考虑结算规则的多尺度市场耦合下梯级水电站中期运行风险分析方法

因为径流时空分布不均和不确定性,水电、火电为主的电力市场之间存在极大的不同,如何评估梯级水电参与电力交易风险是亟待解决的问题。该文结合西南某水电居主导地位的电力市场交易规则,构建了耦合月度交易和日前增量交易的梯级水电站参与市场交易的风险分析方法:采用Copula-Monte Carlo方法生成日径流和日前增量交易出清电价的组合场景,利用增强精英保留策略遗传算法计算所有场景的发电收益,获得给定置信水平下相应的条件风险价值。提出的方法综合考虑了径流、电价的不确定性,也计及了结算规则中各交易品种结算顺序和偏差考核标准,能直观求解收益风险值,过程简单、物理意义明确。以某电网梯级水电参与电力市场的实际资料为例,进行结果的仿真分析,结果表明所提方法可方便地求解交易组合风险价值,与单独考虑电价和径流相比能更合理的评估收益风险价值。     

水电机组PID功率调节对异步送端电网的频率稳定性影响

以我国首个异步运行的省级电网——云南电网为工程背景,围绕水电机组比例-积分-微分(PID)功率调节,提出异步送端电网频率稳定性分析方法。该方法分析了定值调节和一次调频系统由于超调和外部激励导致的输出功率振荡特征,揭示了PID调节系统受初始干扰激发后所产生的超调振荡的成因、周期,明晰了外部周期性激励下调节系统持续振荡的机制及其正面或负面作用。结合云南电网的频率振荡案例验证了所提方法的有效性,并给出了防止水电机组PID功率调节引起电网频率振荡的改进策略,仿真结果表明该策略可以有效缓解水电异步送端电网的超低频振荡问题。     

大小水电可消纳电量期望值最大短期协调优化调度模型

水电富集地区的小水电在电网中所占比例较大,出力波动频繁,汛期与大中型水电挤占输电通道,造成大规模窝电弃水并威胁电网安全,需要构建有效的大小水电协调优化方法。为此,以西南水电富集的某省为背景,提出了大小水电可消纳电量期望值最大短期协调优化调度模型。该模型将分区小水电作为整体,根据小水电计划与实际出力偏差,采用模糊聚类构建小水电出力场景,并应用启发式搜索和关联搜索方法进行求解。实例研究表明,本文提出的模型和方法能够合理利用大中型水电良好的调节能力实现大小水电协调,减少窝电弃水,是一种实用有效的大小水电混合分区协调优化调度方法。     

电力市场环境下梯级水电站运行管控仿真研究

针对电力市场环境下梯级水电站运行管控问题,提出基于市场出清价的市场力评估指标,并通过构建双层市场仿真与管控模型对不同管控条件下梯级水电站运行方式进行仿真研究。在下层市场竞价仿真模型中,通过迭代优化算法实现市场仿真运行;在上层市场管控设计模型中,以基数电量为决策变量实现对梯级水电站运行的管控;上下层通过市场力评估指标与基数电量形成耦合关系。最后提出耦合市场仿真运行与多核并行禁忌遗传算法(MPTGA)的求解思路对管控方案进行评价优选。实例分析表明,基于出清电价的市场力评估指标可有效评估市场中梯级水电站跨交易时段所拥有的市场力,利用双层市场仿真与管控模型获得的基数电量方案可实现市场优化管控运行。     

考虑多地区互相关性的小水电群发电能力模拟预测方法

针对小水电数量多、分布广、信息采集差、不确定性强、管理区划与流域交叉重叠等特点,提出一种考虑多地区互相关性的小水电群发电能力模拟预测方法。该方法以地区小水电群整体为研究对象,分析地区间小水电群发电能力的互相关性并构建Copula相关性函数,在此基础上选取代表地区构建基于Copula函数的地区权重发电能力预测模型,同时结合历史出力趋势对模拟预测值进行重构,使其满足实际出力特性,并以云南省地区小水电群为例验证了该方法的有效性。结果表明,云南省15个地区的小水电发电群预测值合格率均大于70%,合格率较高。该研究方法可为小水电的后期应用提供指导。     

基于决策树的大小水电长期协调调度模型及应用

针对西南水电富集地区大小水电抢占输电通道外送电力的问题,构建了基于决策树的大中型水电与小水电长期协调调度模型,以水电总体可消纳电量最大为目标,以确定性逐次优化方法（POA）对历史长系列水文资料进行模拟调度,在此基础上采用决策树挖掘大小水电长期协调调度规则,在应用阶段,结合CFS降雨预报信息,预报大中型水电站径流和小水电发电能力,并作为决策树输入,以获得面临时段大中型水电站的决策出力。云南省德宏地区大规模大、小水电混合分区实例应用结果表明,该模型能够有效利用具有良好调节能力的大中型水电站协调大小水电运行,提高外送通道利用率,为电力调度部门提供了一种良好的大小水电长期协调调度方法。     

考虑经济性与可靠性的大小水电短期协调消纳模型

在多级输电断面限制的富水电地区,开展大小水电的协调调度是提高水电整体消纳量的重要举措,但同时大规模小水电的并网也给电网运行带来了风险。为此,文中构建了兼顾系统经济性和可靠性的大小水电协调消纳模型,从可消纳电量、网损和梯级蓄能三方面衡量系统的经济性,并引入电力不足概率评估系统可靠性。模型求解方面:为准确表征系统可靠性,基于实时运行状态进行评估,并采用蒙特卡洛模拟求解;然后,通过梯级负荷切分与再分配的组合原理生成可行初始解,并采用考虑约束容忍度的改进粒子群优化算法求解协调模型,提高了搜索效率。实际应用表明,该模型可有效利用梯级大中型水电的调节能力,协调地区小水电送出,提高系统运行可靠性和水电整体调度效益。     

基于PSD-BPA的电网运行方式数据自动整合与调整方法

为了提高电网运行方式制定及潮流分析的时效性与准确性,以快速形成用于调度计划校核或实际运行状态评估的运行方式潮流数据为目的,提出了一种多源数据自动整合和潮流自动调整方法。首先,以电网运行方式为基础,将电网的调度计划或实际运行数据与电网模型数据整合,形成完整的PSD-BPA格式的运行方式。然后根据数据整合后有功及无功功率不平衡量及其在电网中的分布情况,逐区域调整分区功率,形成满足功率平衡的运行方式。最后通过计算系统的最弱传输路径,调整运行方式潮流收敛性,形成最终满足分析要求的运行方式,为调度计划校核或实际运行状态评估提供初值。云南电网的实际应用结果表明了该方法的有效性和实用性。     

基于Web GIS的省地县一体化小水电管理系统设计与实施

针对小水电点多面广、无法实时监视、统一分析困难等问题,设计并开发了基于Web GIS的省地县一体化小水电管理系统。该系统以Applet作为表示层,采用Java2D技术以矢量图形式对小水电GIS信息进行分级分层展示,实现小水电信息的全面监视;结合JNLP技术实现地理信息缓存,加快数据加载速度,增加用户体验和可操作性;对各分区小水电运行信息进行实时统计分析,并提供水位、出力等告警信息,为各级调度人员提供辅助决策支持。在云南电网实践运行表明,该系统具备有效性和实用性,可以满足大规模小水电管理的实际应用需求。     

亿千瓦级时代中国水电调度问题及其进展

三峡工程和西电东送工程开启了中国和世界水电史上从未有过的最大规模水电工程建设,中国水电取得了1亿千瓦、2亿千瓦和3亿千瓦里程碑成就。截至2017底,中国水电装机容量达到了3.41亿kW,是排名第2美国3倍多,等同于紧随其后世界5个水电大国总和。中国水电区域电网水电装机规模超过1亿kW,有两个省级电网水电装机规模分别超过了7000万kW、6000万kW,超过排名第5的日本,紧随排名第4的加拿大;十四大水电基地中,有7个干流梯级水电装机容量超过了1000万kW,最大金沙江流域超过了3000万kW;西电东送"南通道"和"中通道"20条特高压直流和8条特高压交流跨省跨区域水电输送能力1.05亿kW。中国水电史无前例的系统规模和发展速度,极大改变了国内外现有的调度管理方式,对传统的水电系统调度方法提出了重大挑战,需要全新的调度方法。本文概述了中国水电发展历程,总结了水电系统新变化和面临的三大水电问题,梳理了最近10多年中国水电突出的理论和方法进展,最后指出未来需要开展能源结构转型中的中国水电问题研究。