基于云模型的水光互补清洁能源基地容量配置方案优选

为优选水光互补清洁能源基地容量配置方案,从安全性、环保性、经济性、技术性4个方面选取14个指标构建了综合评价指标体系,采用改进云模型方法对容量配置方案进行评价。改进云模型方法以基于层次分析法改进的云模型求解主观权重,以熵权法求解客观权重,组合赋权得到指标权重,再利用条件云发生器计算各指标的隶属度,最后根据级别特征值法计算容量方案等级评分,确定最优方案。将该方法应用于我国西南某清洁能源基地水光互补系统容量配置方案的优选,优选结果与集对分析法优选结果和实际选择方案均相符,证明了该方法的有效性与适用性。

考虑源-荷协同风险的水光互补系统日前优化调度

光电高比例渗透阶段会加剧水光互补系统的源-荷协同难度,并引发弃电风险。由此提出一种考虑源-荷协同日前优化调度方法。首先基于波形分段与出力分区提取光伏出力定性特征,引入耦合云生成光电不确定性场景;然后选取波动量、弃电量评价指标建立日前调度模型,采用波形分阶补偿策略保障负荷跟踪能力与控制弃电风险,并编制发电计划;最后根据实际案例的场景集合求解系统实时运行过程。结果表明:耦合云模型能够在波形与出力两个维度模拟不同鲁棒保守度下的光电不确定性;相对于常规确定性优化,考虑源-荷协同日前优化调度方法能够充分发挥水电与水库调节的灵活性,具有更强的风险承担能力,且输电形式满足源-荷协同要求,可以有效规避弃电风险。

基于EnKF的水光互补系统适应性调度规则敏感性分析

水光互补是解决电力能源供应问题、构建低碳能源体系、实现“双碳”目标的重要举措。采用集合卡尔曼滤波对线性调度函数的参数进行动态更新,构建了水光互补中长期适应性调度规则,并以龙羊峡水光互补电站为研究对象,在同化过程中引入预测误差、观测误差及集合规模3个不确定性参数,分析了不确定性参数取值对模型时变参数和运行结果的影响,并对参数的敏感性进行了定性分析。结果表明,预测误差、观测误差及集合规模对模型时变参数和运行结果没有显著影响,三者均不是敏感性参数。研究结果可为集合卡尔曼滤波参数不确定性分析及多能互补系统适应性调度研究提供参考。

水光互补一体化管控平台的设计研究

为了实现梯级水电站与光伏电站的协同优化运行,提高水电、光伏发电等可再生能源的利用效率和系统协调的经济性,首先总结了当前水光互补一体化管控平台的发展现状,分析了新疆维吾尔自治区(下文简称“新疆地区”)太阳能资源和水资源的特点,得出新疆地区某流域光伏电站输出功率和水电输出功率的特性,并指出现有光伏电站和水电站使用智能监控平台的不足;在此基础上提出了中长期水光互补控制策略、短期水光互补控制策略和实时水光互补控制策略;最后设计了由生产运营管控平台和水光互补调度平台组成的水光互补一体化管控平台,并详细介绍了该平台的功能和实现方式。

基于客观权重赋权-优劣解距离法的水光互补能源基地补偿效益分摊

针对水光互补系统各电站补偿关系复杂且补偿效益分摊难以量化的问题,提出一种适用于量化水光互补系统效益补偿关系的求解方法,通过对梯级优化调度及水光互补优化调度后发电量的对比,得出水光互补动态过程指标和静态特性指标,建立水光互补补偿效益分摊模型,并采用改进的客观权重赋权-优劣解距离法(criteria importance through intercriteria correlation-technique for order preference by similarity to an ideal solution,CRITIC-TOPSIS)求解补偿效益分摊比例,明晰各电站之间的损益关系。以澜沧江上游西藏段水光互补清洁能源基地为例进行求解,结果表明该方法考虑梯级水电站与光伏电站间的利益关系,同时兼顾梯级水电站内部的效益得失,分摊结果公平合理,可以平衡各主体之间的利害关系,有利于调动施益主体参与互补运行的积极性,实现清洁能源基地整体效益最大化。

拉萨河流域梯级电站水光互补调度对水文情势的影响分析

梯级电站水光互补调度能提高光伏消纳能力和系统总发电量,但也要求调整梯级电站的调度规则,进而会加剧梯级电站下游的水文情势改变。为定量评价水光互补调度对水文情势的影响,以系统总发电量和总保证出力最大为目标,构建了拉萨河流域梯级电站水光互补优化调度模型,提出了基于水光互补的梯级电站优化调度方案,分析评价了不同优化调度方案的水文情势改变度。结果表明:梯级电站的水光互补优化调度能有效提升电力系统的总发电量和总保证出力;水光互补后拉萨河水文情势的综合改变度略大于水光互补之前,处于轻度至中度改变的临界值附近。研究成果可为拉萨河的水光互补调度及流域综合管理提供科学方法和依据。

金沙江上游水光互补中长期协调运行方法研究

充分发挥流域梯级水电站的灵活调节能力,实现水光互补系统的协同运行,是提升可再生能源消纳水平的重要途径。以金沙江上游川藏段正在开展前期规划工作的梯级水电站及沿江光伏电站为研究对象,建立了水光互补系统发电量最大化的中长期协调运行优化模型,同时计及梯级水电站、光伏电站和外送直流输电线路的运行约束,以评估水光互补系统的外送消纳水平。在算例分析中,测算了不同梯级水电站规划装机下的光伏电站最大装机和典型日外送发电曲线,并从丰-平-枯水平年、直流日最大调节幅度和是否配置抽水蓄能电站等方面进行模型验证和灵敏度分析,结果表明,金沙江上游川藏段水光出力具有季节资源互补性和日内电源互补性,提升梯级水电站或直流输电线路的调节能力、配置抽水蓄能电站均可以使光伏最大可接纳装机进一步增长。

量化短期弃电风险的小湾、漫湾水电站水光互补中长期优化调度研究

随着光伏不断接入流域水电并与水电打捆送出,水光互补优化调度对现有的流域梯级水电站水库群调度工作提出了新的要求。为解决已有的中长期水电优化调度规则并不能有效避免短期水光互补联合运行弃电风险这一实际运行问题,以澜沧江小湾、漫湾水电站水光互补为例,针对近期和远期2种光伏装机容量配置场景,对小湾、漫湾水电站长系列水文资料划分来水频率,具体量化短期弃电风险并嵌套绘制中长期水光互补优化调度图,得出该联合调度能有效降低不同来水条件,尤其是平偏丰来水年水光互补运行弃电风险的结论,可为实际调度规则的制订提供参考。

水光互补模式下黄藏寺光伏电站主要设备选型

光伏作为绿色低碳的清洁能源,适应当前国家发展,但光伏发电不稳定,相应技术尚处于探索阶段。以黄藏寺水利枢纽工程为例,在阐述项目实施背景的基础上,结合提高光伏电站的效率、降低成本、保证系统安全稳定的条件下,对光伏电站主要设备选型对比研究,为黄藏寺光伏电站选址建设和经济成本分析等提供基础性研究成果,可为传统水电站探索新的水光互补模式提供一定参考。

基于旺村水电站的水光互补项目防洪评价分析

旺村水电站作为一个重要的水利工程项目,其水光互补项目的防洪评价分析对于确保项目的安全运行具有重要的意义。在当前全球气候变化和频发的极端天气事件的背景下,加强对洪水风险的评估和防控显得尤为重要。本文以旺村水电站为研究背景,深入分析了水光互补项目的防洪情况。本文介绍了河道的基本情况,确定了洪水影响评价范围和涉河项目建设原则,而且进行了防洪影响计算。在防洪影响分析评价中,分析了各方面的影响并提出了相应的防治对策。本研究旨在为项目实施提供科学合理的防洪措施和参考依据。

基于余留期效益函数的水光互补随机优化调度方法

针对多能互补模式下水库调度面临径流、新能源出力等多重不确定性叠加影响,以及如何协调近期效益和远期效益的最优余留库容等关键问题,提出了一种基于余留期效益函数的水光互补随机优化调度方法。结合数学期望模型提出了水光互补调度两阶段随机优化决策框架,基于水库调度的周期性马尔科夫特性,采用逐步迭代方法对多能互补系统的余留期效益函数进行近似逼近,以实现有限预报信息条件下水库长期余留库容动态决策。以锦屏一级水光互补系统为实例进行验证,结果表明:余留期效益函数受光伏出力影响较小,而与余留库容、径流呈正相关有关系;随着调度时段从枯期进入汛期,余留期效益函数逐渐从线性曲面变为凸曲面;相较于常规调度方法,提出的调度方法多年平均发电量在率定期、检验期分别增加了2.70亿、2.51亿kW·h,在径流、光伏出力预报信息相对较小的条件下,能有效指导水光互补系统的长期调度运行。

梯级水电站水光互补系统调峰运行方式研究

针对梯级流域涉及电站数量较多,光伏出力的随机性和不确定性等问题,提出了一种能够考虑机组负荷分配的水电调峰模型。首先,以调峰效益最大为目标,构建了一种水光互补的梯级水电站调峰模型;然后,根据所得梯级电站群日内发电曲线,构建基于调峰模式下的梯级水电站负荷分配模型;最后,针对梯级水电站枯期时对比分析了3种场景下以调峰效益最大模型的水光互补系统调峰优化结果,验证了模型的合理性与有效性。

青藏高原的“碳”路行走:探秘世界首例水光互补项目

当生态环境部宣传教育中心组织的“碳”路中国青海站考察团向我发出邀请的时候,我非常激动地参加了。青海,对于我国甚至全球碳中和之路来说,都有着特别的意义,因为青海的龙羊峡水光互补电站是世界第一例水光互补项目。

水光互补基地水库调度图绘制及应用策略

针对水光互补基地调度问题,提出了一种新的水库调度图绘制方法,该方法根据来水频率分组进行水库调度图绘制,并给出了水库调度图的应用策略。澜沧江上游西藏段实例应用结果表明,该方法所得结果符合工程实际要求,有利于电网的稳定运行,提高了混合发电系统的发电效益。

考虑风险与调峰性能的水光互补中长期调度

传统水光互补中长期调度模型未考虑日内运行风险以及系统的调峰特性,高估了系统的互补性能,由此制定的调度规则难以提升互补系统效能。为此,本文构建长短期决策响应函数,用以定量表征中长期水电出力与日内综合风险率、弃电率、调峰性能指标之间的关系;然后,将决策响应函数嵌套到中长期调度模型中,推求考虑日内风险以及调峰性能的水光互补中长期优化调度规则。以忠玉水光互补电站为实例,研究表明:嵌套决策响应函数的优化调度模型可显著提升系统发电量(增加2.61%)以及发电保证率(由46.7%提高到85.7%),降低系统剩余负荷标准差(降低10.0%)和综合风险率(由9.51%降低到5.43%),综合效能更优。

考虑短期波动与弃电风险的水光互补系统中长期双层嵌套优化调度

由于中长期调度对短期水电调节能力与光电随机波动性考虑不足,不利于高比例新能源渗透下水光互补系统长期消纳与短期并网的有效承接。该文提出统筹中长期消纳电量效益与短期波动、弃电风险的调度方案,构建外层月度库容决策搜索与内层短期水光互补策略相耦合的双层嵌套调度模型与求解方法。首先,从出力形状、电量角度分析光电波动幅度与水电调节能力的互补关系;然后,制定基于电量区域标识和波动平抑方法的短期水光互补策略;接着,引入水光消纳矢量关系加速模型求解;最后,通过模拟水光场景与选取波动参数确定边界,结合目标函数建立风险与效益方案集。实例研究表明:波动参数与发电并网质量具有良好的适配性,对互补系统调度决策影响显著;波动与弃电风险控制能够有效兼顾能源消纳电量与电力系统平稳运行;方案集提供了不确定性场景、波动参数向量集下的决策具象化平台,所呈现的电量效益与波动风险偏好信息能够为互补系统与电力系统的协调运行提供应用指导。

考虑水光互补系统参与电力辅助服务的短期优化调度

梯级水电站与光伏进行互补对平抑光伏波动、提高光伏消纳具有重要意义。为此,首先从发电功率波动最小和发电经济效益最大2个目标函数出发,考虑水光互补系统参与电网有功平衡辅助服务,通过整定水光互补系统出力设计值,使其日内出力趋势能在一定范围内跟随电网负荷的波动,建立梯级水光互补系统短期多目标优化调度模型。其次计及梯级水电站水量约束和光伏电站的晴、阴、雨3种典型日发电特性,采用基于分解的多目标进化算法进行求解。最后对3种典型场景下的梯级水光互补系统的日内优化调度进行验证和分析。实验结果表明梯级水光互补系统可有效平抑光伏发电的间歇性、波动性,并且互补系统出力能及时在电网负荷高峰时段做出相应调整;梯级水光互补系统优化调度方案兼顾了功率波动性和发电经济效益。

水光互补组合等效电厂的短期调峰调度方法

梯级水电站与区域光伏电站互补调度一直是研究的热点问题,为充分发挥不同调节类型水电站对光伏电互补作用,本文提出一种基于等效电厂的梯级水光短期互补调度方法。考虑到区域光伏电站发电特性各异,利用kmeans聚类方法划分多个光伏汇聚区。将梯级各个水电站与汇聚区两两组合进行互补调度,通过3种调峰评价指标分析,找出汛平枯各时期较优的水光组合,形成等效电厂。在此基础上,将等效电厂与梯级其余水电厂作为调度对象,进行联合调峰优化调度。以云南省澜沧江流域5座梯级水电站和大理州7座光伏电站为背景,模拟计算结果验证了本文所提方法的可行性,通过几种模型对比分析,该方法可提升梯级水电站与光伏电的整体调峰效果。

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。

乌江流域洪家渡水光互补日前优化调度研究

为充分利用水电对光伏进行电力补偿调节,平抑其天然随机性、波动性和间歇性特征,研究乌江流域水量综合利用及洪家渡水电站承担电网调峰任务时的典型出力曲线特征,建立模型对洪家渡水光互补日前调度过程进行优化求解,得到水光电源组日前调度方案。对典型日调度结果分析表明,该模型求解得出的调度方案能改善水光打捆送电质量,减少弃电量,确保水光充分发挥调峰能力,提高系统的综合发电效益。