一种风光水一体化发电系统中长期多目标优化运行方法

针对大规模光伏、风电并网给电力系统安全运行和可再生能源消纳带来的巨大挑战,提出了一种风光水一体化发电系统中长期多目标优化运行方法。首先,提出了一种考虑水库防洪、供水、蒸发、库区降雨等因素的水电站库容模型并分析了对混合系统的影响,其次,建立了风光水一体化系统收益最大和总功率输出波动性最小的多目标优化运行模型。并且利用改进的基于模拟退火算法的改进非支配排序遗传算法(improved non-dominated sorting genetic algorithm based on simulated annealing,SA-NSGA-II)对优化模型进行求解,对SA-NSGA-II算法的改进主要有在变异阶段引入改进的模拟退火方法,在非支配排序阶段采用新的排序方法和拥挤距离公式,大幅提高了求解效率。最后,将该方法应用于龙羊峡水光互补项目-青海湖风电场,验证了其有效性。

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。

高层建筑水循环利用与发电一体化系统研究

本课题对高层建筑水循环利用及发电一体化系统进行研究,通过对高层建筑内排放的污水进行收集,处理和回用,并且结合发电系统以达到节约利用水资源及能源为目的。本文对水循环利用及发电系统设计及关键技术进行详细说明,对一体化系统可行性及实用性进行试验验证,最后结合实际工程案例对系统应用效果进行分析。研究表明:该体系可显著提高水资源与能源利用效率、降低建筑运行成本、促进城市可持续发展。

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。

水风光一体化发电系统研究进展

水风光一体化是我国构建新型电力系统、实现“30·60”双碳目标的重要途径之一。水风光一体化的实施能够结合资源禀赋有序统筹开发送端可再生能源、有效提高电网消纳风光新能源的水平、极大提升送出通道利用率和电价竞争力。对于以梯级水电站群为核心的、千万千瓦级以上的水风光一体化发电系统,梯级水电站群是其动力引擎。然而,随着风光新能源的接入,梯级水电站群将会面临输入不确定性加剧、调度运行边界改变、协调目标对象愈加复杂等问题。加之,当前水风光一体化涉及的理论方法视角多样、应用对象规模有限,系统性梳理总结不足。为此,围绕水风光一体化发电系统的开发利用、规划设计、调控运行,通过整理与分析国内外专家学者的大量研究成果,总结关键技术进展、归纳存在问题,并探讨未来水风光一体化发电系统的重点攻关建议。据此,为我国十四五规划的水风光一体化清洁能源基地的开发建设和运行管理提供参考依据。

风光储发电单元管控一体化系统的研究与实现

风光储发电技术因其灵活利用风能、太阳能进行发电、对环境无污染等优点而被越来越多的应用,风光储发电单元管控一体化、提升系统整体运行质量是当前电力行业面临的关键问题之一。本文首先介绍了风光储发电单元的管控一体化系统的设计理论,然后对风光储发电单元工作原理进行分析,在研究其工作原理的基础上,对风光储发电单元的管控一体化系统进行研发设计,有效保证了风光储发电单元的发电质量,延长了风光储发电设备的使用寿命。

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。

风光水互补发电系统发电效率分析

笔者主要探讨风光水互补发电系统发电效率的分析。由于煤石油天然气等资源日益枯竭,清洁能源的利用变得非常重要。风光水互补发电系统是一种将风电、光伏发电、水电结合的发电方式,其发电效率对于清洁能源的发展具有重要意义。笔者首先介绍了风光水互补发电系统的原理和构成,然后分析了不同风光水互补发电系统中各种因素对发电效率的影响。最后,提出了一些提高风光水互补发电系统发电效率的建议,为清洁能源的发展做出一定的贡献。

风光水联合发电系统多目标优化运行策略研究

本文针对风、光发电并网功率波动性较大以及风光资源浪费的问题,基于风光水互补特性,构建了风光水互补发电系统拓扑结构;以并网波动指数最小、风光丢弃率最小以及电站经济收益最大为目标函数,综合考虑风光水电厂机组的各种约束条件,建立风光水电互补系统的三目标优化运行模型。以湖北省某地区为例,对模型进行了算例仿真。通过案例分析,验证了本文所提出的优化运行策略有效性,为高比例水电电网大规模消纳新能源提供了新思路。

风光储氢一体化可再生系统设计与实现

风光储氢发电技术因其可灵活利用风能、太阳能进行发电,且配置储氢模块等优点而被越来越多地应用,解决风光储氢发电设备一体化生产问题、提升系统整体运行质量是当前电力行业面临的关键问题之一.本文首先简要介绍了风光储氢一体化可再生系统的设计理论,然后对风光储制氢项目进行了介绍,最后对风光储氢一体化生产系统进行研发设计,有效提升了风光储氢设备的发电水平,保障了居民的用电质量.

风光储氢一体化可再生系统设计与实现

风光储氢发电技术因其灵活利用风能、太阳能进行发电、配置储氢模块等优点被广泛应用。本文介绍了风光储氢一体化可再生系统的设计理论,对风光储氢一体化生产系统进行研发设计,减少市电及油机的使用,节省资源的同时也避免了风光等可再生能源供电不稳定对整个电网运行造成影响,有效提升了风光储氢设备的发电水平,保障了用户的用电质量。

我校成功承办“2014年江苏省高等职业院校技能大赛”“风光互补发电系统安装与调试”和“一体化物流方案设计与实施”两个赛项

2014年4月25日，江苏省高等职业院校技能大赛在各承办校如期举行。受教育厅委托，我校承办了“风光互补发电系统安装与调试”和“一体化物流方案设计与实施”两个赛项。我校高度重视并专门成立了赛项领导小组，由孙爱武校长担任组长，卢兵副校长担任副组长，教务处、能源与电气工程学院、经济管理学院及其他职能部门密切配合，协同完成了赛项的准备、服务和保障工作，保证了竞赛的顺利进行。“风光互补发电系统安装与调试”赛项严格按照赛项方案和规程组织比赛，参赛队于比赛检录前抽签确定工位号，并邀请了全国风光互补技能大赛专家组成员、南京康尼科技实业有限公司马晶副总经理担任裁判长。在组委会的领导下、协办单位和兄弟院校的大力支持下，此次赛项获得了圆满成功，各参赛队都有良好表现，南京工业职业技术学院和常州轻工职业技术学院两支参赛队获得了一等奖。

风光水互补发电系统的优化配置

为提高风光水互补发电系统的供电可靠性,降低经济成本,研究了电源容量的优化配置。首先提出独立和并网运行调度策略,然后考虑供电可靠性和蓄水库水量平衡等约束,建立了以全寿命周期成本最小为目标的优化配置模型,采用改进遗传算法进行求解。算例探讨了供电可靠性和联络线传输容量对优化配置的影响,验证了所提方法的有效性。由仿真结果可知,独立运行时,利用风光水互补发电即可保证较高的供电可靠性;并网运行时,采用联络线的双向交互电能能力,可进一步提高系统供电可靠性,有效降低经济成本。

基于人工鱼群算法的水风光联合调峰优化模型

本文提出基于多Agent人工鱼群算法(MAAFAS)的,以剩余负荷均方差最小为目标函数的梯级水风光短期调峰优化调度模型。该模型充分结合了Agent算法的自主性和人工鱼群算法的全局寻优性,降低了约束的复杂性,易于获得复杂问题求解下的最优解。并以我国南方地区某流域的6座水电站,11座风电场,4座光伏电站组成的风光水电源互补系统为研究对象,从不同来水场景下(汛期、枯期)进行实例分析。结果表明:该模型可以有效地利用水电能源的调峰能力,平均提高负荷峰谷差降幅率到44.65%,缩小原始负荷峰谷差3300 MW,剩余负荷趋于平稳,便于风光能源的更好消纳,是一种实用性较强的水风光短期调峰优化方法。

风光水发电系统联合调度规则提取

为提高风光水发电系统的经济效益,需提取系统调度规则实现风光水互补运行。建立以系统总发电量最大为目标的确定性优化模型,采用动态规划逐次逼近法(DPSA)求解模型;初选决策变量和影响因子属性集,基于灰色关联度(GRA)确定影响因子;建立BP人工神经网络模型提取调度规则。以雅砻江下游梯级水库群为研究对象,计算结果表明:对于1953年~2011年实测径流系列,考虑水电、风电和光电互补性的联合优化调度可提高系统的多年平均年发电量;在风光水联合优化调度基础上提取的调度规则能较好地保持确定性优化调度的发电效益。

基于改进粒子群算法的风光水互补发电系统短期调峰优化调度

风光水互补发电系统优化调度需要考虑风光电源的间歇性及波动性,同时还要处理梯级水库复杂的水力联系及不同电源之间的电力联系,因而建立风光水互补发电系统短期调峰优化调度模型,并采用粒子群算法进行求解,针对粒子群算法的早熟及后期收敛速度慢等问题,从惯性因子和种群拓扑结构两方面对粒子群算法进行改进,并对福建省电力调控中心管辖的12座常规水电站、木兰溪1座抽水蓄能电站、31座风电场、5座光伏电站组成的风光水多种电源互补系统进行数值分析。结果表明,所建模型能较好地实现对电网负荷的削峰填谷,所提算法显著提高了求解效率和求解质量,是一种解决风光水互补发电系统短期联合优化调峰调度实用性很强的有效算法。

风光水互补发电集控系统总体设计初步研究

为缓解风光等新能源并网消纳问题,将集控系统应用于风光水多能源电站群,利用风光水资源互补性实现资源的有效整合,推进能源的综合开发。详细分析了风光水互补发电集控系统的主要功能需求,在功率预测系统、水调自动化系统的基础上提出了风光水多能源综合优化运行,实现多目标风光水互补优化运行调控,提高风光水多能源电站群的安全经济运行水平。分析了监控数据流程,在此基础上,提出了集控系统总体架构,采用分层分布式体系结构,1+N多冗余设计,并从可靠性、安全性、实用性等方面提出了集控系统软硬件配置要求。设计研究可为解决新能源安全稳定经济并网运行提供较好的技术支撑,为类似工程设计提供参考。

风光能互补发电系统在节水灌溉工程中的应用

文章以历城区西营镇节水灌溉工程为背景,为改善济南市历城区北部平原和南部山区的农业生产条件,提高农业综合生产能力和抗御自然灾害能力,创建了风光能互补发电提水系统,从项目背景、主要经济技术指标、主要设备选型、效益分析等方面阐述了风光互补发电提水系统的运行情况,有效地降低了灌溉劳动强度,提高劳动生产效率,取得较好的社会效益及经济效益。

计及水电站协同的风光机组容量规划方法研究

以流域丰富的水风光资源为基础,依托存量水电站调节能力建设一定规模的风电和光伏机组,对于流域可再生能源的集约高效开发具有重要意义。鉴于此,首先对水风光一体化系统的不确定性进行分析和建模;其次,以经济性最优为目标函数,考虑机组运行、消纳率和偏差率等约束条件构建了计及水电站协同的风光机组容量规划模型;最后,依托某水电站实际数据进行了仿真验证。结果表明,采用所提出的规划方法计算得到的风光机组能够与存量水电站形成良好互补,实现一体化消纳,提升流域可再生能源开发的综合效益。

基于风光储一体化的新型农村配电网研究

为实现太阳能、风能的综合优化利用,提高能源利用率,进一步推动农村电气化进程,助力“碳达峰、碳中和”,设计一种基于风光储一体化的新型农村配电网结构。基于此结构,研究一种以功率守恒为目标的能量管理控制方法,旨在实现能量最优利用和系统稳定工作。系统由交流母线、直流母线、配电网接入系统、风力电源系统、光伏电源系统、储能系统、直流负荷接入系统和交流负荷接入系统组成,既可并网运行、也可孤岛运行,并分别给出每个子系统的拓扑结构及系统整体拓扑结构。利用仿真实验,验证了风速、光强、负荷变化时,利用储能系统的调节,系统能量均能保持稳定流动,且直流母线电压始终维持稳定。