风光水互补系统发电效益-稳定性多目标优化调度

风光水互补系统联合运行是解决风电、光电等间歇性能源消纳的有效方法之一,但互补系统的发电效益与稳定性存在矛盾关系,如何分析系统的出力互补特性并解析效益-稳定性关系是本研究解决的关键科学问题。本研究在雅砻江流域风光水互补示范基地上开展研究工作,采用互补系统总发电量最大、出力过程变异系数最小为目标构建效益-稳定性多目标优化调度模型,采用径流、风速和太阳辐射强度等作为输入,分析调度方案出力互补特性与目标关系。研究结果表明:效益-稳定性目标之间的关系为总发电量越大,变异系数越大,出力过程平稳性越差;互补系统在日内时间尺度上的互补关系为从夜间到日间再到夜间,光电出力从零逐渐增大再变为零,风电出力从大变小再变大,存在日内互补关系,水电能源依靠调节能力可有效互补平抑风电和光电出力。     

雅砻江能源基地水风光互补短期调度运行模式对比研究

随着风电和光伏装机规模及其在电网中占比的双增长,电力系统安全经济运行对调峰资源需求更大,优化调度运行方式,挖掘现有调峰潜力资源是一条有效途径。本文以雅砻江下游流域水风光一体化多能互补示范基地为研究对象,剖析了能源基地现行分散式运行模式存在的问题,提出能源基地水风光多能源集总式调度运行模式。在此基础上,构建了考虑能源基地跨区域送电、多电网调峰的多能互补短期优化调度模型,并从水风光出力过程、新能源消纳量、梯级水电出力及弃、缺电情况等四个方面对比分析了两种运行模式差异。结果表明,集总式调度运行模式能够更充分发挥流域梯级水电站调峰能力,不仅能够提高新能源消纳量,同时能够在一定程度上保障水电发电量,并能够有效解决当前运行模式在同一时刻同时存在弃电和缺电现象,体现了区域间资源互补优势。     

楚雄风光水互补协调运行及新能源建设运行管理初探

在分析了楚雄地区风、光、水资源特性及发电特性后,证明楚雄短中长期互补是可行的。然后提出实时分组风光水互补概念、分组策略及软件实现,并介绍了风光水互补控制策略。在短期风光水互补中,提出电站群日计划曲线制作方法和调度给定发电计划下的最大效益模型;中长期风光水互补中,侧重资源的互补性,在天气预报和多年经验基础上,以发电量最大为目标,制作中长期发电计划。文章还对风、光新能源的建设、运行管理经验进行探讨。     

基于NSGA-Ⅱ的多目标风光水储互补优化模型

构建以新能源为主体的新型电力系统逐渐成为电力行业转型升级的发展趋势。由风电、光伏、水电、储能电池多种新能源组成的多能互补系统,通过对出力条件（风力发电机出力、光伏组件出力、水电站水轮机组出力）、储能电池容量以及充放电功率等约束的综合考虑,建立以系统出力波动性最小和运行经济效益最大为目标的多目标优化模型。利用改进粒子群优化算法和NSGA-Ⅱ优化算法,以中国西北地区某风电场、光伏电站、水电站以及电化学储能电站组成的多能互补系统为例,验证目标模型和求解方法的有效性。算例与结果表明：相比改进MOPSO,采用NSGA-Ⅱ算法求解此风光水储联合系统中的多目标问题可以减少15%的出力波动,提高28 835元/年的经济效益,相对风-光-储互补系统,小型水电站的加入通过NSGA-Ⅱ算法可降低31%的出力波动。     

风光水互补系统时间序列变量概率预报框架

风光水互补系统实时调度受风速、太阳辐射强度、径流和电力负荷等时间序列变量的不确定性影响,如何准确预报这些变量并量化预报的不确定性是风光水互补系统面临的关键难题。为此,本研究提出一种基于深度学习模型的时间序列变量概率预报框架。首先,从时间序列数据中挖掘特征输入并采用相关系数对生成的特征进行初选;其次,基于深度学习模型和高斯过程回归构建时间序列变量概率预报模型,同时分别通过0-1规划思想和贝叶斯优化算法实现特征组合优化和超参数优选;进而,从确定性预报、概率预报和可靠性3个方面对预报模型进行全面评价;最后,以雅砻江流域风光水互补先期试点示范基地作为研究对象,分别在径流、风速、光伏和负荷4个数据集上与目前7个不同的时间序列变量预报模型进行全面对比,验证本研究提出预报框架的精度和概率综合性能。     

浅谈多能互补清洁能源基地开发规划

从多能互补概念出发，结合当前清洁能源基地开发政策，根据推进增量风光水(储)、探索风光储的思路，梳理了“十四五”顶层设计中关于主要流域和区域的清洁能源基地规划。研究提出多能互补清洁能源基地规划思路，首先，强调送端风光等间歇性可再生能源发电与调节电源互补，分析了多能互补分析计算的难点在于对存量、增量梯级水库电站、抽水蓄能电站水量平衡与发电优化的处理，以及新能源出力代表性、发电特性的准确表达，提出了以经济性最优为主要目标的多能互补容量配置方案比选和多目标联合运行思路；第二，兼顾受端电网实时电力电量平衡，提出了选取典型时段，以小时为步长的电力生产模拟计算要求。     

基于水电的多能互补分布式供电技术探讨

利用太阳能、风能进行发电时,因季节性和随机性,系统出力往往随环境变化而变化;而水电系统通常具有比较稳定的发电出力,对系统稳定性具有决定作用。以水—风—光多能互补分布式供电试验平台为依托,研究基于水电的多能互补分布式供电技术,通过仿真模拟和试验对比,分析多种能源互补发电系统运行稳定性,有助于推动水—风—光分布式发电模式,促进清洁可再生能源的高效利用及环保开发。图4幅,表1个。     

雅砻江流域建设风光水互补千万千瓦级清洁能源示范基地的探讨

雅砻江流域沿岸具有丰富的风能和太阳能资源。在雅砻江干流上,水能资源十分丰富,梯级电站规划总装机容量约3 000万k W。建设雅砻江流域风光水互补清洁能源示范基地,可以通过水电站水轮发电机组开度实时调节特性,平抑风电、光电出力变幅及瞬时变率,提升风电、光电电能质量;利用水能与风能、太阳能资源年内互补特性,提高送出通道利用率和开发的综合效益;结合水电建设已有的送出线路、交通、场地等资源,降低投资成本,破解送出瓶颈。风、光、水互补清洁能源基地建设对解决目前新能源开发困境具有重要的创新和示范意义。     

嵌套短期弃电风险的水光互补中长期优化调度研究

传统水光互补中长期调度模型未考虑光电的短期随机波动性,忽略了短期弃电风险,由此制订的调度规则难以有效协调光电消纳与流域水资源综合管理。本文提出嵌套短期弃电风险的水光互补中长期优化调度方法。首先,分析水电与光电联合运行过程中可能产生的弃电情形,并对弃电损失进行量化;其次,基于日调度模型的多情景分析制订中长期弃电损失函数,以定量表征水电出力与光伏弃电率之间的关系;最后,将弃电损失函数嵌套在中长期优化调度模型中,推导互补系统的适应性调度规则,识别水库年末消落水位关键控制因子。以龙羊峡水光互补工程为实例,研究表明:(1)弃电损失函数呈S形,水电出力过低或过高均不利于光电消纳;(2)月末水位/库容为输出变量、可用能量为输入变量的调度函数能较好地指导水光互补中长期调度;(3)互补情景下水库年末消落水位受年初水位、当年水流入能和当年水电站发电量显著影响,而受光伏年发电量影响较小。     

耦合出力破坏深度与弃电准则的梯级水风光互补调度规则研究

梯级水电调度规则是指导控制型水库发电蓄放水的重要依据。随机、波动、间歇性新能源的接入改变了梯级水电运行边界，增加了缺电、弃电风险，导致仅考虑径流季节性波动的调度规则不再适用。依托贵州某梯级水风光综合基地实际工程，剖析了导致缺电、弃电的因素，并从规则形式和模型构建角度给出解决方案。在标准调度规则的基础上，结合对冲规则、满蓄规则，并考虑输电通道容量限制与新能源消纳规则，提出梯级水风光六段式互补调度规则，以减少缺电、弃电;提出出力破坏深度指标度量缺电风险、提出弃电准则避免非必要弃电，并以规则参数为决策变量构建多目标参数模拟优化模型;采用目标优先级非支配排序遗传算法优化规则参数。设置多种新能源装机容量场景、输电通道容量场景和对比规则，从多角度验证本文方法的有效性。结果表明，本文方法能够显著降低梯级水风光综合基地缺电、弃电风险，提高发电量，其中出力破坏深度指标使缺电程度平均降低36.04%、弃电准则使弃电平均减少7.96%。最后，绘制更加简明、直观的梯级水风光互补调度图，以便于实际应用。     

黄河干流水风光一体化能源综合开发研究

以黄河上中游干流已建、在建、规划的水电站及其周围的风光资源为对象,以水风光电出力特性及互补特性为基础,以风光电接入不增加水电站弃水并按照经济较优控制弃风、弃光率等为原则,开展黄河干流水风光一体化能源配置运行研究,结合互补运行特性、充分利用水电的调节能力、提高输电通道利用效率、统筹本地和外送消纳,在技术可行、经济合理的基础上构建了黄河干流水风光能源配置模型和经济分析模型,通过模型分析计算,提出经济合理的水风光电装机规模配比方案,及黄河干流2025年、2035年水风光一体化发展目标和布局。     

黄河流域单元式多能互补能源基地构建研究

为研究黄河流域风、光、水多能互补开发模式及实现途径,促进流域清洁能源开发利用,根据黄河“几”字弯能源现状、问题和发展趋势,构建了基于风、光、水电、抽水储能多能互补的单元式清洁能源构建模式。结合黄河水沙调控体系规划的黑山峡、碛口、古贤3座水利枢纽工程,依托黄河“几”字弯区域丰富的水、风、光、国土、地形资源,以电源端调控实现稳定输出,提出建设风-光-水-抽水储能多能互补的三座清洁能源基地的构想,替代化石能源,实现节水、减排,有利于解决流域大量化石能源开发带来的高耗水、高污染、高排放等生态环境问题,助力黄河流域生态保护和高质量发展。     

考虑预报不确定性的水风光互补系统两阶段决策研究

【目的】水风光资源长期预报精度有限,如何应对风光出力和径流的不确定性是充分发挥多能源协同优势的关键,为此,提出考虑预报不确定性的水风光互补系统两阶段决策方法。【方法】将互补系统长期调度多阶段决策划分为包含面临时段和余留期的两阶段决策,通过余留期能量曲面表征余留期不同库容条件与未来风光出力及径流所能产生的发电效益;讨论不同预报水平下水风光资源预报信息的利用方式,提出余留期能量曲面确定方法,并分析预见期利用长度对互补系统效益的影响,确定最佳预见期利用长度;以基于调度图模拟的互补系统调度结果作为对照,评估不同预报水平下两阶段模型的适用性。【结果】选择雅砻江下游水风光互补系统进行实例研究,结果显示：(1)两阶段模型中基于径流序列映射模型的预报信息利用方式能较好地表征余留期效益;(2)随着两阶段决策模型预见期利用长度的增加,预见期的边际效应显著降低,互补系统最佳预见期利用长度为3个月;(3)与调度图相比,两阶段模型推迟水库蓄水和消落时机并加深消落程度,使得发电效益和出力可靠性在预报水平较高时整体高于调度图。【结论】结果表明：两阶段决策模型能够灵活结合多个预见期的预报信息,实现有限预报信息下的互补...     

风光水发电系统联合调度规则提取

为提高风光水发电系统的经济效益,需提取系统调度规则实现风光水互补运行。建立以系统总发电量最大为目标的确定性优化模型,采用动态规划逐次逼近法(DPSA)求解模型;初选决策变量和影响因子属性集,基于灰色关联度(GRA)确定影响因子;建立BP人工神经网络模型提取调度规则。以雅砻江下游梯级水库群为研究对象,计算结果表明:对于1953年～2011年实测径流系列,考虑水电、风电和光电互补性的联合优化调度可提高系统的多年平均年发电量;在风光水联合优化调度基础上提取的调度规则能较好地保持确定性优化调度的发电效益。     

风光水互补发电系统送出能力分析

针对风光水互补发电系统分析了影响系统送出能力的主要因素,构建了以接入风光规模最大为目标的互补送出能力分析模型。以金沙江上游叶巴滩电站及其周边风光资源组成的风光水互补发电系统为例,研究互补送出能力的敏感性。研究表明:系统中风光水出力具有较好的互补性,其中风电与水电的年内互补性最好;系统送出能力对系统送出通道容量最为敏感,对系统允许弃风光率的敏感性次之;当系统风光容量比例取0. 95,允许弃风光率取5%,系统送出通道容量取水电站装机规模224万k W时,叶巴滩电站可接入风光总规模80. 3万k W,可送出风光电量13. 05亿k W·h,系统送出通道利用率可提升6. 65%。     

基于季节性自回归模型的龙溪口电站径流预报

利用岷江下游高场站1940～2004年共65 a月径流实测序列,对序列随机成分、基本特征进行分析,确定月径流序列为季节性时间序列,因此,采用季节性自回归模型进行模拟预报,确定模型为一阶季节性自回归模型。模拟预测的结果表明:10～12月预报效果较差,其它月份预报精度均较高,该模型能够用于龙溪口电站的月径流模拟预报。     

新能源对清江梯级电站运行影响分析研究

随着我国碳达峰和碳中和目标的提出，以风电、光伏发电为主的新能源将成为我国能源结构优化的主力军。从生产特性来看，新能源发电具有波动性、随机性、间歇性的特点，水电作为调节性能优异的清洁能源，其灵活快速的调峰能力可充分弥补新能源出力的不确定性。在区域电网内，充分利用水电及新能源，实现灵活互补优化调度，是构建清洁低碳多能互补电源体系的大势所趋，但同时，也会给水电的运行方式带来明显影响。以清江梯级电站为例，构建水、风、光互补运行出力模型，分析了新能源对清江梯级电站运行影响。     

城镇化和闸坝对沙颍河流量的影响研究

分布式水文模型PRMS(The Precipitation Runoff Modeling System)考虑了降水、气候和土地利用等因素,可模拟产流、产沙等描述流域水和物质循环的重要变量。利用沙颍河实测流量资料对建立的PRMS模型进行了校正和验证,据此模拟了该流域城镇化和闸坝工程对沙颍河流量的影响,结果表明:城镇化使地面不透水面积增加,导致流域蒸散量和降雨入渗减少,产流量增加,而闸坝等水工建筑物改变了流域水资源的时空分配,减弱了自然径流量的波动性,增加了水面蒸发,使流域径流量峰值减小,径流洪峰滞后。城镇化和闸坝对河流径流的影响在枯水年尤为明显。     

黑河流域水循环系统的分布式模拟(Ⅱ)——模型应用

应用作者开发的分布式水文模型WEP－HeiHe，对黑河上、中游流域水收支和水循环要素的时空变化进行了系统剖析；同时，还将模型应用于莺落峡径流预报、山前小河流径流和地下水侧渗量的模拟与预报以及未来下垫面变化条件下的流域水收支预测。结果表明，模型能系统表征流域水循环和水收支各要素的时空分异；对于枯水期的径流预报，达到较高的精度。在对下垫面变化条件下流域水收支预测中表明，尽管涵养林建设增加了截留蒸发，但同时也降低了林地的土壤蒸发，因此总蒸发量增加不明显；涵养林建设会使出山径流略有减少，但同时会稍增加土壤和地下水的蓄变量；退耕还牧对减少蒸发、增加正义峡下泄水量以及降低蓄变量赤字均有明显效果。     

考虑送出限制的水-风-储系统优化调控研究

随着我国西北地区风电的规模化开发,探索西北地区的水-风-储多能互补送出模式有利提高电力系统的灵活性、缓解并网消纳问题。通过构建兼顾电力送出通道利用率和互补系统收益的多目标模型,提出互补系统的容量配置及分时电价下的运行策略,并将该方法应用于黄河上游的多能互补基地。经过对两种大型互补系统的容量配置与调控策略进行对比分析,验证了互补系统对于提高电力送出通道利用率、消纳弃风及改善运行收益的重要作用。模拟结果表明,风电不确定性程度、分时电价和电力送出通道容量对系统互补效果影响较大。该方法可为未来新能源与水电互补系统的规划和运行提供技术支持和参考。