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...     

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.     

多时间尺度嵌套的梯级水电可承载风光资源规模研究

随着双碳目标的提出,我国能源结构正逐步以依赖化石能源转向以可再生清洁能源体系为主。然而以风电和光伏发电为代表的清洁能源因出力波动性与不确定性难以单独运行并网消纳。水电站具有良好的调节能力,可与风电场、光伏电站联合运行,平抑新能源发电的不稳定性。我国西南地区水能资源丰富,建设有大量具有调节性水库的梯级水电站,将梯级水电与流域周边风电、光伏资源互补运行,充分利用梯级水电的调节能力打捆外送优质电能是实现能源转型的重要手段。为量化梯级水电站对风电、光伏资源的承载能力,提出了水电中长期优化调度—水风光短期优化配置的嵌套计算模型。以水电中长期优化调度计算结果确定短期调度计算边界,在短期调度时调整风电、光伏规模,以源荷匹配度最大、发电量最大和弃电率最小为目标进行优化调度,采用分层嵌套策略进行解耦,以计算梯级水电站可承载的风电、光伏资源规模。应用该模型于雅砻江流域梯级水电站群,计算得到雅砻江流域“三库七级”梯级水电站承载风电、光伏资源规模。研究结果表明：考虑2025规划水平年以及5%弃电率约束,雅砻江流域梯级水电可承载风电资源规模139.6万kW、光伏资源规模1 074万kW。研究成果对优化流域内水风...     

水电站厂内负荷最优分配规则图研究

水电站厂内负荷优化分配是实时经济运行的核心内容,其结果表达方式反应了水电站机组间负荷分配规律。现行对负荷分配的研究多集中在算法上,更注重负荷分配过程,很少涉及对分配结果表达方式的研究。以耗流量最小为目标,建立了负荷优化分配模型,利用动态规划法进行求解,得水电站机组间的最优动力特性曲线,提出负荷最优分配规则图的概念并对其绘制方法和应用做了详细介绍,该图使水电站短期优化调度和实时经济运行更加简便快捷。     

梯级混联式水电站优化调度研究

为有效利用水能资源,苏北灌溉总渠沿线高良涧闸、运东闸、运西分水闸及阜宁腰闸4座水闸两侧均装设了水轮机组,组成了成梯级混联式布置水电站。为获得最大经济效益,实现站间最优水位组合调度,采用期望值模型构建法建立由4个水电站组成的水电站群总发电效益模型,应用动态随机最优控制中极值理论分析研究了水电站机组流量和水头及上下游电站间水位的联系,计算出发电效益最大的联合最佳水位,以实现4座梯级混联水电站联合优化调度。     

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。     

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。     

雅砻江流域下游梯级电站水电联合实时优化调度探讨

介绍了雅砻江流域下游梯级水电站运行特点以及实施联合优化调度优势,分析了当前优化运行模式待完善之处,研究给出了考虑水流时滞和区间入库不确定的流域梯级电站实时优化调度数学模型和求解方法。计算结果表明该实时优化调度模型既符合流域梯级电站运行规律,又满足电网运行需求,可有效提高流域梯级电站经济运行能力。     

沙溪流域梯级水库联合经济调度运作

建立福建沙溪流域水电站群统一调度系统，采取统一测算电量、最优分配各台机组负荷、龙头水库小流量补偿下游电站发电流量、利用区间洪水等经济优化调度措施，提高了流域整体水量利用率和水能利用率。该调度系统对流域串联式水电站群经济调度研究具有一定的借鉴作用。     

风光水火储多能互补双层优化调度研究

多元能源互补优化有利于充分发挥并组合利用不同电源的出力优势。为应对风电、光伏装机容量不断增长所带来的新能源消纳与电网调峰问题,构建一种风光水火储多能互补双层优化调度模型。首先考虑多能互补优化调度问题涉及众多决策变量与约束条件,为降低模型求解的复杂度,选择以多种能源的出力特性与互补关系为切入点进行合理化分层;然后综合考虑源荷协调、清洁能源消纳、发电经济性等应用需求,将模型划分为以净负荷方差最小与清洁能源发电量最大为目标的风光水储联合优化调度上层模型,和以火电机组运行成本最小为目标的火电机组优化调度下层模型,并将上层联合优化调度得到的净负荷曲线作为下层火电机组优化调度的约束条件;最后以IEEE30节点系统为例,设置3种典型的调度场景进行仿真对比,采用MATLAB平台CPLEX求解器进行求解,结果表明：风光出力的反调峰性会扩大净负荷的峰谷差和方差,增加火电调峰备用的压力,造成发电成本和机组损耗的增加;水电参与多能互补对系统净负荷波动有明显的抑制作用,能有效缓解电力系统调峰压力;储能可以在一定程度上缓解平抑净负荷波动与提高清洁能源发电量的矛盾,所提优化调度模型可以有效平抑源荷波动,促进清洁能源...     

接纳新能源的梯级水电站不确定性优化调度研究

梯级水电站联合优化调度不仅能增加发电量,而且调节速度快,可以弥补风力发电、光伏发电等新能源波动性大的缺点,提高新能源的系统接纳能力。考虑到自然来水量、风电出力、光伏发电出力和负荷的不确定性,引入模糊理论,将其用梯形模糊数来表示,用梯级水电站进行优化控制,综合考虑发电燃料费用最少、碳排放收益最大以及火电机组波动最小这3个目标,允许决策在一定可信度下违反约束条件,将模糊机会约束条件转化为清晰等价类,建立基于可信性理论的模糊机会约束的多目标优化调度模型,并用改进的帝国竞争算法来求解。选择一个含风力发电和光伏发电的水火系统作为实例进行计算,算例结果表明,所提出的模型和算法有效实用。     

基于出力场景库的梯级水库群短期优化调度研究

随着各大流域梯级水库群的建成投运，梯级水库群短期优化调度问题的研究也越来越受到人们的关注，但该优化问题包含的变量多、约束复杂，其模型建模与求解难度随着水库群规模的扩大也越来越大。虽然传统优化方法或智能优化方法能够得到满足相关目标与约束的最优解，但往往优化算法下的结果太过于偏重目标值的大小，结果波动性、随机性大，难以满足实际调度需求。鉴于此，从历史已发生的调度结果出发，基于历史的详细调度数据，采用聚类分析等数据挖掘方法，考虑调度时期、业务类型、调度期长度、调度对象等场景要素，提出了电站出力场景构建技术，通过挖掘基于长系列历史运行数据的典型出力场景，形成出力场景库，并在此基础上提出了基于出力场景库的梯级水库群短期优化调度方法。以沙溪梯级水库群为例进行实例分析，结果表明，相比于传统优化调度方法，所提方法不仅能够得到满足实际调度要求的出力过程，而且计算时间也相对大大缩短，验证了该方法的可行性与实用性，研究成果对其他流域梯级水库群短期优化调度具有很好的参考借鉴意义。     

流域梯级电站群短期负荷计划分配方法研究

流域梯级电站群因综合水能利用率高而成为流域水电开发重要方式,通过研究锦官电源组梯级电站群负荷计划分配方法,提出采用平均耗水率逐次计算最优分配电站负荷方法,提炼出"以电定水"和"以水定电"两种分析方法,并通过后期水库运行水位预测验证负荷分配方法合理性。对类似流域梯级电站群短期负荷计划分配具有一定借鉴意义。     

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。     

考虑电网约束的梯级水电站短期优化调度研究

水库短期优化调度关系到水库中长期调度计划能否顺利在厂间实现,是水电站实际运行中的重要一环。为保证短期优化调度制定的计划满足电网稳定运行的要求,在一般短期优化模型的基础上加入电网稳定性约束,以发电量最大为目标建立梯级水电站短期优化调度模型,采用逐步优化算法(POA)进行求解,寻求梯级水库系统在满足电网稳定运行基础上的最优运行方式。以雅砻江流域"锦官电源组"3级水库群为例,进行了考虑电网约束的梯级水电站短期优化调度,并与传统优化调度模型的调度结果进行对比分析。分析结果表明,调度结果满足电网稳定性要求,更有利于电网安全、稳定运行。     

基于协同差分演化算法的梯级水库短期发电优化调度研究

随着我国水电事业不断发展,流域梯级水库群联合调度的新格局已逐渐形成.针对梯级水库发电优化调度问题,在差分演化算法中适应度的进化模式中计及进化成分与外部环境之间的内在联系,借鉴生态学对个体生存环境与种群竞争的关系,提出了协同差分演化算法,并将其引入梯级水库短期发电优化调度中.实例仿真计算结果表明,该算法具有可靠性与合理性,计算速度显著提升,为解决高维复杂、多约束、非线性的梯级水库优化调度问题提供了一条新路径.     

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。     

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...     

水电站综合出力系数变化规律及应用研究

水电站中长期优化调度对于提高水资源利用效率具有重要作用,但采用定出力系数造成优化模型的计算结果不够精细。针对这一问题,通过出力系数的影响因素分析,选取水库水位和发电流量(或出力)为主要影响因子,再应用厂内负荷优化分配模型推求出力~水库水位~综合出力系数关系,并应用于水电站中长期发电优化调度数学模型。经棉花滩水电站长系列计算表明:该方法与定出力系数法的多年平均发电量相差4.34%;出力系数变化规律更符合生产实际。因此,该方法对于开展水电站中长期精细化管理具有较好的参考作用。     

大广坝水电站能量指标影响初步分析

大广坝水电站正常运行以来，水库长期维持低水位运行，没能充分发挥电站的作用。在收集电站运行资料基础上，从水文、运行调度等方面对影响电站能量指标各因素进行了分析研究，得出导致电站电量损失的主要因素是水库低水位运行引起的发电耗水率增大、机组低负荷运行引起的机组效率降低以及尾水渠的淤积引起的发电水头减少等。提出了提高电站能量指标的措施。