中小型综合牧场风光互补供电系统经济性分析

文章介绍了内蒙古自治区的风、光及畜牧业资源情况,阐述中小型综合牧场风光互补供电系统的技术方案。通过对方案进行经济性分析,认为采用风光互补的供电模式解决中、小型综合牧场的用电问题,在所有可能的解决方案中最为经济。     

某水库风光互补直流系统应用的必要性分析

目前风光互补发电系统在国内外用于水利工程非常少.以往水利工程因受到地理环境制约,建设基础电力供应设备需要投入大量时间与资金.随着水利供水工程的发展和水利自动化的要求不断提高,远离电网覆盖地区的管道供水、渠道供水的运行控制及信息采集,都需要低成本、高可靠性的独立供电系统.在偏远地区采用风光互补自供电系统成本较低、可靠性高...     

多时间尺度耦合的水风光一体化互补运行研究

随着“碳达峰、碳中和”目标的提出,以水电、太阳能、风电为主的清洁能源迎来了前所未有的发展机遇,水风光一体化开发成为未来能源发展的重要方向。为促进新能源的消纳,同时平抑风光波动对电网安全稳定运行的影响,本文分别以年和日为时间尺度构建了“中长期—短期”多时间尺度耦合的水风光互补调度模型,并采用优化算法进行求解。研究成果表明,模型可通过适当调节水电年内出力过程,促进新能源消纳,并利用其调节能力强和启停迅速的特点,将日内随机波动的风电、光伏互补为稳定安全的优质电源,对水风光一体化互补运行有一定指导意义。     

风光互补供电系统的推广应用

对于水利系统输水工程供电一直以来都是一个关键问题,以往工程中采用输电线路提供交流电源进行供电.但对远离电网覆盖地区的管道供水、渠道供水的运行控制的设备及信息采集,都需要低成本、可靠性的独立供电系统.风光互补直流自供电系统在一定程度上能够解决这些问题,在此对两种供电方式进行对比分析,今后此类设计提供借鉴.     

风光互补型发电和提水两用机组的研究

针对我国目前普遍存在的利用常规能源来提水时能耗大和污染排放超过国家标准等问题,创制出新一代风光互补型发电和提水两用机组,采用高效离心潜水电泵、太阳能电池组和达里厄型立轴式风力机、S型低风速启动风车等这些关键技术来节约大量燃料、电能资源,降低生产成本。这种机组以最优的结构匹配,实现了功能和用途的多样化,达到了节能降耗及提高生产效率之目的     

风光水互补发电系统发电效率分析

笔者主要探讨风光水互补发电系统发电效率的分析。由于煤石油天然气等资源日益枯竭,清洁能源的利用变得非常重要。风光水互补发电系统是一种将风电、光伏发电、水电结合的发电方式,其发电效率对于清洁能源的发展具有重要意义。笔者首先介绍了风光水互补发电系统的原理和构成,然后分析了不同风光水互补发电系统中各种因素对发电效率的影响。最后,提出了一些提高风光水互补发电系统发电效率的建议,为清洁能源的发展做出一定的贡献。     

基于互补相关的乌江流域实际蒸散量分布式模拟

为了提高气候变化下估算乌江流域陆面实际蒸散量的精度,利用乌江流域气象和水文数据,在蒸散互补原理基础上建立用常规气象资料估算流域实际蒸散量的模型。模拟结果显示:该模型能将乌江流域多年平均实际蒸散量的相对误差控制在5%以内;在充分考虑地形起伏等下垫面不均匀的条件下,将估算模型中各分量的分布式模拟结果与估算模型耦合,实现了乌江流域实际蒸散量的分布式模拟;该模型更加精细地表现了流域实际蒸散量的空间变化情况,发现其在空间分布上呈显著的西高东低的分布趋势;在时间变化上,1961-2010年间乌江流域实际蒸散量在总体上表现为下降趋势,降幅为5.08 mm/(10 a),但是2000年以后实际蒸散量有较为明显的上升趋势;日照时数及相对湿度的上升是造成实际蒸散量产生以上变化的主要原因。研究结果可为水资源评价、农业气候区划制定等提供参考。     

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。     

用于输水闸(阀)门测控的风光互补供电系统设计研究

以风、光能资源相对匮乏的贵州省地区作为研究对象,利用风光互补直流发电系统作为直流驱动的电源,在输水工程中采用直流直驱方式的闸(阀)门系统应用于设计研究,解决了设备运行中的智能化、信息化远程管控问题,为智慧水务提供硬件基础.     

水风光互补系统装机容量配置解析优化及敏感性分析

水风光装机容量优化配置对于提高能源利用效率具有重要意义,但传统的以系统净效益最大为目标的数值模拟方法难以刻画明晰互补系统净效益、装机容量、电价、成本等经济技术参数之间的定量关系。为此,本文提出装机容量配置的解析优化方法。首先构建风光弃电率函数,以精准模拟长时段风光弃电量;然后基于成本-效益模型解析最优装机函数,并采用数值模拟方法检验;最后,对最优装机函数泰勒展开,以评估容量配置中最优装机和互补系统净效益对各经济技术参数的敏感性。以雅砻江流域二滩水风光互补工程为实例,研究结果表明：提出的解析优化方法经检验可精确配置装机容量;最优装机和净效益最敏感的参数均为上网电价,最不敏感参数均为运行维护成本,系统净效益对上网电价敏感性为运行维护成本的4.44倍。研究可为流域水风光互补电站规划设计提供技术支持。     

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系统长期优化调度.     

考虑破坏深度和发电保证率的水风光互补调度规则研究

清洁能源出力的不确定性以及极端气候条件下的脆弱性对电网运行安全的影响越来越突出,提出了同时考虑发电保证率和出力破坏深度的水风光长期互补调度规则生成方法。该方法以发电量最大为目标,考虑水风光联合出力保证率和出力破坏深度,采用混合整数非线性规划方法对水风光进行长时间序列模拟联合调度。在此基础上,采用灰色关联方法筛选输入因子,以各水电站出力作为输出,应用BP神经网络生成水风光互补调度规则。最后,通过实例分析验证了所提模型的有效性,并通过不同风光装机规模、是否考虑破坏深度相关场景模拟分析进一步论证了所提模型的优越性。     

计及短期运行特征的水风光互补中长期调度

传统基于旬/月尺度的中长期调度模型难以描述风、光出力随机波动性所诱发的运行风险,无法有效指导水风光互补系统的中长期运行。为此,提出计及短期运行特征的水风光互补中长期调度规则编制方法。首先,构建短期调度模型评估水风光联合运行中的弃电、弃水及失负荷风险;其次,基于短期调度长系列调度样本,提取水电出力与弃电、弃水及失负荷之间的响应关系;最后,将响应关系嵌套在水风光互补隐随机优化调度模型中提取调度函数。以黄河上游千万千瓦级水风光互补系统为研究对象进行验证,结果表明：相比于简化运行策略,所提出的方法能够增加系统发电量6.5%,同时降低失负荷率3.71%。在水风光互补中长期调度模型中嵌套短期运行风险能够降低系统的弃电与失负荷风险,从而有效指导互补系统中长期调度运行。     

考虑避振条件的水风光互补发电系统运行经济性评估

为更加全面、准确评估水电机组在风光水互补发电系统中的经济性表现,本文将水电机组寿命损耗成本纳入机组运行成本,建立以机组运行成本最小、发电量最大、功率负荷偏差最小为目标的风光水互补发电系统经济性评估模型,充分考虑水电机组运行策略的区别,对比机组避振与不避振运行时的系统经济性特征与机组运行特点.基于NSGA-Ⅱ智能优化算法对模型求解,以国内某清洁能源基地为例分析了风光典型出力场景下系统运行经济性.研究结果表明,相比水电机组不避振运行,采用避振运行方式的水风光互补系统虽然发电量和功率与负荷偏差均值分别降低了 0.09％(0.02 GWh)和2.10％(1.89 MW),但运行成本均值下降了 0.24％(1.71万元).综合来看,在发电量未有明显提升的情况下,虽然功率与负荷偏差方面不避振运行方式表现较为优越,但由于机组疲劳损耗导致的运行成本显著增加、机组安全问题突出,其综合经济性表现不如避振运行方式.该研究对于优化水风光互补系统中水电机组的运行方式,提高互补发电系统整体经济效益有一定指导意义.     

基于两阶段模型的风光互补系统储能容量配置优化方法

为提高风光互补系统供电经济性,根据风光互补系统的运行特点,第一阶段以风光互补系统技术特性为约束,计算负荷缺电率和新能源弃用率,并将其作为第二阶段的边界条件。第二阶段以储能初始投资年均成本最小作为目标函数计算风光互补系统的最优储能容量配置。结果表明,合理配置储能容量可以有效减少系统的投资成本。     

风光互补无线监控系统在上海清水河泵闸的设计应用

水利工程一般处地偏远,且工程分布相距较远,不便于集中管理。选择风光互补无线监控视频系统可作为集中管理控制的一项有效措施,以方便运行管理。上海市清水河泵闸工程采用了风光互补无线监控系统,本文具体论述了系统设计的原则、原理以及设备选型等。     

基于水风光一体化开发的黄河上中游水风光资源评价

黄河上中游地区水、风、光等清洁能源资源禀赋优势突出,为高质量推动黄河流域水、风、光一体化建设,实现“双碳”战略目标提供了基础条件。分析了黄河上中游生态环境条件、土地资源条件、水能资源条件,围绕调节能力强的水电站周边地区,开展风能资源、光能资源评价,提出风能资源、光能资源地理分布规律和开发潜力,为水风光一体化基地布局以及多种能源互补研究提供支撑。研究表明：研究区域内分布有自然保护区、水产种质资源保护区、水源保护区、风景名胜区、地质公园、湿地公园等多种类型环境敏感区,土地资源中草地面积最大,其次为耕地面积;上游的宁木特、茨哈峡、龙羊峡、刘家峡、黑山峡水电站,中游的碛口、古贤、小浪底水电站调节能力强,在相应河段具有龙头作用;上游龙羊峡及以上河段、黑山峡河段风光能资源最好,中游河段自上而下风光资源条件逐步变差,风能资源开发潜力3.75亿kW,光能资源开发潜力15.82亿kW。     

风光对水电调峰能力的影响初探：基于调峰幅度的角度

水风光互补是当前能源行业的研究潮流和方向,但风光出力的不稳定性和不可控性势必会影响水电站调峰能力的发挥。本研究旨在从调峰幅度角度为水电调峰能力评估及风光并入后对其的影响量化提供一种参考思路。首先提出了周期调节幅度、最大时段调节幅度、时段累计调节幅度以及水电站综合调峰幅度4个指标来评估水电站调峰状况,其次构建了水风光互补运行模型,并通过有无风光工况下4个指标的变化率来量化风光对水电调峰幅度的影响。通过某电网调峰梯级水电及其周边风光资源的多场景模拟计算得出,相比无风光场景,风电和光伏对单个指标的影响趋势不同,但无论是风电还是光伏,接入系统后,梯级水电都须发挥更大的综合调峰幅度才能调节消纳风光。结果表明,风光接入会给水电调峰带来不利影响,并且该影响具有累积效应。     

基于随机有限元法的圆形基础沉降最不利波动尺度分析

波动尺度(SOF)是表征土体空间变异性的重要参数,不同的波动尺度可以模拟土体参数的空间变异程度。基于随机有限元(RFEM)和蒙特卡罗模拟,假设弹性模量服从对数正态分布对土体实现非均质性建模,研究不同波动尺度下圆形基础的沉降变形规律。研究结果表明：中心沉降值符合对数正态分布,差异沉降值符合正态分布;随着波动尺度的增加,中心沉降和差异沉降均值基本不变,中心沉降标准偏差先增大最后趋于平缓,差异沉降标准偏差先增大后减少,在其峰值处平均绝对差异沉降达到最大,此时的波动尺度为最不利波动尺度,在勘察数据相对有限的情况下可以对基础沉降概率进行保守估计。