考虑避振条件的水风光互补发电系统运行经济性评估

为更加全面、准确评估水电机组在风光水互补发电系统中的经济性表现,本文将水电机组寿命损耗成本纳入机组运行成本,建立以机组运行成本最小、发电量最大、功率负荷偏差最小为目标的风光水互补发电系统经济性评估模型,充分考虑水电机组运行策略的区别,对比机组避振与不避振运行时的系统经济性特征与机组运行特点。基于NSGA-Ⅱ智能优化算法对模型求解,以国内某清洁能源基地为例分析了风光典型出力场景下系统运行经济性。研究结果表明,相比水电机组不避振运行,采用避振运行方式的水风光互补系统虽然发电量和功率与负荷偏差均值分别降低了0.09%(0.02 GWh)和2.10%(1.89 MW),但运行成本均值下降了0.24%(1.71万元)。综合来看,在发电量未有明显提升的情况下,虽然功率与负荷偏差方面不避振运行方式表现较为优越,但由于机组疲劳损耗导致的运行成本显著增加、机组安全问题突出,其综合经济性表现不如避振运行方式。该研究对于优化水风光互补系统中水电机组的运行方式,提高互补发电系统整体经济效益有一定指导意义。

金沙江下游可再生能源出力及水风光互补特性分析

随着中国经济的不断发展和人民生活水平的提高,对清洁能源的需求逐渐增加,可再生能源在能源结构中的地位愈发凸显。以金沙江下游四川侧地区为研究对象,通过对风电和光伏的季、日出力特性展开分析,深入了解该地区的可再生能源潜力,研究水风光互补特性。研究成果可为可再生能源的高效利用提供科学依据。

黑山峡水利枢纽对水风光互补基地的作用研究

黄河黑山峡水利枢纽所在的西北电网水风光资源丰富,随着“几字弯”多能互补清洁能源基地开发进程加快,新能源弃电严重。从促进新能源开发、构建水风光互补基地的目的出发,分析黑山峡附近区域水风光资源开发存在的问题,阐述黑山峡水利枢纽建设对开发河段水电清洁可再生能源及促进风光储新能源基地的开发与减少碳排放的重要作用。

考虑预报不确定性的水风光互补系统两阶段决策研究

【目的】水风光资源长期预报精度有限,如何应对风光出力和径流的不确定性是充分发挥多能源协同优势的关键,为此,提出考虑预报不确定性的水风光互补系统两阶段决策方法。【方法】将互补系统长期调度多阶段决策划分为包含面临时段和余留期的两阶段决策,通过余留期能量曲面表征余留期不同库容条件与未来风光出力及径流所能产生的发电效益;讨论不同预报水平下水风光资源预报信息的利用方式,提出余留期能量曲面确定方法,并分析预见期利用长度对互补系统效益的影响,确定最佳预见期利用长度;以基于调度图模拟的互补系统调度结果作为对照,评估不同预报水平下两阶段模型的适用性。【结果】选择雅砻江下游水风光互补系统进行实例研究,结果显示:(1)两阶段模型中基于径流序列映射模型的预报信息利用方式能较好地表征余留期效益;(2)随着两阶段决策模型预见期利用长度的增加,预见期的边际效应显著降低,互补系统最佳预见期利用长度为3个月;(3)与调度图相比,两阶段模型推迟水库蓄水和消落时机并加深消落程度,使得发电效益和出力可靠性在预报水平较高时整体高于调度图。【结论】结果表明:两阶段决策模型能够灵活结合多个预见期的预报信息,实现有限预报信息下的互补系统长期优化调度。

考虑破坏深度和发电保证率的水风光互补调度规则研究

清洁能源出力的不确定性以及极端气候条件下的脆弱性对电网运行安全的影响越来越突出,提出了同时考虑发电保证率和出力破坏深度的水风光长期互补调度规则生成方法。该方法以发电量最大为目标,考虑水风光联合出力保证率和出力破坏深度,采用混合整数非线性规划方法对水风光进行长时间序列模拟联合调度。在此基础上,采用灰色关联方法筛选输入因子,以各水电站出力作为输出,应用BP神经网络生成水风光互补调度规则。最后,通过实例分析验证了所提模型的有效性,并通过不同风光装机规模、是否考虑破坏深度相关场景模拟分析进一步论证了所提模型的优越性。

水风光互补系统碳电打捆交易技术及闭环回购策略

文中提出了一种发电企业碳电打捆交易技术及闭环回购策略,并提出了发电企业与用户之间通过签订“中长期电量+附加CCER(国家核证自愿减排量)”的合约交易模式,形成发电企业与用户之间的碳电打捆交易与闭环回购模式。同时,计入电力现货市场和碳市场,发电企业和用户均可以在碳电市场中出售电力或CCER提升其经济性。进一步以水风光互补系统为例,建立了一体化电站碳电市场交易效益评估模型和用户成本评估模型。最后,通过算例仿真,分析了水风光互补系统中长期市场和现货市场下的碳电综合效益,并评估了该碳电交易模式下的用户侧经济性成本。所提方法可以在增加发电企业综合收益、降低用户成本的同时,推动可再生能源消纳,促进电力市场与碳市场的协同发展。

水风光互补系统装机容量配置解析优化及敏感性分析

水风光装机容量优化配置对于提高能源利用效率具有重要意义,但传统的以系统净效益最大为目标的数值模拟方法难以刻画明晰互补系统净效益、装机容量、电价、成本等经济技术参数之间的定量关系。为此,本文提出装机容量配置的解析优化方法。首先构建风光弃电率函数,以精准模拟长时段风光弃电量;然后基于成本-效益模型解析最优装机函数,并采用数值模拟方法检验;最后,对最优装机函数泰勒展开,以评估容量配置中最优装机和互补系统净效益对各经济技术参数的敏感性。以雅砻江流域二滩水风光互补工程为实例,研究结果表明:提出的解析优化方法经检验可精确配置装机容量;最优装机和净效益最敏感的参数均为上网电价,最不敏感参数均为运行维护成本,系统净效益对上网电价敏感性为运行维护成本的4.44倍。研究可为流域水风光互补电站规划设计提供技术支持。

基于水风光互补优化的清洁能源运行管控系统研究

本文针对目前国内风力、光伏发电装机容量迅速攀升,清洁能源消纳困难等问题,考虑国内大部分地区水能、风能、太阳能资源地理分布高度重叠,年内、日内出力互补性强的特点,提出了充分发挥水电调节能力,建设水风光联合运行管控系统的思路.旨在通过风光新能源与水电互补运行、打捆外送的方式,减小出力的波动性和随机性,缓解新能源独立规模化运行对电网的冲击和送出难等问题,促进清洁能源消纳能力的提升,提高电网和电源的整体可靠性和经济性。

水风光互补适应性调度的集合卡尔曼滤波方法

水风光互补是实现能源转型、助力碳中和的重要途径。传统的水风光互补中长期调度模型,忽略了气候变化和人类活动引起的水风光资源变异,得到的静态调度规则难以适应变化环境。为此,本研究采用集合卡尔曼滤波技术开展适应性调度研究。首先进行确定性优化调度,得到最优运行轨迹;其次识别调度函数的决策变量与自变量,构建线性调度函数;最后采用集合卡尔曼滤波动态更新调度函数的参数,形成适应性调度规则。以锦屏一级水电站及周边风、光电站为实例,研究表明适应性调度规则较常规调度和静态调度,在检验期年均发电量分别提高6.45亿k W·h和0.53亿k W·h,说明论文所提方法可有效追踪最优轨迹的变化来适应变化环境。

考虑水风光互补与机会约束的电力系统源网荷协调扩展规划研究

随着风光电站渗透率不断提高,其出力不确定性也给电力系统安全运行带来了一定挑战。利用梯级水电来弥补风光发电的间歇性,能有效平抑风光电站出力的波动性。为此,提出了基于机会约束的水风光互补电力系统源网荷协调扩展规划模型,来提高水风光等清洁能源的消纳能力。首先,对梯级水电站和直流外送以及需求响应进行了详细的建模;其次,利用需求响应资源来对电源侧风光电站出力间歇性进行缓解,提出了负荷侧需求响应服务规划模型,并建立了源网荷协调规划模型;最后,建立机会约束模型来保证系统运行安全性与风光出力的有效消纳,并利用样本平均近似法的强拓展公式,将机会约束模型转化为混合整数线性规划问题进行求解。仿真算例分析验证了所提模型的合理性,能有效保证系统运行安全性和风光消纳能力。

黄河上游水电开发与水风光互补技术研究

黄河上游水电站建设成果卓然,青海境内光伏电站开发建设持续引领行业技术发展方向。当前,国家引导大力发展新能源,但因相配套的制度、标准未及时出台,大规模并网光伏电站的安全、送出、消纳等问题始终未得到有效解决,严重制约行业高质量发展进程。因此构建以新能源为主的新型电力系统,要建立健全相关制度、标准,包括规范开发商标准,制定发电企业与电网企业在电站建设中有关职责分工的标准;要改变现行电力体系,建立电网与局部电网各司其职、各负其责的新机制;要不断加强技术创新,加快水风光储多能互补、清洁能源调控枢纽等新技术研究应用。

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。

水风光多能互补运行关键技术研究现状及展望

在全球能源结构转型背景下,水风光多能互补系统作为现代能源体系关键组成部分,正日益受到重视。探讨了我国水风光资源分布情况,并分析了互补基地建设规划。剖析了水风光多能互补系统在规划期资源评估与系统集成、运行期预报调度与高效运行、消纳期电力交易与市场营销等关键阶段技术挑战。总结了当前在资源评估方法创新、系统集成优化、智能调度系统开发以及储能技术应用等方面最新研究进展,并对未来研究趋势进行了前瞻性展望,研究成果可为相关领域研究和实践提供参考和借鉴。

考虑混蓄与纯蓄配置方式的水风光蓄互补系统调度运行对比研究

流域梯级水风光综合能源基地配建抽水蓄能构建水风光蓄互补系统,是提高风光消纳能力、加速可再生能源一体化开发的重要途径。水风光蓄互补系统因地制宜既可配置混合式抽水蓄能,又可配置传统常规抽水蓄能。针对何种配置方式更优问题,从调度运行需求出发进行了研究。首先量化分析了水风光资源的季节互补性和日内互补性。然后分别考虑配置混蓄与纯蓄,基于精细化流域梯级水电模型,以负荷跟踪偏差率最小、弃能最小、水量利用率最大为目标构建了水风光蓄互补系统短期优化调度模型,从调度运行角度探究不同抽蓄形式对水风光蓄互补系统的影响。最后,通过某流域梯级水风光一体化基地算例表明,配置混蓄相较于配置纯蓄,不同运行场景下负荷跟踪偏差率均更小、弃能均降低、水量利用率均提高,综合运行效率也得到提升,表明配置混蓄对水风光蓄互补系统调度运行的提升优于纯蓄。研究可为流域清洁能源基地、抽水蓄能规划建设及调度运行提供决策支持。

水风光互补系统一次调频方案研究

为解决新能源并网后产生的频率问题,提出一种考虑水风光互补的调频策略。首先,建立含风、水、光、荷的简单系统数学模型;其次,结合水轮机、风电机组、光伏及其调频策略所对应的代数微分方程和基于直流潮流的系统网络方程,推导出负荷扰动时水轮机、风电机组、光伏并网节点频率响应的频域解析式;最后根据解析式分析调频死区和调频控制参数等对系统频率的影响,提出一种水风光互补系统联合调频方案。在仿真软件PSD-BPA中搭建四机系统及实际电网的仿真模型,对调频方案的有效性和可行性进行验证,多场景下仿真结果表明该方法可提高系统一次调频能力。

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。

风光消纳对梯级水库群运行水位的影响

水风光多能互补系统大多聚焦协同调度和提高新能源消纳研究,却忽略了风光能源消纳对水库水位的潜在影响。构建了考虑短期弃电特征的水风光互补系统中长期优化调度模型。首先,根据实际水风光出力模拟可能的弃电情景,拟合弃电损失函数,将其嵌套在中长期优化调度模型中;其次,模拟接入风光前后的水库调度运行过程;最后,分析风光消纳对梯级水库群年际、年内、月运行水位的影响。以黄河上游龙羊峡至刘家峡梯级水电站水风光互补系统为实例,研究表明:①接入风光后,梯级水库群的年均出力降低约0.5%,可促进风光消纳,保证系统总出力更大,可提高风光上网出力和系统总出力约2.2%;②风光消纳导致梯级水库群的年际和月水位波动增加,龙羊峡和刘家峡水库的年末消落水位和年均水位的波动范围分别增加2.5%、101.6%、0.8%和78.9%,龙羊峡的月水位波动变幅为0,刘家峡月水位下限降低14.7%;③在丰水年,接入风光后梯级水库水位显著下降;平水年,龙羊峡水库水位稍有降低,刘家峡水库的水位表现为汛前春季水位降低,汛后秋季水位升高;枯水年,风光消纳对水库水位几乎没有影响。这些研究结果对于更好地理解风光能源与水库运行之间的复杂关系以及优化水风光互补系统的运行策略具有重要的实际意义。

风光接入下瀑布沟水电站短期调峰优化调度研究

针对水风光一体化清洁能源基地中,风光接入后水电站调峰运行遭遇挑战的问题,文章以瀑布沟水电站及周边风光电站为研究对象,探讨风光接入对于水电站运行情况及调峰能力的影响。建立以源荷匹配最优和弃电量最小为目标的短期调度模型,采用基于电网负荷原则的方法优化初始调度线生成并使用POA算法求解模型。结果表明,接入风光后,瀑布沟水电站午后水位升高;出力过程改变,午间电量存续至夜间发出;调峰能力随径流丰枯有不同程度的削弱。该研究给水电站在异质能源互补运行背景下的优化调度提供参考。

水风光储一体化系统中储能平抑出力波动效果评价研究

随着新型电力系统的发展,风能、光能等高比例新能源的联网运行是实现其大规模开发利用重要途径,也是在双碳政策背景下节能减排的重要方式。由于风电和光伏出力具有极强的随机性与不可控性,高比例的风电与光伏接入电网势必会产生巨大的波动,从而降低电能质量,给电网运行带来许多不便。如何既能高比例地消纳风电与光伏,又能尽量减少其并网产生的不利影响成为一项重要课题。本文建立了风电、光伏及水电的出力模型,分析了不同情景下的出力特点与趋势,根据其出力的强不确定性、间歇性与周期性的特点,计算不同组合方式下的组合能源系统出力数据并对比分析。以某水电站为例,建立以水电调节为主的水风光发电系统,并在其中加入超短期储能装置,研究发现此组合能源出力系统可以很好地平抑出力波动并达到出力最高,且经济效益良好。

考虑源荷协同的水风光一体化多时间尺度优化调度研究

以大规模、高比例新能源为主体的新型电力系统背景下,为解决中长期、短期水风光互补系统的电力质量、源荷协同矛盾的问题,本文提出了一种考虑不同时间尺度下水风光互补目标的水库优化调度决策,可实现不同时间尺度下的水风光一体化优化调度,指导水风光一体化系统的全周期运行过程。首先,从水风光一体化互补基本原理层面,阐述水风光一体化互补的机理、原则以及具体方法;其次,提出基于多时间尺度的以送电量为主、适应受端负荷的水风光互补调度多目标函数,构建水风光中长期—短期优化调度的多层嵌套调度模型,引入分层联合解耦、区间二分搜索算法求解;最后,通过不同时间尺度的水风光一体化场景与受端负荷特性确定边界,结合多目标函数构建水电中长期、短期优化调度方案。研究结果表明:利用水电灵活调节性能可有效提升中长期、短期水风光互补发电质量效益,同时增加对受端电力系统负荷的适应性。本次研究成果对水风光一体化系统的调度运行指导提供一定的经验借鉴和参考。