规模风电联合运行。本文研究了风电的日内反调峰特性对梯级水电站发电的影响,并得到梯级水电站的日发电量上下限。然后,通过这个日发电量约束搭建梯级水电站长期调度与短期调度的桥梁,以达到在长期优化调度中考虑风电的短期反调峰特性的目的。以我国西南地区澜沧江下游2座梯级水电站与周边风电为实例进行研究,结果表明,与风电站联合调度后,梯级水电站的长期调度方式需要改变,尤其是汛前枯期的库水位决策与汛后蓄水决策。所提出模型为破解大规模风电并网问题提供新的技术途径。     

石泉水电站优化调度模式的探索

为充分发挥石泉水电站的发电效益,提高水能利用率,石泉水电站采取洪前腾库迎峰减少弃水,抬高水库运行水头,洪尾实施汛限水位动态控制,机组运行优化和梯级洪水联合调度等优化措施,充分挖掘了电站的发电潜力,获得了可观的增发电量,2012-2013年共计12场洪水采用了优化调度模式,洪水期累计增发电量1.71×10~8 kWh,证明所采取的措施有效。     

兼顾激励相容的水电富集电网中长期电力市场交易模型

针对我国水电富集地区梯级电站上下游中标电量与发电水量不匹配导致弃水和违约等问题，借鉴巴西电力市场中长期交易模式，提出兼顾激励相容的水电富集电网中长期交易模型。该模型以个体发电效益最大和电网侧购电成本最小作为激励相容的双重目标。首先以最小出力最大为目标对水电站群进行优化调度，所得各水电站每月发电量定义为其该月保证电量，并将保证电量拆分成基础电量、省内电量和西电东送电量。然后建立各级市场交易方法，基础电量按相似来水频率的历年平均电价收购，省内电量参与两轮拍卖，西电东送电量按剩余电量比重排序依次收购，采用强化学习确定各发电商份额和电价。最后利用改进的电量再分配机制对联盟内各水电站实发电量进行再分配。云南省5个流域52座电站群实例结果表明，所提模型能有效缓解当前梯级上下游电站弃水和违约等问题，促进了水电市场合理竞争和水资源充分利用。