雅砻江水风光互补与梯级水库协调运行研究

雅砻江流域水能、风能和太阳能资源富集,流域将建设成水风光可再生能源综合开发基地。水风光互补运行可以充分利用雅砻江水电站群的调节性能,抑制风电、光伏发电的不稳定性,提高新能源的电能品质,保障新能源规模化开发。水风光互补运行以后,雅砻江干流各梯级水电站水库调度运行方式将发生较大变化。在开展水风光互补运行及系统电力电量平衡计算的基础上,研究水风光互补运行特性,分析水库是否能够协调运行,以及梯级之间如何协调运行。研究表明,可制定上下游同步运行、控制上游梯级调峰的规则,对梯级调度运行加以约束,使水电站能够充分利用调节库容。     

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。     

汛期水风光多能互补动态调度模型研究

为充分利用水电站水库汛期在预报无洪水或小洪水时的调节能力,将汛期运行水位动态控制域对应库容作为调节风光运行的可用库容,在提高水库调节能力的基础上给出了考虑入库洪水实时状态的汛期水电站水库动态消纳风光调度模式,以风光出力期望值加水电出力之和与负荷偏差最小为目标,结合风光出力不确定性建立了汛期水风光多能互补动态调度模型,并以福建省水口水电站为例进行模拟调度计算。结果表明：所提动态消纳风光调度模式能够在保证防洪安全的前提下充分合理利用水位动态控制域内的调节能力来调节风光出力,使失负荷时段数和发电量缺口期望值相较于传统调度模式分别降低约37%和32%,水电站水库平均发电水头提高约4.39%,不仅可提高系统出力可靠性,且能增加系统运行效益。研究成果可为汛期调节风光出力提供参考。     

风光水互补发电集控系统总体设计初步研究

为缓解风光等新能源并网消纳问题,将集控系统应用于风光水多能源电站群,利用风光水资源互补性实现资源的有效整合,推进能源的综合开发。详细分析了风光水互补发电集控系统的主要功能需求,在功率预测系统、水调自动化系统的基础上提出了风光水多能源综合优化运行,实现多目标风光水互补优化运行调控,提高风光水多能源电站群的安全经济运行水平。分析了监控数据流程,在此基础上,提出了集控系统总体架构,采用分层分布式体系结构,1+N多冗余设计,并从可靠性、安全性、实用性等方面提出了集控系统软硬件配置要求。设计研究可为解决新能源安全稳定经济并网运行提供较好的技术支撑,为类似工程设计提供参考。     

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。     

水光互补能源基地的多时间尺度优化调度

针对以往水光互补中长期优化调度中未考虑光伏逐时出力的波动性而导致弃光现象严重的问题,建立了以年、月、日为调度周期,逐步递进的水光互补优化模型。该模型采用基于POA的模拟优化算法,建立多时间尺度下的系统发电效益目标,引入光电消纳度量方法,最终确定梯级水电调度方式。以澜沧江西藏段水光互补基地为例,引用3种具有代表意义的典型水文年进行实例分析。结果表明,本调度方式在保障水电效益的基础上,有效提高了平水、偏枯典型年中的光电消纳率,实现了水光系统发电总效益的提升。     

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。     

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。     

多重不确定性下水风光多能互补长期优化调度方法

如何应对水风光多重不确定性及其导致的高维优化求解难题是流域水风光多能互补长期调度面临的关键挑战。为此,提出基于马尔科夫链和Copula函数的水风光联合场景生成方法,并通过同步回代缩减法进行场景削减,量化表征水风光多重不确定性;以此为输入,构建流域水风光多能互补长期两阶段随机优化调度模型,并通过Benders分解算法和凸化线性化建模技术实现高维非线性优化问题的高效求解。最后以金沙江下游清洁能源基地为研究对象进行了仿真验证。通过对比分析,证明了所提方法能够有效提升长期调度方案对水风光不确定环境的适应性,提高了多能互补综合效益。在样本外检验中,所提方法比传统方法的发电量增加了0.552亿kWh,弃水量减少了1.694亿m³,表现得更具可靠性。     

梯级水电站集中调度管理模式和发展方向

梯级水库群集中调度、联合管理是梯级水库形成后逐步发展起来的一种管理模式,其管理效益已经初见成效。文章结合乌江流域梯级水库集中调度管理的实践,介绍了梯级水电站联合调度、水火联合调度、跨流域调度已是集中管理发展的趋势。为此,合理配置人力资源,优化梯级流域的集中管理,提高经济效益,已成为集中调度管理的主题。     

流域梯级水电站集中控制运行模式探讨

介绍了流域梯级水电站集控中心的形成、集控运行的特点及运行模式,对各种运行模式的适用范围、优缺点进行了分析、比较,指出集控运行管理的重大意义及其发展前景。     

储能技术对未来电网发展的作用分析

剖析了传统电网发展模式的局限性,指出大力发展储能环节,将有望从根本上解决大规模间歇式新能源的高效综合利用,可缓解电网运行中的安全压力,增强电网自身的调控能力,有利于实现节能减排目标,且有可能使发电及用电环节相互独立。指出未来电力系统的发展将主要依赖于在电网负荷中心设立分布式的灵活储能装置和负荷调控机制,并提出了未来电力系统中发电和输电网规划、设计、建设、运行及控制的新理念。     

水风光打捆模式下新能源占比对水电机组效率的影响

水风光打捆可为新能源大规模高效、安全并网提供重要保障,有助于提高清洁能源利用效率,进而早日实现“双碳愿景目标”,但也将加剧对水电机组运行效率的影响。重点探讨了水风光打捆模式下不同新能源占比对水电机组效率的影响以及规律。首先,构建了水风光打捆送出模式下的日调度模型,然后以乌东德水电站及其附近的虚拟风、光电场为研究对象开展了算例研究。结果表明：随着新能源占比的增加,在枯期水电机组的运行效率会下降,而在汛期则呈现先升后降的规律;对比发现,在相同装机条件下,汛期水电机组效率的日内波动性较枯期小,汛期进行水风光打捆更有利于提高水电机组的运行效率。研究成果可为新能源大规模消纳背景下的装机容量优化配置和水电机组优化运行提供参考依据。     

新能源集控中心一体化平台关键技术的探究

为了加快新能源开发的步伐,解决风电场、光伏电站工作环境恶劣、巡视困难等客观问题,我国急需建设和发展新能源集控中心,达到\"远程监控,现场无人、少人值守\"的目的.本文通过总结新能源集控中心的需求和特点,探究了新能源海量数据处理、基于海量数据的智能报警、多协议统一接口等关键技术,解决了新能源集控数据传输、设备接入、特色监控应...     

梯级水电站调节效益计算

对梯级水电站水能计算方程中各要素及梯级电站丰水期、枯水期、平水期的发电水头和机组工作情况进行了研究。以某梯级水电站为例,计算了无调度和有调度时的发电效益。结果表明:在不进行调节的情况下,全年发电总量为316.75亿kW.h;在进行调节的情况下,全年发电总量为327.11亿kW.h,增发效益为2.59亿元,效益增加近3.3%。     

含沙水流条件下泵站的节能运行研究

从地处山西省运城市的夹马口引黄泵站的工程实例出发,通过对含沙水流条件下水泵机组的能耗进行计算,得出了不同含沙水流条件下的水泵机组的单方水耗电量。计算结果表明:当含沙量为1~4 kg/m~3时,24SAP-10型水泵的单方水耗电量低;在含沙量为4~7 kg/m~3时,800S-76型水泵的单方水耗电量低;在含沙量为7~10 kg/m~3时,1200S-76型水泵的单方水耗电量低;当含沙量超过10 kg/m~3时,以上3种泵型水泵的单方水耗电量均急剧增加。根据计算结果,提出了泵站节能运行的措施,以有效降低泵站的运行成本。     

沅水流域梯级电站群集中调度实践与效益

介绍了沅水流域梯级电站开发状况,以梯级电站整体发电效益最大化为目标,统一制定了各水库运行方式的集中调度管理模式.对影响梯级电站运行效益的因素,如水库调节性能、电站调度权属、汛期水位控制、龙头水库运行方式以及电网需求与梯级电站优化运行之间的矛盾等进行了分析,阐述了集中调度实践及其产生的效益.     

梯级流域水调自动化系统平台设计与实现

系统地介绍了梯级流域水调自动化系统平台的设计目标和平台结构,并从数据整合、应用组件整合及后台集中管理等方面阐述了系统平台的实现。该系统平台采用了面向服务的软件构架,通过减少业务间的耦合关系,实现应用组件整合;通过数据服务中间件,提供统一的数据访问接口,屏蔽了各系统数据存储之间的差异,实现数据资源整合;通过提供Web界面对系统后台运行程序进行集中监视和配置,实现后台程序的集中维护管理。