黄河上游青海水风光蓄一体化发电系统研究

随着双碳目标加速落实与黄河流域生态保护和高质量发展规划实施,统筹推进水风光一体化基地建设并构建多能互补发电系统,能提升跨省跨区电网错峰支援和余缺互济能力。通过采用归纳梳理的方法对黄河上游青海省水风光资源和多能互补著绩进行了分析,结果表明:青海南部水电势能、北部太阳能和西部风能资源潜力较大,但各种新能源随开发规模的扩大其可开发潜力呈下降趋势。青海省规划的风光容量配比为0.6∶0.4,2025年情景下水电与风光配比为1∶1.2,2035年情景水平下为1∶1.25。此外,在电网系统中尽可能少接风电多接光伏且弃电率保证在5%以内对电网稳定运行和投资成本具有正反馈作用。

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。

基于水电深度开发的龙羊峡水风光蓄一体化基地电源配置研究

在能源发展新形势及新要求下,依托常规水电站建设抽水蓄能是推动水电深化利用和抽水蓄能发展的重要途径。为深入研究水电融合改造抽水蓄能的建设形式选择和容量配置方法,通过以水电扩机和水电结合开发的抽水蓄能为灵活调节电源,对龙羊峡水风光蓄一体化基地电源配置进行研究,基于一体化外送基地优化调度模型开展电力系统8760 h时序运行模拟,对包括水电扩机、可逆机组和储能泵站等建设形式和规模与风电和光伏进行优化配置。结果表明:加入水电融合改造抽水蓄能电站后,一体化基地调节能力增强,可配置更大容量的风光资源,推荐龙羊峡水电站扩机规模1200 MW,抽水蓄能电站装机容量4000 MW。所提基于时序生产运行模拟的抽水蓄能建设形式和容量配置方法对所在流域水电融合改造抽水蓄能的水风光蓄一体化基地电源配置提供参考。

水风光蓄互补发电系统中风光容量配置研究

【目的】大力发展新能源,进行能源供给侧改革,是应对能源危机和生态环境问题的根本措施,有助于“双碳目标”的实现。调节性水电具有良好的调蓄能力,可以作为调节电源与风光电源联合运行,从前端减缓风光不稳定出力对电力系统的冲击,促进新能源集中上网消纳。但在如今大力发展清洁能源的背景下,仅靠常规水电站已无法调节规模巨大的风光发电。故考虑引入抽水蓄能电站,与常规水电站联合运行,构建水-风-光-蓄多能互补发电系统。【方法】基于研究区域亟需扩大风光发电规模的需求和互补发电系统并网过程中的弃风、弃光问题,从互补发电系统的配置容量和优化运行考虑,构建了多能互补发电系统容量配置的双层规划模型,外层模型以可接入风光规模最大和弃风光功率最小为目标函数,内层模型考虑了电源侧系统出力与电网负荷的匹配度,以源荷匹配度最大和系统在典型日售电收入最大为目标函数,分别采用粒子群算法和逐步优化算法对其进行优化求解。旨在获得系统可接入的风光资源的最优比例和容量配置。将该模型应用于金沙江上游川滇段清洁能源基地。【结果】结果显示:系统在有无抽蓄电站接入时接入风光规模的最佳比例均为0∶1。系统在接入抽蓄后,在弃风光率为0%的条件下,风光接入比例分别为1∶0、1∶1和1∶0时,相较于未接入抽蓄时,风光可接入规模分别提升了74%、68%和75%;在弃风光率为5%时,分别提升了52%、66%和65%;在弃风光率为10%时,分别提升了41%、60%和63%,均有大幅度提升。【结论】结果表明:系统应尽可能少地接入风电,尽可能多地接入光伏发电,且系统接入抽水蓄能电站后,抽蓄电站与常规水电联合运行,可充分发挥系统的调节能力,从而大幅度提升系统可接入的风光规模。同时在满足外层模型中互补发电系统中风光项目的容量最优的条件下,能够改善系统运行条件,使系统出力过程与负荷过程高度匹配,验证了研究方法与模型的有效性。研究成果可为水风光蓄互补发电系统的容量配置提供参考。

考虑梯级水电融合抽蓄改造的风光资源多目标容量配置

为实现梯级水风光蓄联合发电系统高效多能互补,研究考虑梯级水电融合抽蓄改造的风光发电多目标容量优化配置方法。以联合发电系统外送通道利用率最大和受端电网剩余负荷峰谷差最小为目标,优化联合发电系统风电和光伏发电的配置容量;考虑风电和光伏发电季节性波动,基于K-means聚类构建风电和光伏发电出力的典型场景,提出了梯级水风光蓄全场景互补运行模型,并发展了便于快速求解的混合整数线性化模型。以小金川梯级小水电周边的风电场与光伏电站为例,对所提方法的有效性进行了验证,分析了梯级水风光蓄联合系统的互补性,对比说明了混合式抽蓄在联合发电系统中的作用。

基于GCTMSA的梯级水火风光蓄储联合调度

为发展新型电力系统调度理论与方法,构建了一个含梯级水风光蓄一体出力(the integration of cascade hydro-wind-photovoltaic-pumped storage, CHWPPS)的水火风光蓄储联合调度模型。同时,针对传统求解方法在求解水火风光蓄储联合调度系统时易陷入局部最优、难以在满意时间内得出可行解等问题,提出了一种基于贪婪策略、自适应交叉算子和自适应t分布变异的改进飞蛾搜索算法(greedy strategy,adaptive crossover operator and adaptive t-distribution variation based moth search algorithm, GCTMSA)。GCTMSA将自适应交叉算子与Lévy飞行策略相结合,在直线飞行策略中引入自适应t分布变异,并利用贪婪策略仅接收更优个体,以提高全局搜索能力和搜索速度。算例分析在一个修改的IEEE 6机30节点系统和一个省域简化电力系统中展开。结果表明,与飞蛾搜索算法、遗传算法、粒子群算法和生物地理算法相比,GCTMSA具有更强的搜索能力和稳定性。同时,分析了CHWPPS和电池储能对系统的影响。相关讨论与结论可为水火风光蓄储联合调度等多能互补技术发展提供参考。

梯级水电站建设联合运行抽水蓄能泵/电站的研究

联合运行抽水蓄能泵/电站是结合已建常规梯级水电站进行扩建,利用两个相邻梯级的水库分别作为上库和下库,在上库大坝两岸新建输水系统和地下厂房并安装水泵或可逆式水泵水轮机的联合运行体。电网负荷低谷时用泵或水泵水轮机泵工况运行把下库水抽到上库储能;电网负荷高峰时用上库水电站已安装的常规机组发电。这种联合运行方式可使坝址处全年径流量在通过常规机组发电时因提高发电水头而带来增发电量,称为年径流量水头效益。这部分增发电量不仅补偿了抽水蓄能过程中的电量损耗,甚至可大于泵工况的抽水用电量,产生了抽水蓄能综合电能转换率大于1的效果。本文首先通过对比分析联运抽蓄泵/电站和典型抽蓄电站之间运行模式的不同,阐述了联运抽蓄泵/电站大幅提高综合转换效率的机理;其次根据已建成的工程实例,分析总结出开发建设条件、消纳绿色能源的优势、水风光蓄互补系统中的作用及经济效益等要素,同时指出了目前建设联合运行抽水蓄能泵/电站存在的问题并提出了解决相关问题的措施与建议;最后从我国资源禀赋角度,阐述联运抽蓄泵/电站对所在流域的水资源利用的积极意义。本研究可为我国常规梯级水电站与未来新型水风光蓄互补系统的有机结合提供指导与借鉴。

混合式抽水蓄能电站建设运行关键问题研究

混合式抽水蓄能电站是一种既有抽水蓄能又有径流发电功能的水电站,是一种优质的长时蓄能方式,有助于推动流域水风光蓄一体化清洁能源基地开发。从规划选址、工程设计、施工建设、调度运行等方面,对混合式抽水蓄能电站的建设运行的关键工程技术问题进行了研究。研究认为:混合式抽水蓄能电站不需要新建上、下水库,建设征地移民少,可与原常规水电站一并打捆送出,但需要重点考虑对生态环境和原水库的影响,从而合理论证装机规模。特别要在机组设计制造、长距离引水发电系统设计、已建水库进/出水口施工、抽水可靠度与河道疏浚、一体化运行调度方式等诸多方面深入研究论证,优化工程投资。建议择优选址,因地制宜、稳步推进开发混合式抽水蓄能电站。

An optimal strategy for coordinating and dispatching “source-load” in power system based on multiple time scales

Due to the phenomenon of abandoning wind power and photo voltage(PV)power in the“Three Northern Areas”in China,this paper presents an optimal strategy for coordinating and dispatching“source-load”in power system based on multiple time scales.On the basis of the analysis of the uncertainty of wind power and PV power as well as the characteristics of load side resource dispatching,the optimal model of coordinating and dispatching“source-load”in power system based on multiple time scales is established.It can simultaneously and effectively dispatch conventional generators,wind plant,PV power station,pumped-storage power station and load side resources by optimally using three time scales:day-ahead,intra-day and real-time.According to the latest predicted information of wind power,PV power and load,the original generation schedule can be rolled and amended by using the corresponding time scale.The effectiveness of the model can be verified by a real system.The simulation results show that the proposed model can make full use of“source-load”resources to improve the ability to consume wind power and PV power of the grid-connected system.