基于洪水预报信息的水库汛限水位实时动态控制方法研究北大核心CSCD

基于汛限水位动态控制预蓄预泄法的基本思想,研究提出了考虑洪水预报信息的水库汛限水位实时动态控制方法,该方法融合了汛限水位动态控制域的上下限值、洪水预报方案可利用的预见期、下游防洪对象的安全泄量等指标值,在实时调度中以允许超蓄水量和实时超蓄水量二者关系来动态判别水库是预蓄还是预泄。以尼尔基水库为例,研究了如何应用基于洪水预报信息的水库汛限水位实时动态控制方法,制定水库汛限水位实时动态控制方案,并进行相应的风险分析及效益计算。实例研究结果表明,此方法制定的汛限水位实时控制方案,不但没有降低原设计防洪标准,而且增加了水库蓄水量与发电效益,可用于指导水库实时调度。     

水库汛限水位动态控制方案优选研究

在分析水库汛限水位动态控制影响因素的基础上,建立了汛限水位动态控制方案优选评价指标体系,应用丹麦DHI公司研发的MIKE水力计算软件建立了水库下游洪灾淹没损失评估模型.最后以大连市碧流河水库为例,分析计算了在抬高汛限水位后水库下游城子坦镇的洪灾淹没风险损失,并结合水库防洪风险、年平均发电量、洪水资源利用率及供水保证率可靠度四项指标,采用可变模糊优选模型对讯限水位动态控制方案进行优选计算,进而确定了水库实时调度过程中汛限水位动态控制的满意决策方案.     

梯级水库汛限水位动态控制

本文提出了一种梯级水库汛限水位动态控制方法,以清江梯级水库为研究对象,首先建立清江流域汛期的数值气象水文预报模型,滚动预报流域未来三天的洪水过程;其次建立基于"大系统聚合思想"的梯级水库长期优化调度图模型,通过二元Copula-SAR模型随机模拟梯级水库入库径流以反映其长期变化规律,并采用遗传算法制定优化调度图;最后依据长期与短期调度的耦合原则,建立基于"大系统聚合分解思想"的梯级水库汛限水位动态控制模型,并采用逐次优化法优化得到清江梯级水库汛限水位动态控制方案。研究结果表明:耦合了长期调度规则的梯级水库汛限水位动态控制方案相比未耦合长期调度规则的梯级水库汛限水位动态控制方案和原设计方案,2010年7月中下旬的场次洪水,清江梯级水库发电量分别增加0.59亿k W·h和3.14亿k W·h,增幅为6.20%和45.11%,在不降低防洪标准的前提下可显著提高洪水资源利用率。     

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。     

风光水多能互补系统研究展望

风光水多能互补系统利用水电机组调整速率快、水库容量灵活性可调等特点，以水电/抽水蓄能作为调节电源，因地制宜，匹配风电、光伏发电，在电源侧通过多能互补解决新能源发电波动性和不稳定性的问题。基于水电/抽蓄的快速灵活性调节，可提高风电、光伏输出电能质量，降低对电网的冲击，增加新能源并网消纳，提升水电站送出线利用率和经济效益，建立了零碳清洁能源互补系统。本文综述了风光水多能互补系统研究现状、存在的问题，并提出了未来发展趋势。     

水库汛限水位实时动态控制研究及风险分析

基于汛限水位动态控制新理念,利用退水预报计算入库洪水,根据上下游面临时刻的工情、雨情、水情、灾情信息预测洪水预见期内的预蓄预泄能力;依托短期降雨预报,在同时保证大坝与下游防洪不成灾的前提下估算后续起调水位;在此基础上将实时预蓄预泄能力与后续起调水位相耦合,提出汛限水位实时动态控制模型.并对其可能产生风险进行分析.最后以于桥水库为例,对不同初始流量的退水阶段与面临未来24h降雨预报不同量级时的汛限水位动态控制期望值及其风险进行计算,结果表明此模型可在一定风险范围内增加水库汛末蓄水机率,为指导水库实时调度提供理论依据.     

基于C藤Copula理论的水风互补系统调峰方法

水电与风电是我国装机规模最大的两类清洁能源,准确描述风电出力场景是实施水风互补以解决间歇性新能源发电大规模消纳难题的重要途径。依托云南电网实际工程,提出基于C藤Copula理论的水风互补系统调峰方法。耦合风速等气象信息聚类风电出力样本,建立Copula联合分布以描述同地区风电场间的出力空间相关性,引入C藤Copula条件树确定不同地区的风电出力主导电站,将多维联合Copula函数等效描述为系列二维Copula函数,实现多电站高维联合分布的降维求解,并耦合风电出力场景构建了水风互补随机调峰模型。通过13座水电站与21座风电场构成的互补系统验证分析,所提方法可减少余荷峰谷差约67%;与确定性模型相比,在风电出力波动大的典型日调峰效果和运行可靠性更好,呈现出良好的实用性。     

风-光-蓄电-燃煤互补系统的参数匹配优化

为在实现可再生能源消纳的同时保证传统火电厂的经济运行,提出一种风-光-蓄电-燃煤多能互补系统,在兼顾风电与光伏互补的基础上,还考虑了增设蓄电池的影响。以2×350 MW燃煤机组为例,通过理论分析,建立多能互补系统数学模型,分别从单一消纳、互补消纳、风电容量优化以及蓄电调节辅助4个方面进行分析,提出系统参数优化设计方法。结果表明:对于该燃煤机组,在新能源单一消纳情景下,风电消纳总量占比为1.45%,其容量 设定为13 MW,光伏消纳总量占比为3.2%,其容量设定为49 MW;采用耦合风-光互补消纳方式后,新能源电力总消纳量可达到4.2%,其中风电容量为11 MW,光伏容量为 45 MW;进一步优化风电容量,可将新能源电力消纳总量占比提高到6.91%;在此基础上,通过设定蓄电池具体参数可将互补系统新能源电力消纳总量占比提高到22.55%。研究结果可为适应高比例新能源电力的嵌入提供参考。     

面向暂态功角稳定提升的水光互补发电系统紧急切机控制

我国西南地区水电和光伏资源丰富,利用水光资源的互补特性,促进清洁能源的高效消纳,是实现“双碳”目标的有效途径之一。水电资源一般集中于偏远地区,长距离输电导致其与主网连接较弱,暂态功角稳定问题较为突出,水光互补系统中高比例光伏发电的接入进一步增加了系统暂态稳定问题的复杂性。然而当前光伏发电对互补系统暂态稳定影响机理尚不明晰,且缺乏基于定量计算的紧急切机控制方法。为此,首先建立了水光互补系统的等效功角曲线,详细分析了光伏接入前后系统的加减速面积变化情况。在此基础上,基于等面积法则提出水光协调的3种紧急切机控制方法,并根据综合评价指标选取优化切机方案。最后,基于单水单光-无穷大系统及四川省某县水光互补系统验证了所提方法的有效性。研究结果有助于推动解决新能源电力系统中新能源机组和同步机的切机量定量计算缺乏数学理论指导这一难题,能够提升水电和光伏的消纳与送出能力。     

基于随机生产模拟的新能源消纳能力评估方法

近年来,我国新能源发展迅速,新能源发电随机性强、可控性弱,部分地区新能源消纳矛盾突出。考虑新能源出力和电力负荷的随机性和波动性,准确评估未来年/月电力系统的新能源消纳能力,对促进新能源消纳具有重要意义。该文提出一种基于随机生产模拟的新能源消纳能力评估方法,使用服从一定分布的离散型随机变量描述新能源出力和消纳空间的随机性,通过概率分布间的运算,实现新能源电力系统的随机生产模拟,快速求解新能源消纳功率和限电功率的离散概率分布,并进而得到评估周期内的新能源消纳电量和限电电量。使用该文方法计算我国北方新能源装机容量大省2019年的新能源消纳能力,结果表明,该文方法与时序生产模拟法计算结果基本相同,计算速度大幅提升,能够满足实际应用要求。     

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。     

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。     

水库分期汛限水位的优化设计研究

水库分期汛限水位方法利用洪水的季节性特征,能有效地缓解水库汛期防洪和兴利间的矛盾。从分期频率和年频率的关系出发,探讨现行分期汛限水位方法往往不能达到指定防洪标准的问题,指出分期汛限水位设计中存在的最优性。在不降低水库防洪标准的前提下,基于分期设计洪水调洪演算结果,提出了优化设计分期汛限水位的模型与解法;结合五强溪水库分期汛限水位设计实例,说明了分期汛限水位优化设计模型通过稍微降低主汛期的汛限水位,可获得一定的防洪效益,换取汛前期、汛末期汛限水位的较大幅度抬高,从而提高水库整个汛期的兴利效益,在不降低水库防洪标准的前提下,实现洪水资源利用率的最大化。     

湖南电网新能源消纳关键影响因素量化分析

截止2020年9月,湖南电网新能源装机规模接近900万kW,占比全省全社会总装机容量接近18.5％,是湖南电网的第三大电源.受限于新能源反调峰特性、负荷峰谷差大、丰水期大量水电不具备可调节性、外来电入湘以及火电保安全开机方式与旋转备用等因素,丰水期电网调峰能力有限,新能源消纳矛盾逐渐凸显.未来"十四五"期末湖南新能源装...     

密云水库动态汛限水位分析

本文探讨一种新型的、动态的汛限水位控制方法，并以此方法对密云水库汛限水位进行计算分析。滑动汛期水位在多年资料基础上，通过统计汛期中每日为起点的最大来水量，求出固定频率的设计来水量，选择合适的典型洪水过程线进行调洪计算后得到每天的汛限水位。相对于常规的年最大法，动态汛限水位有效地节约了水资源。     

考虑弃水电量成本的短期电力电量平衡模型

为提高汛期水电消纳能力,本文在已有成本最小模型中引入弃水惩罚成本,建立了考虑弃水电量成本的短期电力电量平衡模型;针对模型求解过程中难以有效获取满足大规模复杂约束的可行解的不足,避免算法过早收敛和陷入局部最优,提出了基于滚动修正策略的改进粒子群算法.云南省滇中区域电网计算结果表明,相较于成本最小模型,虽然其他能源成本增加...     

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.     

应对气候变化亟待加强水资源开发和管理

在当前全球变暖导致的气候异常情况下，温室气体排放和气候变化与水资源短缺问题之间明显有相互促进，产生恶性循环的趋势。因此，水利水电开发和建设在应对气候变化方面必须要解决好水资源的开发和管理问题。具体来说，一方面需要澄清误导公众的虚假宣传，加速我国的江河开发和水利水电工程的建设，特别要重视龙头水库的建设，尽快提高我国水库的蓄水能力。另一方面要加强宏观层面的水资源管理，尽快研究、实施动态汛限水位的防洪管理措施，科学调度水资源，让已建成的水利水电工程发挥出最大的生态环境效益。保障水资源的供应，减少温室气体的排放。