计及新能源容量配置的水风光基地一体化运行研究

随着全球对清洁、可持续能源需求的增长,水、风、光等可再生能源在能源转型中扮演关键角色。传统上这些能源往往独立运行,难以实现最优协同。水风光基地的一体化运行,可以解决资源波动和电网接纳问题。研究表明,一体化运行可充分发挥水电调峰能力,减少风光波动,提高新能源利用率;电量分配方案的选择应综合考虑外送水电站调峰能力及电网稳定性。通过新能源容量配置的深入研究,以期为提供清洁能源在能源系统中的高效利用提供理论基础和实践指导。

水风光大基地资源分析要求和方法

近年来,由于“极热无风”“晚峰无光”“云来无光”“冬季枯水”甚至极端天气导致的“汛期反枯”等气象问题加剧了能源保供的压力,能源开发方式将不能局限于单一能源品种,而应呈现多能互补方式,清洁可再生的“水风光”多能互补开发,可以最大程度地带动流域内风光资源的开发利用,弥补新能源发电的出力不足,是保障电量可靠供给的有效方式。水风光资源的特性与时空分布是水风光多能互补规划设计和调度运行的基础与依据,本文首先论述了水风光资源特性及其评估方法,进而开展对水风光互补特性的研究,最后针对水风光大基地在规划设计和调度运行中的资源分析方法进行论述。

基于直流外送的水风光大基地最优容量配比研究

水风光大基地一体化运行是提高直流外送通道利用率、增加清洁能源电量、降低成本电价的重要方式,其难点在于确定风光水大基地的最优容量配比。首先构建水风光大基地系统模型,然后以投资经济性最优为目标,以风光水出力特性、直流通道输送容量为约束,建立时序生产模拟模型,并采用分支定界法求解模型。以金下界河上的梯级电站为例,通过对比不同水风光配比下的新增电量、提升设备利用率和成本电价,给出兼顾环保性、安全性、经济性的最优配比。研究结果可为水风光大基地电规划与建设提供参考依据。

水风光综合基地多风险量化及长期多目标协调优化调度方法

水风光一体化运行可以发挥多种能源优势,提高综合效益。风光能源大规模并入水电基地,因不确定性增加致使系统能源消纳和电力供应问题更加突出,将面临更高弃水和缺电风险。针对该问题,提出了一种评估各时段蓄水状态的风险量化方法。基于该方法构建了考虑弃水量、发电量、弃水风险和缺电风险的多目标调度模型,基于双层优化,采用动态规划、离散微分动态规划和逐步优化相结合的算法进行高效求解,将分层序列法与线性加权和法嵌入算法中,以协调多目标矛盾。最后,以中国某水风光综合基地为工程背景模拟调度,并将所提模型与传统模型进行对比验证。研究结果表明,所提模型能较好地刻画运行风险,通过调整水电运行方式能合理消纳新能源,并获得更高稳定收益;模型能以较高效率完成求解,并满足实际调度时效性要求;在实际场景与预测场景出现偏差时,能显著降低弃水损失,通过改变水电运行方式以适应新能源日益增长带来的运行风险。

大型陆上水风光综合基地交直流组网送出方案研究

西南地区大规模陆上水风光综合基地颇具开发潜力,需确定合适方式将其送至东部负荷中心。针对风光新能源基地内部的升压汇集,鉴于传统的交流方案存在无功、距离受限等问题,开展了大型陆上风光综合基地的交直流组网送出方案研究。首先,从光伏风电并网多电压等级直流系统和水电孤岛送出系统两个方面介绍了水风光综合基地的交直流组网方案,并给出光伏风电并网多电压等级直流系统各级直流变压器方案。随后详细描述了直流电压控制策略和故障穿越控制策略。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建15000MW大型陆上水风光综合基地交直流组网送出系统仿真模型,验证了所提交直流组网方案的可行性。