风光水多能互补系统研究展望

风光水多能互补系统利用水电机组调整速率快、水库容量灵活性可调等特点,以水电/抽水蓄能作为调节电源,因地制宜,匹配风电、光伏发电,在电源侧通过多能互补解决新能源发电波动性和不稳定性的问题。基于水电/抽蓄的快速灵活性调节,可提高风电、光伏输出电能质量,降低对电网的冲击,增加新能源并网消纳,提升水电站送出线利用率和经济效益,建立了零碳清洁能源互补系统。本文综述了风光水多能互补系统研究现状、存在的问题,并提出了未来发展趋势。

金沙江下游流域水风光多能互补调度研究

针对金沙江下游水风光多能互补运行管理中系统难度增高、调度需求复杂多变以及多时空尺度的不确定性等难点,主要分析了该流域水风光互补性,对水光风多能互补系统长-短耦合调度研究表明,金沙江下游水、风、光资源整体互补性良好。短期调度建议采用新能源优先并网,水电出力与风光弃电响应关系呈现两端大中间小的特征。风光新能源与水电打捆形成互补系统进行中长期调度。整个多能互补系统发电量将增加0.40%~0.48%,其中梯级水电较独立运行将损失发电量0.08%~0.25%,但风光新能源消纳水平可提升3.97%~5.99%。

水风光多能互补系统中长期功率联合预报

水风光多能互补系统中水电、风电和光电通过打捆的方式并入电网。传统方法通过单独预报水电、风电和光电,然后累加得到水风光系统总功率,存在误差易累积且未考虑水风光时空互补性的问题。为提高系统功率预报精度,首先考虑时空相关性与互补性,在遥相关因子及功率等中选取预报因子;然后基于长短期记忆网络与上下限估计方法构建点预报和区间预报模型;最后实现功率的联合预报。以二滩水风光多能互补系统为实例,研究表明,在检验期,对于总功率预报,联合预报法的点预报纳什效率系数达到0.908,相较于累加预报法提高了0.016,同时区间预报的覆盖宽度综合指标也减少了0.352。提出的预报方法可为水风光互补运行提供技术支撑。

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。

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。

风光接入下水电机组调节性能评价方法

风电、光伏在电网中占比越来越高,到2050年,风光总装机容量预计将占全国电源的70%,为保障风光接入后电网稳定运行,需借助水电资源进行消纳。但风光电的波动性需水电机组频繁参与调节,会导致水电机组调节动态特性发生变化。为量化评估风光接入下水电机组调节性能,构建了能反映水电机组调节性能的指标体系,借助模糊综合评价法客观综合评价风光接入下水电机组调节性能。所提方法可为风光新能源并网提供理论支撑,更好地助力水风光多能互补领域的发展。

金沙江下游水风光多能互补规模计算模型研究

目前多能互补规模研究多集中于小型系统,鲜有针对千万千瓦级别多能互补规模的研究。为此,提出了一种适用于金沙江下游千万千瓦级多能互补系统水风光资源互补规模的计算方法。首先按照“宜送则送、宜留则留”的原则来确定外送和留存规模;然后根据四川、云南两省的新能源资源和规划装机分布情况,选择适合建设可再生能源多能互补基地的大型水电站;再以受端电网消纳、接入电网安全为前提并结合水电站配套直流通道利用情况以及直流受端省份可消纳空间,以新能源装机规模最大、新能源及水电弃电量最小为目标,考虑电力电量平衡约束以及水电站发电约束,提出了新增外送新能源规模计算模型。以金沙江下游溪洛渡、白鹤滩和乌东德水电站为研究实例,计算出2023~2025年可新增外送新能源规模。最终推荐溪洛渡水电站接入新能源总规模约354万kW,其中风电装机容量86万kW,光伏装机容量268万kW;白鹤滩水电站接入新能源总规模约449万kW,其中风电装机容量141万kW,光伏装机容量308万kW;乌东德水电站右岸接入新能源总规模约245.7万kW,其中风电装机容量110.7万kW,光伏装机容量135万kW。

多重不确定性下水风光多能互补长期优化调度方法

如何应对水风光多重不确定性及其导致的高维优化求解难题是流域水风光多能互补长期调度面临的关键挑战。为此,提出基于马尔科夫链和Copula函数的水风光联合场景生成方法,并通过同步回代缩减法进行场景削减,量化表征水风光多重不确定性;以此为输入,构建流域水风光多能互补长期两阶段随机优化调度模型,并通过Benders分解算法和凸化线性化建模技术实现高维非线性优化问题的高效求解。最后以金沙江下游清洁能源基地为研究对象进行了仿真验证。通过对比分析,证明了所提方法能够有效提升长期调度方案对水风光不确定环境的适应性,提高了多能互补综合效益。在样本外检验中,所提方法比传统方法的发电量增加了0.552亿kWh,弃水量减少了1.694亿m~3,表现得更具可靠性。

汛期水风光多能互补动态调度模型研究

为充分利用水电站水库汛期在预报无洪水或小洪水时的调节能力,将汛期运行水位动态控制域对应库容作为调节风光运行的可用库容,在提高水库调节能力的基础上给出了考虑入库洪水实时状态的汛期水电站水库动态消纳风光调度模式,以风光出力期望值加水电出力之和与负荷偏差最小为目标,结合风光出力不确定性建立了汛期水风光多能互补动态调度模型,并以福建省水口水电站为例进行模拟调度计算。结果表明:所提动态消纳风光调度模式能够在保证防洪安全的前提下充分合理利用水位动态控制域内的调节能力来调节风光出力,使失负荷时段数和发电量缺口期望值相较于传统调度模式分别降低约37%和32%,水电站水库平均发电水头提高约4.39%,不仅可提高系统出力可靠性,且能增加系统运行效益。研究成果可为汛期调节风光出力提供参考。

梯级水库群联合调度关键技术发展历程与展望

水库调度是实现水资源优化配置的重要方法和有效举措,能有效缓解区域干旱、洪涝等自然灾害,对于实现可持续发展水资源战略具有重要支撑作用。经过多年的理论创新与技术发展,水库群系统调度已经形成了较为完整的框架。水库群调度的先驱者们已经开展了大量卓越的工作,在传统技术的发展,及在针对新问题的理论突破上都做出了重要的贡献。本文旨在于综述水库群调度研究的发展历程,总结当前国内外水库调度领域的热点问题,并探讨未来水库群调度研究的发展方向。