基于源荷匹配的梯级水风光蓄系统优化运行研究

在“双碳”目标下,我国亟需进行能源结构转型,提高可再生能源在电力系统中的比例。调节性水电站和抽蓄电站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。因此,充分利用梯级水电站及抽水蓄能电站的调节性能,制定合理的一体化调度策略,有利于在发电侧实现水风光蓄打捆送出和协同消纳,助力“双碳”目标实现。基于对梯级水风光蓄互补发电系统在短期调度中电网侧负荷需求和梯级水电水资源利用率的考虑,构建以源荷差异最小、梯级水电蓄能增量最大为目标,以常规水电站、风光电站、抽水蓄能电站安全运行条件为约束的短期互补调度模型,并采用粒子群-动态规划内外层嵌套算法对模型进行求解。选取西南某流域常规梯级水电站、抽水蓄能电站及周边风光电站组成的水风光蓄互补发电系统为研究对象进行模拟计算,结果表明：(1)抽水蓄能电站倾向于在梯级电站水头较低时选择泄水发电,而在梯级电站水头较高时选择抽水或维持当前水位不变;(2)所构建模型有效提高了系统总出力曲线与电网负荷曲线的匹配度,实现了梯级水电站之间负荷与水量的合理分配,一定程度上减少了梯级水电站效益损耗,提高了水...     

基于机组分类的梯级水电站短期经济运行

为了节约水资源,充分利用水能发电,在原有水电调度的基础上提出了将机组分类处理的梯级水电站联合优化调度的短期经济运行模型。为适应调度要求, “以电定水”模式的梯级水电站的短期经济运行,兼顾了上下游电站利益、水量平衡、生态平衡,做到梯级电站群水能利用率最大,且经济性最优。整个过程分为上下游电站负荷分配和站内机组优化分步进行的策略,在优化中首先对同一电站的机组进行分类,根据机组能量特性曲线的异同将同一能量特性的机组归为一个等效机组。另外在进行负荷分配时采用有效约束区间,有效避免了水电机组出力在汽蚀震动区内,带来机组损坏的问题。该方法的实现使得梯级电站之间的出力分配有了理论依据,便于调度人员根据优化结果下达发电任务。机组分类和模型分步优化的方法避免了整体优化时约束条件过多无可行解或进入死循环的问题。     

基于Critic-Shapley法的梯级水电站补偿效益分摊

为使梯级水电站补偿效益分摊结果趋于合理化,也即既保证效益最大化,又兼顾公平性,最大限度地调动梯级各电站参与联合调度的积极性,将Critic权重分析法与Shapley值法结合,构建了Critic-Shapley模型,将Critic-Shapley法与其他方法进行比较分析,并将其应用于某流域梯级中的三级电站补偿效益分摊中,为实现整个梯级的联合调度提供参考。结果表明:该方法不仅考虑了效益分摊的公平性,同时兼顾了各个电站之间的差异性,即电站自身的装机容量、保证出力、多年平均年发电量和有效库容等个体特征,分摊结果更趋于合理,有利于调动龙头电站及下游各级电站参与梯级联合调度的积极性,在实现流域梯级联合调度的同时保证效益最大化。     

基于遗传规划的水电站群优化调度规则研究

基于确定性水电站群优化调度的最优调度轨迹,根据聚合分解的思想,采用遗传规划分别模拟库群总出力以及总出力在梯级电站间的分配,从而建立了水电站群联合调度函数。以清江梯级和三峡梯级水电站群为实例,在满足防洪、航运等综合利用的前提下运用所得的调度函数指导水库群长系列模拟运行,模拟结果表明：基于遗传规划的水电站群调度规则可将梯级水电站群年均总发电量由1031.73亿kWh提高到1049.48亿kWh,发电保证率由95.36%提高到96.66%。因此,遗传规划为建立复杂水电站群调度函数提供了新的途径。     

基于空间风险对冲思想的梯级水库蓄洪模式研究

汛期开展梯级水库联合防洪调度对保障下游和水利工程安全,实现洪水资源化利用有重要意义。为实现高效的水资源调度以兼顾水库效益和水库及下游防护对象的安全,基于空间风险对冲的思想,从"等比例蓄水"出发推导出了梯级水库蓄滞洪量分配规则,将梯级水库系统所需蓄滞洪量的总量按照各水库的可用防洪库容在系统总可用防洪库容中的占比进行分配。以2座虚拟水库组成的梯级水库系统为例,建立评价指标体系分析基于空间风险对冲思想的蓄洪模式与常规蓄洪模式的调洪结果差异。结果表明:新模式可降低梯级水库蓄洪过程中的系统风险,提高系统效益,调度后的水位和流量过程更加平稳,对于制定梯级水库联合调度运行方式具有参考作用。     

基于TOPSIS-Shapley值法的梯级水电站补偿效益分摊研究

针对流域内联合电站数目众多但利益分配存在纠纷的情况,旨在提出一种更为合理的梯级电站利益分配方法。基于Shapley值法和TOPSIS法,综合考虑电站贡献及电站对不同客观分摊方法的相对满意程度,建立TOPSIS-Shapley值法梯级电站补偿效益分摊模型,同时为解决Shapley值法在求解多利益主体梯级电站联合调度增益分配问题中的局限性,引入聚合降维思想。模型思路如下：将上游电站联合调度前后梯级发电效益的增量作为补偿效益,首先采取四种不同的客观分摊方法对电站特性参数指标进行计算,构成TOPSIS的基础决策矩阵,利用TOPSIS原理得出电站对各个分摊方法的相对满意度,同时采用联盟博弈理论,计算电站所有可能联盟方式下的发电效益,得到基于Shapley值的补偿效益分摊结果,最后将TOPSIS原理得出的分摊系数与由Shapley值法所得的分摊系数结合形成综合分摊权重,应用于黑河上游的八级电站补偿效益分摊中。工程应用实例表明：该方法不仅考虑了联盟电站对整体的边际贡献和各电站的分摊满意程度,且兼顾了电站的特性指标差异,合理量化和分配了各电站间的发电补偿效益,分摊结果公平合理、易被各方接受,可促进流域...     

大渡河梯级联合优化运行下发电补偿效益分析

针对大渡河干流多业主开发,发电补偿关系复杂的问题,采用多目标梯级电站联合优化运行模型,分别计算"有双有瀑"、"无双有瀑"和"无双无瀑"情形下,设计丰水年、设计平水年和设计枯水年梯级电站发电量;通过对比"有双有瀑"、"无双有瀑"和"无双无瀑"情形下梯级发电情况,分析联合优化运行下大渡河梯级的发电补偿效益;结合多业主开发河流补偿效益分摊难以实施的现状,提出基于可信任第三方的流域统一调度模式,以保障流域梯级电站联合运行及效益的合理分摊。     

海乐山水电站的优化设计

海乐山水电站是河北省邯郸市装机容量最大和效益最好的一座引水式电站。1997年2×3.2MW发电机组投产发电,2000年按设计计划续建了800kW小机组,电站装机总容量为7.2MW,设计年发电量19.93GWh。电站投产以来,特别是2000年大小机组联合运行后,产生了良好的经济效益,四年年发电量累计达113.61GWh,平均年发电量为28.4025GWh,是设计年发电量的1.43倍,平均年产值达838.9万元。在我国北方水电站普遍存在实际年发电量难以达到设计发电量的情况下,海乐山电站为什么能连年超额完成设计年发电量?这是因为合理优化设计方案为电站产生良好效益奠定了基…     

加强小水电站运行管理提高经济效

从运行管理方面，探讨提高小水电站经济效益的途径和方法。强调水头和流量两个因素在发电中的重要作用，必须加强管理，充分利用。强调调度管理和设备管理是提高电站效益的重要途径。根据小水电站普遍存在供水量不足，对利用小水电站机组宽裕量多发无功进行了探讨。并提出根据机组工作特性曲线结合水头和流量确定机组最佳效率区，确保机组在最优工况下运行，实现全站的最大效益。     

纪念中国电机工程学会农电学会成立十五周年学术年会论文选登──松涛东干电站群调度运行管理与发电效益探讨

本文从调度及运行管理两个方面，探讨提高渠道电站发电效益的途径和方法。强调水头、流量两个因素在渠道发电中的经济性与重要作用，必须加强管理，充分利用，并对运行水位界定的合理性与发电效率，以及选择水位、流量的最优控点，改善机组运行条件，优化工况，实现渠道电站低耗、高效的经济技术双优目标进行了探讨。     

大型风光水混合能源互补发电系统的优化调度研究

全球能源发展趋势正由对传统化石燃料的依赖,转向建立在可再生清洁能源基础上的新体系。选取雅砻江风光水清洁能源互补基地作为研究对象,按照研究区域风光水可开发量,以弃风弃光量最小和梯级水电蓄能最大为目标构建优化调度模型,通过改进POA算法进行了大型风光水互补发电优化调度研究。结果表明利用梯级水电站的调蓄能力,可以有效调节补偿大规模的风电和光电出力波动,为电网提供安全稳定的高质量电力供应,有助于风光电量消纳;风光水互补发电对梯级水电的影响表现在水库日内水位变幅减小,单位时间变幅变大,枯水期水位整体变幅大于丰水期变幅,而梯级各电站发电流量过程走势趋于一致,此方案结果对今后大型风光水互补发电时梯级水电的调度方案具有指导价值。     

松涛东干电站群调度运行管理与发电效益探讨

本文从调度及运行管理两个方面，探讨提高渠道电站发是效益的途径和方法。强调水头，流量两个因素在渠道发电中的经济性与重要作用，必须加强管理，充分利用，并对运行水位界定的合理性与发电效率，以及选择水位，流量的最优控点，改善机组运行条件，优化工况，实现渠道电站低耗，高效的经济技术双优目标进行了探讨。     

溪尾、汾阳水库水量联合调节规则分析

溪尾和汾阳是福建省仙游县九仙溪一级水电站跨流域引水发电的两座主要龙头水库 ,九仙游一级电站装机容量 2 5ＭＷ ,引水面积 72 .9ｋｍ2 ,设计水头 340ｍ ,年均设计发电量 75 16ｋＷｈ ,是一座高水头的调峰电站 ,于 2 0 0 0年 8月全部建成发电。溪尾和汾阳两水库平面距离 1.5ｋｍ ,进水口各自设置了双向止水平面闸门 ,都直接与电站发电引水隧洞相连 ,呈并联状态 ,综合水量调节供水发电。由于两座水库上游来水量、库容特性、设计进水口底高程、死水位、正常蓄水位都不同 ,如何合理分析两水库间水量联合调节规则 ,直接影响电站的运行效益。1　…     

梯级电站联合运行水位无差状态反馈调节器

为了实现梯级串联电站系统的稳定运行,基于最优控制原理,将站间调节池的水位偏差值引入上一级电站的反馈调节器中,提出了在进行功率(或转速)调节的同时能够平衡电站间流量,并使站间调节池的水位得到调节与控制的状态反馈调节器.通过数值仿真试验,比较了转速、调节池水位和导叶开度的不同权重因子对系统动态特性的影响.由仿真结果可以看出,转速和调节池水位的权重因子对调节品质影响小,改变转速和调节池水位的权重因子,转速的最大变化相对值均为3%左右,调节时间大约为45 s;调节池水位的最大变化相对值均为0.011%,调节时间约为4 000 s.而当导叶开度权重因子从130减小为1时,其转速的最大变化相对值减小约46%;调节池水位最大变化相对值减小41%,调节时间减少为原来的33%左右,所以采用较小的导叶开度权重因子设计出的最优控制调节器,机组转速的调节时间缩短,峰值降低,调节池水位的峰值也降低.为了便于实际应用,选择合理的权矩阵设计了能实现梯级电站联合运行时站间水位无差调节的状态降维反馈调节器.由仿真结果可以看出,状态降维前后,转速、调节池水位等状态量的调节品质相差不大.     

金溪流域梯级电站短期发电计划编制

为了更好地解决非线性、非凸、多约束、复杂时空耦合等导致的梯级水电站调度问题,降低耗水率,提高整个梯级水电站群的经济效益和运行水平,以金溪流域为研究对象,充分考虑了电网需求、机组安全等约束条件,融合逐步优化动态规划算法与智能算法,实现日发电计划的精细化编制,并与实际运行情况进行对比.分析结果可以看出,采用优化算法(POA)进行优化调度后,水电站发电量有了一定幅度的提高,电量增加幅度在2.7%~3.4%.研究了梯级电站的厂内负荷分配与机组组合的问题.基于系统工程理论与优化算法,建立了满足水电网电力输电安全约束、设备安全管理等多目标的机组开停机和负荷调节优化模型,以耗水率最小为目标将负荷分解到电站各机组,计算各时段机组出力过程.在实际运行中,电站超出日发电计划出力,在偏差考核范围内尽量满发,通过算例验证了模型的可行性和合理性.     

峰谷电价下的梯级水电站短期优化

依据发电企业既要服从电网调度又要追求自身效益的特点，建立了两个考虑峰谷分时电价因子的梯级短期调度模型，并选用逐次优化和逐步逼近的混合算法(POA－DPSA)求解。该模型简单，算法易于实现。将该理论应用于电站实际演算中，结果表明这两个优化模型对促进电网的安全、提高企业发电效益具有较高的应用价值。     

电站尾水防洪特征水位探析

清河水库是一座以防洪、灌溉为主,兼顾工业供水、养鱼、旅游等综合利用的大型水利枢纽工程.肩负起辽河生态补水、高效农业供水等多项供水任务.清河水库水电站属清河水库水资源综合利用开发项目,该水电站的引用流量受清河水库水量调度的控制.为了充分利用当地水能资源,提高电站的利用率,对电站尾水的特征水位进行分析,有利于在保证水库补水任务的前提下,合理安排供水时段和放流量,以增加电站出力,提高电站发电效益.     

金沙江下游梯级电站汛期及蓄水期调度策略研究

金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝四座水电站是长江防洪体系的重要组成部分。乌东德和白鹤滩水电站的建成运行，一方面使防洪调度的灵活性大大提高，另一方面也使得四座水库如何配合才能充分发挥梯级综合效益的问题变得更加复杂。以金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝梯级电站为研究对象，构建梯级电站优化调度模型，采用非线性规划和改进逐步优化混合算法求解，并基于长系列来水分析了梯级电站汛期及蓄水期的优化调度策略。结果表明：不同的来水条件下梯级电站呈现出不同的水库运用差异，若来水整体偏枯，则乌东德、溪洛渡、向家坝先释放防洪库容，白鹤滩后释放防洪库容；若来水前期偏枯后期偏丰，则乌东德、溪洛渡先释放防洪库容，白鹤滩、向家坝后释放防洪库容；若来水前期偏丰后期偏枯，则乌东德、白鹤滩、溪洛渡先释放防洪库容，向家坝后释放防洪库容；若来水整体偏丰，则乌东德、白鹤滩先释放防洪库容，溪洛渡、向家坝后释放防洪库容；四库防洪库容的运用随来水特征呈现出不同的分配比例。来水占比与梯级释放防洪库容占比呈现出较强的线性相关关系，通过线性拟合函数可以估计出各月的梯级防洪库容释放量。研究成果可为金沙江下游梯级电站的调度提供参考。     

南漳县小水电强化管理办法

1　小水电基本概况南漳县地处鄂西北,水力资源丰富。全县现有小水电站24座,装机总容量为20800ｋＷ,单机最小容量为40ｋＷ,最大容量为2000ｋＷ,其中有三座电站是以农业灌溉为主、发电为辅的电站,其余21座均为径流式和梯级发电站。在雨水充沛的最好年景其发电量可达5000万ｋＷ·ｈ,最差年景发电量为2700万ｋＷ·ｈ。2　安全运行管理模式为了保证电网安全、经济、合理的运行,保证各小水电站做到有水能发电,有电供得出,并能顺利上网,我们本着产权明晰,责任共担,互惠互利的原则,对24座电站的输电线路都与当地供电所和线路工区签订了有偿代管、代…     

挖潜改造提高电站经济效益

合水水库地处粤东韩江水系 ,梅江河一级大支流宁江河中游 ,是兴宁市最为重要的水利枢纽工程 ,水库总库容 1.1亿 m3 。合水水电站是利用水库结合下游灌溉、工业、民用水进行发电的坝后式电站。电站总装机容量 32 6 0 k W,其中有 196 2年兴建的 2× 35 0 k W机组 ,1989年因农田灌溉需要重建了一台 1× 16 0 k W机组及 1992年新建的 3× 80 0 k W机组 ,共三个电站 6台机组。自 1992年新机组投产以来 ,在逐步完善内部管理的基础上 ,不断挖潜革新 ,以强化管理、科学调度为核心工作内容 ,以安全生产取效益 ,不断扩大发电规模 ,全站由 1992年的总…