基于随机动态规划的混合式抽水蓄能电站水库中长期优化调度研究

针对水库天然径流的不确定性,在描述径流随机过程的基础上,建立了混合式抽水蓄能水电站水库发电量期望值最大的中长期随机优化调度的数学模型。以发电流量和抽水时间为决策变量,采用双决策变量随机动态规划对模型进行求解。以白山混合式抽水蓄能电站为例进行实例计算,发现抽水时发电量的期望值从不抽水时的2.165×109 kW?h增加到2.463×109 kW?h,保证出力比不抽水时增加了约12 MW,调度周期内各时段的水位也比不抽水时有所提高。将随机模型与确定性长系列法建立的模型进行了比较分析,通过实例对比发现随机模型取     

雅砻江梯级水库优化调度规则提取研究

针对确定性水库优化调度模型难以直接应用于实际操作的局限性,建立雅砻江流域“三库七级”梯级水库电站联合优化调度模型,采用Gaussian径向基函数提取各水库的调度规则,并率定和检验拟合效果。结果表明,雅砻江梯级水库电站联合优化调度运行的年均发电量为983.19亿kW·h,比设计多年平均发电量增加78.94亿kW·h(+8.73%);两河口、锦屏I级和二滩水库的优化调度过程呈现一定规律,Gaussian径向基函数拟合调度过程的决定系数R2均大于90%,能有效拟合其调度规则,且模拟调度结果相比设计值增发电量51.27亿kW·h(+5.67%)。     

考虑发电风险率的水库优化调度图编制

传统发电水库优化调度模型一般以最大多年平均发电量和发电保证率为目标函数,其内涵是水库经多年调度运行的平均期望效益最大化,而不能反映调度运行一段时期的风险率.本文针对水电站水库优化调度图编制问题,采用不同目标函数建立了两个模型:①以最大化多年平均发电量和发电保证率为目标的多年期望模型;②基于原设计常规调度图这一评价基准,定义发电风险率为发电量或发电保证率低于原设计调度图模拟运行结果的频率,建立了强调发电风险的特定时期风险模型.采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ求解,以隔河岩～高坝洲梯级水电站为研究背景,结果表明:较原设计调度图,得到的一个优化调度图年均发电量增加了1.22亿kW·h,年发电量风险率仅为1.82％,发电保证率可增加2.74％.因此,提出的特定时期风险模型适合于临时运行时期或者每年单独考评的调度操作中.     

基于决策树技术的多年调节水库年末消落水位研究

本文建立了判别多年调节水库年末消落水位的决策树,并以乌江上游梯级为实例进行了验证。结果表明,应用该决策树指导乌江上游梯级水库运行调度具有概念清晰、操作简便等优点,多年平均可增加梯级发电量2.66亿kW.h,研究成果已成功应用于生产实践中。     

三峡梯级和清江梯级水电站群联合调度研究

开展对三峡梯级和清江梯级巨型混联水电站群优化调度研究,分别建立了以发电量最大和以发电效益最大为目标的水电站群联合调度模型,采用POA算法分别计算两个梯级单独运行和梯级联合运行在两种准则下的库容和电力补偿效益。选择1982-1987连续水文周期年的日径流资料进行计算,并与原设计方案相比,两种准则下联合调度的系统年平均发电量分别增加了60.90亿kW.h和60.71亿kW.h,年发电效益分别增加了14.37亿元和14.70亿元;在以发电量最大为准则的情况下,三峡梯级和清江梯级的弃水量分别减少了566.88亿m3和36.73亿m3,系统年均发电量增加了5.80%,库容补偿效益显著。     

考虑余留效益的水库长期优化调度图集及应用

优化调度图是水库优化调度的重要工具,余留效益是制约水库中长期优化调度效果的关键因素.本文基于水库坝址历史流量信息,计算水库年末蓄水的长期余留效益;然后根据各时段的来水流量量级及频率,应用动态规划方法,从年末逐时段逆序计算各时段初不同水位的最优期望效益;再建立各时段在时段初水库所处不同水位时,多种典型来水情况下的最优决策...     

洮河九甸峡水库优化调度研究

洮河九甸峡水库是一座综合利用水利枢纽.本文首先分析了洮河九甸峡水利枢纽的基本情况及其水库的目标功能,在此基础上建立了九甸峡水库优化调度模型,并采用改进粒子群优化算法(MPSO)对模型进行求解.经计算:对于平水年情况,九甸峡水库可满足上下游需水要求,并可比原设计情况多发电量0.31亿kW·h,比动态规划法多发电量0.05亿kW·h.     

三峡-葛洲坝梯级电站两坝间水位优化控制研究及效益分析

针对三峡-葛洲坝两坝间水位控制对梯级电站发电量影响的问题,以日为单位,以单台机组为调度单元,建立了基于梯级电站发电精细模拟的三峡-葛洲坝日优化调度模型,运用模型进行大量模拟计算,分析了在三峡水库不同运行水位、不同出库流量下两坝间水位变化对梯级电站发电量影响的规律,得出了最优水位控制表.采用多年平均来流资料进行估算,水位最优控制下梯级电站年多增电量达12亿kW·h.     

梯级水库汛限水位动态控制模型研究及运用

结合流域实时洪水预报及梯级水库防洪库容信息,提出基于预报及库容补偿的梯级水库汛限水位动态控制逐次渐进补偿调度模型.该模型包括三个模块,其一是考虑预报及库容补偿作用的补偿调度模块;其二是保证不降低原防洪标准的预报预泄模块;其三是关联变量协调模块.该模型运用贝尔曼的逐步逼近思想,通过多次迭代计算,最终得到最佳的梯级水库汛限水位方案.清江梯级水库的应用结果表明,在不降低库群原有防洪标准的前提下,丰、平、枯水年平均增加发电量1.68亿kW·h,减少弃水量6.89亿m3,可显著提高发电效益和洪水资源利用率.     

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。     

促进风电消纳的太阳能-燃煤热电联产系统性能研究

冬季供暖期内,因热电冲突带来的供热机组调峰能力受限是中国"三北"地区出现大量弃风现象的主要原因.为促进新能源规模化消纳,以锡林浩特600 MW太阳能-燃煤热电联产系统为研究对象,建立了太阳能集热场、热电联产机组等关键设备数学模型,在实际气象条件及负荷需求下,研究太阳能-燃煤热电联产系统与100 MW风电场的多能协同运行...     

利用小抽蓄提高微电网风电消纳能力的可行性研究

针对新能源微网系统中风电消纳能力不足,文章将小抽蓄作为储能系统与新能源微网系统组成风抽蓄联合发电系统,有效促进风电的充分消纳、提高微电网的电能质量和提升微电网运行的经济性.构建了风电-小抽蓄联合系统,然后建立了包括各项成本和效益的综合经济效益计算模型,以最大年综合效益选择最优小抽蓄配置方案,优化调度风电和小抽蓄资源,计...     

单体电压不一致性对锂电池储能系统容量衰减的影响

电池的不一致性是指同一规格、同一型号的电池在电压、内阻、容量等方面的参数差别。其中,电压不一致性的表现相对直观,也容易被测量。在MW级电池储能电站中,需要通过串并联成组来满足储能系统的电压等级和容量需求,电池单体数量高达几万节,而单体电池不一致性的存在,将不可避免地影响储能系统整体性能。针对200 kW/200(kW·h)锂电池储能系统和250 kW/1(MW·h)锂电池储能系统在不同时间阶段进行容量标定实验,经过长期运行后,分析单体电池电压不一致性对电池系统容量衰减的影响。结果显示:经过2年的运行,250 kW/1(MW·h)锂电池储能系统充电性能衰减了4.24%,放电性能衰减了2.6%,单体电压不一致性变化不大,而200 kW/200(k W·h)锂电池储能系统充电性能衰减了25.976%,放电性能衰减了27.120%,说明具备充放电均衡控制策略的锂电池储能系统能够很好地改善单体电压不一致性变化;250 kW/1(MW·h)储能系统已累计运行相当于100%DoD(depth of diacharge)充电27.11次,相当于100%DoD放电23次,充放电次数是造成该储能系统容量衰减的主要原因。     

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24h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。     

抽水蓄能电站及其系统运行优化的概率模拟算法

在随机生产模拟中运用负荷曲线分解技术和动态规划方法,提出了抽水蓄能电站及其系统运行优化的概率模拟算法。该算法以系统发电运行成本与缺电损失之和最小为目标,满足了电站水库蓄水及库容限制条件和日或周的抽水-发电循环电力电量平衡条件,计及了抽水蓄能电站在抽水和发电方式下随机停运的影响。算例证明了该算法的可行性,并且可在电源规划、发电计划和系统运行优化中更准确地模拟、分析和优化抽水蓄能电站及其所在系统运行状况。     

计及电网频率稳定的抽水蓄能电站控制策略研究

针对抽水蓄能电站参与系统频率调节问题,分别研究了定速与变速抽水蓄能电站对区域电网频率稳定的调节作用。对于定速抽水蓄能电站,分析了不同网架结构下定速抽水蓄能电站基于负荷频率调节效应的频率恢复结果;对于变速抽水蓄能电站,建立PSCAD平台下可变速抽水蓄能电站机组的数学模型,基于ω-f曲线自适应整定比例-积分-微分（PID）控制器环节参数,实时控制抽水蓄能机组电机转速调节系统频率。仿真分析表明,定速与变速抽水蓄能电站均能有效实现电力系统能量存储与时序转移,调节供需失衡进而保障系统频率稳定。     

抽水蓄能机组孤网运行稳定特性分析

由于抽水蓄能机组抽水调相转为抽水工况,后加负荷速度不可控,启停过程中负荷跃变剧烈,孤网期间容易影响电网频率稳定.为着力解决长期以来困扰海南电网"大机小网"下的频率稳定问题以及排查可能存在的安全稳定威胁,文章依据抽水蓄能机组同步机、水轮机及其调速器的数学模型,构建了水轮机调速器环节与同步机转子运动环节的动态反馈线性化模型.通过BPA仿真计算,研究了水轮机调速器动态对抽水蓄能机组的频率稳定性的影响.通过计算海南电网频率稳定性与机组功角稳定性,确定了抽水蓄能机组单机最大容量.该研究为未来海南电网稳定运行、抽水蓄能机组孤网运行提供了可靠的借鉴.     

中国煤电生命周期二氧化碳和大气污染物排放相互影响建模分析

煤电在中国电力供应结构中占据主导地位,其环境影响是研究热点之一。建立中国煤电生命周期二氧化碳和大气污染物排放分析模型,基于文献调研构建参数数据库,测算中国煤电的单位发电量排放。结果表明,近年来中国煤电生命周期单位发电量的CO₂、SO₂、NO_x和PM_2.5排放分别为838.6 g/（kW·h）、0.34 g/（kW·h）、0.32 g/（kW·h）和0.08 g/（kW·h）。其中煤电单位发电量大气污染物排放,比实施超低排放改造前,下降幅度超过90%。研究发现,增大单机机组规模和进行超低排放改造能够有效降低煤电发电过程的大气污染物排放,采用煤电燃烧后碳捕集和存储(carbon capture and storage, CCS)处理技术能够使煤电CO₂排放下降到144 g/（kW·h）,助力碳中和目标实现。如果不采用更加严格的大气污染物排放标准和处理方式,CCS技术可能会使煤电大气污染物排放强度上升30%~40%,这与碳捕集过程使用的技术有关。     

Proposal of a simplified method for integrating reduction of effective power of pumped storage into a generation system planning method

Pumped storage hydropower stations are extensively used as peaking and reserve power plants. The current trend in this area is to increase their power output relative to the capacity of reservoirs, which results in a shorter maximum duration of full‐power operation while availability of the energy required for the pumping becomes less evident. This increases the possibility of reducing the effective power of pumped storage units in the case of a tight supply–demand balance in the power system. Although many studies have examined a role of pumped storage in generation systems, few studies have explicitly dealt with the power reduction. This paper proposes a new linear programming model that incorporates the reduction of effective power of pumped storage. The proposed model makes it possible to easily incorporate the power reduction in computations by employing hypothetical daily load curves and dispatching loads to the curves. The model also includes LNG combined cycle power generation plants that are now being intensively implemented. The developed model is applied to a power system model. The sample study reveals that the reduction of effective power considerably varies from season to season and the reduction highly affects the optimal generation mix, that is, the optimal share of pumped storage. © 2001 Scripta Technica, Electr Eng Jpn 134(4): 50–61, 2001