碳达峰背景下抽水蓄能-风电联合系统建模及有功功率控制特性研究

随着"碳达峰,碳中和"目标的提出,风电并网规模日益扩大,抽水蓄能电站在风电出力消纳上将发挥越来越重要的作用。建立抽水蓄能-风电联合系统仿真模型是研究抽水蓄能电站消纳风电波动出力的重要手段。针对现有多能互补模型中的抽水蓄能机组模型通常只适用于小波动过渡过程、且通常简化风电机组动态发电过程的问题,为了进一步揭示联合运行过程中抽水蓄能机组和风电机组的动态调节特性,介绍了抽水蓄能-风电联合系统数值仿真模型架构,建立了一种能模拟抽水蓄能机组全工况范围和反映风电机组发电特性的水风互补联合运行系统仿真模型,重点研究了联合系统在有功功率控制下的动态响应特性。仿真结果表明系统在功率跟踪模式和功率平滑模式下均能较好平抑风电出力波动,并显示出水流惯性限制了抽水蓄能机组的响应速度,可为风电大规模并网下的抽水蓄能机组控制提供技术支持。     

考虑抽水蓄能电站的电力市场均衡模型

抽水蓄能电站是水力发电的一种特殊形式，它同时具有发电和蓄能2种功能。文中建立了一种计及这些特点的电力市场均衡模型。该模型把一天24 h分为蓄能、发电和停机3个时段，在蓄能和发电时段分别把抽水蓄能电站当做负荷和发电机处理。通过6节点算例验证了抽水蓄能电站的削峰填谷及降低负荷高峰时段电价的功能;证明了改善抽水蓄能机组效率不仅能够提高其自身收益，而且能够有效提高负荷及整体的社会收益，在抽水蓄能机组较多的市场中，这种效益尤其明显。     

火力抽水-蓄能发电的经济性分析

火力抽水-蓄能发电是由汽轮机直接带动水泵抽水蓄能发电。文中分析了火力抽水-蓄能发电的发电效率、投资效益以及技术上的可行性。与传统的抽水蓄能发电相比，火力抽水-蓄能发电减少了2次能量转换的损失和1次电能传输的损失，总的发电效率可提高10%以上。其运行方式是全天24 h抽水，电网峰负荷时发电。锅炉、汽轮机都可以满负荷工作，得到最高的热效率。用火力抽水-蓄能发电厂取代同样规模的火电厂和抽水蓄能电站，可以提高发电效率，降低供电煤耗率，增加发电量，降低设备投资。     

一种双并网模式抽水蓄能电站的研究与应用

全功率恒频变速可逆式抽水蓄能电站不仅能够作为储能电源,还能够作为光伏和风电的调节电源,它具有平缓光伏或风电发电的波动,降低光伏或风电发电并网对电网的冲击,提高太阳能和风能的利用效率等优点。本文介绍了一种双并网模式抽水蓄能电站主设备的布置方式、运行模式以及协同控制方法,该模式在四川省春厂坝抽水蓄能电站中取得了良好的应用效果。     

海水可变速抽水蓄能与风电联合运行优化研究

海水可变速抽水蓄能是国内尚未应用的新技术，是消纳海上风电、提高沿海及海岛电力系统可靠性的新思路。以经济效益最大化和输出功率波动最小化为目标，提出考虑分时电价、变速机组运行特性的多层次约束条件，建立海水抽水蓄能与风电联合系统运行优化模型；引入NSGA-Ⅱ算法结合罚函数求解；以广东万山群岛微网系统为例，定量对比了含可变速和定速机组的海水抽水蓄能与风电联合系统运行性能，阐明了可变速技术优势。结果表明：在一个日调节周期内，相较于同容量下的常规抽水蓄能与风电联合运行系统，可变速抽水蓄能与风电联合运行系统可提高经济效益4.16%,降低输出功率波动12.10%,减小弃电量26.78%,提高风能利用率1.69%。研究成果对探寻适合中国沿海地区和海岛的海水抽蓄系统发展模式具有借鉴意义。     

风电-光伏-抽水蓄能-蓄电池联合发电系统容量及运行协同优化

文章研究离网型风电-光伏-抽水蓄能-蓄电池联合发电系统的容量及运行两阶段协同优化。其中,一阶段容量优化模型以最小化联合系统的平准化度电成本为目标,利用量子粒子群算法求解系统容量优化配置。二阶段运行优化模型以最小化失负荷率为目标,考虑不同储能的运行约束,利用混合整数线性规划求解联合储能协同运行策略。案例分析结果表明:抽水蓄能-蓄电池联合储能通过协同优化运行可有效消纳风电、光伏的多余电能,并补充不足负荷,实现零弃风弃光损失及零不足负荷,从而验证了优化方法以及联合储能系统的有效性。     

变速抽水蓄能机组有功功率与转速协调控制研究

针对变速抽水蓄能机组有功功率与转速之间的协调控制问题,分析了变速抽水蓄能机组有功功率与转速协调控制原理,提出了变速抽水蓄能机组有功功率与转速协调控制方法,并搭建了变速抽水蓄能机组控制系统联合RTDS仿真试验平台,对变速抽水蓄能机组有功功率与转速协调控制方法进行了联合仿真试验验证。试验结果表明:发电工况有功功率与转速协调控制宜采用交流励磁系统转速闭环和调速器有功功率闭环控制方式,抽水工况有功功率与转速协调控制宜采用交流励磁系统转速闭环和调速器开度闭环方式。     

西北地区发展抽水蓄能电站的意义与面临的主要问题

西北地区是中国规划的千万千瓦级风电及光电基地之一,促进西北地区风能与太阳能开发利用对实现中国能源发展战略具有重要的意义。而配置抽水蓄能电站是增强电网接纳风电光电能力的重要措施。文章介绍了西北地区风能、太阳能资源发展规划,分析了风电与光电并网存在的主要问题及抽水蓄能电站对促进风电与光电消纳的重要作用,并针对目前西北地区抽水蓄能电站发展过程中存在的主要问题,提出了促进措施和建议。     

抽水蓄能电站在福建电力系统中的节能效益分析

对抽水蓄能电站在福建电网中的节能效益进行了定量评估,分析了抽水蓄能电站节煤效益与抽水蓄能电站发电利用小时、电源结构及系统负荷水平等的关系.结果表明,节煤效益随着抽水蓄能电站发电利用小时的增加而减少.为了提高节煤效益,从节能角度提出了对抽水蓄能电站运行方式的建议.     

浅谈抽水蓄能在孤网系统中与多种能源的联合应用

针对与大电网连接困难并有一定用电负荷的偏远孤岛,研究构建多种能源互补的小型智能电网,建立以风电、太阳能、抽水蓄能、燃油发电等多种能源并存的小型智能电网模型。该模型利用抽水蓄能电站突出的调频、调相以及旋转备用等作用,在系统安全、可靠、经济的前提下最大限度开发利用可再生能源。     

抽水蓄能电站及其系统的概率模拟与运行优化

为满足实际应用的要求，在随机生产模拟中运用负荷曲线分解技术和动态规划，提出了抽水蓄能电站及其系统的概率模拟与运行优化模型。模型以系统发电运行成本与缺电损失最小为目标，满足电站水库蓄水及库容限制条件，满足日或周的抽水—发电循环电力电量平衡条件，并考虑了抽水蓄能电站在抽水和发电方式下随机停运的影响。可应用于电源规划、发电计划和系统运行优化，可以更准确地模拟、分析和优化抽水蓄能电站及其系统的运行状况。通过算例对模型和应用进行了说明。     

陕西电网建设抽水蓄能电站的初步探讨

抽水蓄能电站在电力系统中具有调峰填谷、调频、事故备用和黑启动等多种功能,成为现代电力系统中有效的调节工具。文章结合陕西电网规划期调峰能力研究成果,对陕西电网建设抽水蓄能电站进行了初步探讨。     

抽水蓄能电站的节煤效益

抽水蓄能机组在电网低谷负荷时作抽水负荷,降低火电机组的压火损耗;电网高峰负荷时顶替火电机组出力调峰。但目前国内对抽水蓄能电站的节煤效益进行定量模拟计算研究尚较少。为此,根据安徽电网年负荷曲线实际资料,模拟计算、分析抽水蓄能电站的运行工况和燃料成本,得出在电网中适当建设抽水蓄能电站具有节煤效益的结论。     

基于NSGA-Ⅱ算法最优组合的风电功率预测的研究

风电场的出力是一个受风速波动性和各种气象条件影响的复杂过程,风电功率预测的准确性可以大大提高电力系统调度运行的效率,维持发、输、用电之间功率的平衡。针对于此,对风电场进行功率预测时,建立了表征风电功率波动的平稳性指标,考虑到风电的波动性越小,预测精度就越高,引入了带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),以此来求取各个风力发电机组的最优组合,使得组合后的风电出力更加平稳,波动更小,得到了一组pareto最优解集。然后对pareto解集中的所有组合的风力发电机组,利用BP神经网络进行功率预测,预测精度最高的解就是最优的组合。通过仿真验证,证明该方法的有效性和合理性。并将所得到的结果与经典的风电功率预测方法—小波预测和粒子群优化的BP神经网络(PSOBP)预测进行对比分析,证明了所提方法的优越性。     

东江水电站扩建抽水蓄能机组研究

介绍从电网调峰需要和有利条件出发,结合已建成的大、小东江梯级电站,扩建抽水蓄能机组的方案。这一方案的实施,技术上可行,工程量小,投资省,建成后将有效地缓解湖南乃至华中电网面临的调峰矛盾,效益十分显著。     

抽水蓄能电站日调节与周调节方式运行优化模型

提出了抽水蓄能电站的日调节与周调节方式运行优化模型。按电站抽水 — 发电循环效益最大化，满足电力电量平衡条件，满足库容、发电出力及抽水功率等限制条件，建立了基于混合整数线性规划的算法模型，可应用于电源规划的系统运行模拟，优化抽水蓄能电站的运行方式和发电计划;分析了系统发电成本、电站规模、负荷特性等对电站运行的影响。通过计算实例对算法模型的实用性、有效性做了说明。     

京津唐电网进一步开发抽水蓄能电站的时序分析

京津唐电网为火主电网，电网电源结构单一，随着电网负荷及负荷峰谷差的增加，调峰容量严重不足，为满足电网调峰需求及改善电网电源结构，需建设一定容量的抽水蓄能电站，为此，就距负荷中心较近，开展工作较多的丰宁，板桥峪，桃花寺三座抽水蓄能电站进行比较分析，提出一较为合理，可行的蓄能电站开发时序及意见供参考。     

抽水蓄能的开发模式与电力的发展

水电是清洁可再生能源，我国是水能资源丰富的国家，但由于资源配置和经济发展的不平衡及电网调峰填谷等需要，发展抽水蓄能电站已势在必行。为更好地发挥抽水蓄能电站的效益，改善供电质量，有利于电力系统的可持续发展,用抽水蓄能电站与火电、核电、风电厂或常规水电站联合开发的模式不失为一种好的模式。     

光伏+储能有望成为未来电力生产和消费的主要模式

以中国巨大的太阳能储量为支撑,展望未来太阳能发电新趋势;分析平价时代光伏和风电发展趋势,探索后平价时代的新能源发展路线;分析新能源发电和电力储能的应用场景,提出太阳能发电和电力储能相结合的未来新能源发电的主流模式;对比分析光热发电和光伏+储能发电的两种技术路线,提出用户侧储能方案,预测未来新能源发展模式.     

抽水蓄能电站的效益分析

结合国家电力发展规划和抽水蓄能机组的运行特点,从节煤效益、投资分析和固定运行费用等方面探讨以火电为主的电力系统中发展抽水蓄能调峰电源的效益所在.通过纯煤电系统与抽水蓄能与煤电联合运行的比较,得出了抽水蓄能电站是电网须大力发展的绿色能源的结论;抽水蓄能电站是电网调峰电源的最优选择.