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...     

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.     

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...     

市场环境下水电站发电风险调度模型研究

市场环境下,由于水电站来水及上网电价的不确定性,研究水电风险调度问题,综合考虑效益最大化和风险控制,是很有必要的。探讨了电力市场环境下水电风险调度问题,首次提出了同时考虑效益和风险的风险调度数学模型。该模型能很好的反映发电企业风险控制的意愿,并应用粒子群算法对此模型进行解算,可以得到该水电站更加经济合理的市场调度模式,还能得到效益与风险的定量关系。实例研究表明该模型及其解算方法是可行与有效的。     

基于分布估计-逐次逼近的弃水电量最小模型

在含有水电的电力系统中,水电的弃水问题正成为损害水电效益的关键因素,为了减少水电的弃水电量,在电网规划设计阶段,或电网发电计划制定阶段,合理制定各电源检修计划、备用配置,需要更系统的电力电量平衡优化方法作为技术支持。首先分析了水电弃水电量形成的相关原因,建立了弃水电量最小模型;其次从检修计划和备用配置方面,提出分布估计-逐次逼近耦合算法(EDA-SA),并结合余荷逐次后移法,对模型进行求解。最后,对某地区的电力系统各电源进行电力电量平衡优化计算,得到检修计划、备用配置和负荷分配方案,与传统算法相比,弃水电量有所减小,验证了算法的有效性。     

贵州电网构建节能低碳绿色智能电网

近期,南方电网贵州电网公司实现清洁能源占比达到39.5%。2018年,贵州电网公司优先吸纳水电、风电、光伏发电等清洁能源发电。在实施节能发电调度中,2018年水电、风电、光伏及其他发电量同比增加7.4%、2.1%、52.1%,清洁能源占比为35.9%,高于年度指标1.4个百分点。     

考虑生态灌溉需求的梯级水电站群多目标优化调度研究

综合考虑灌溉、防洪、生态、发电目标建立梯级水电站群多目标联合优化调度模型,以发电效益最大为优化目标,将农业灌溉、生态流量、防洪目标转化为硬性约束条件,采用改进的差分进化算法求解模型.引入灌溉用水计划倍比系数,通过多情景模拟,分析灌溉、发电目标之间的竞争关系和置换率,揭示多目标之间的效益置换机理和水电站群联合优化调度增益...     

水力发电灵活性对混合电力系统的调节影响

鉴于风功率的随机性造成电网净负荷在多时间尺度上波动的特点,从时-频角度出发,基于风-水联合发电仿真模型,采用形态学滤波方法提取了风-水联合发电系统中净负荷的高、中、低频信息,通过建立的灵活性评价指标有效反映电力系统的上行和下行灵活性的供需关系.同时,为解决系统灵活性不足的问题,研究了风电渗透比例和水电机组备用接入比例对改善系统灵活性的影响规律,确定了最适宜的风电渗透比例和备用接入比例.研究显示:风-水联合系统在中、低频尺度上只存在下行灵活性不足的问题,其灵活性不足容量在49%风电渗透比例下最大可达4.961 MW;而在高频尺度上同时存在上、下行灵活性不足的运行风险,相应的上、下行灵活性不足容量最大可达0.125 2 MW和4.279 1 MW.此外,针对文中互补发电系统,其最适宜的水电备用接入比例为85%.     

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...     

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。     

水电与风电联合运行探讨

在全球传统能源紧张的情况下,可再生能源的合理开发和利用显得尤为重要。文章分析了水利发电的现状及其发展的制约因素,还分析了风能资源的巨大潜能和风力发电存在的明显问题。通过对以上两个方面的分析,得出应将水电风电联合运行的结论。水电与风电可以互补,协调运行可以使得能源利用效率更高。     

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。     

风电接纳能力评估分析

早期风电场容量较小,作为一种分布式电源,分散接入配电网络就地消纳,对于发电调度的影响可以忽略不计。随着风力发电机组规模和容量的不断扩大,风电在电网发电资源中所占的比重逐步提高,大规模风电并网对电力系统的影响也越来越显著。风电调度领域迫切需要一种有效的评估方法,以获取电网的风电接纳能力,为电网吸收大规模风电提供可靠依据。     

基于梯级水库预报优化调度模型的跨流域可调水量研究

通过构建梯级水库跨流域预报优化调度模型对跨流域调水实时调度过程中的供水水库的跨流域可调水量进行研究。梯级水库跨流域预报优化调度模型以最大供水能力和最大发电量为主要目标,选择逐步优化算法对跨流域调水调度系统进行优化调度。实例研究结果表明,采用预报优化调度模型进行跨流域供水和梯级水库发电调度,能够明显地提高跨流域可调水量,有效地提高水资源的利用效率。     

基于混合粒子群算法的多目标柔性Job-Shop调度方法

针对经典Job-Shop调度问题的局限性,提出了以时间、成本、质量三者综合为优化目标,具有柔性Job-Shop车间调度的优化模型.给出了优化目标的计算方法,并设计了混合粒子群算法,给出了使用此算法求解模型的具体实现过程.模型采用工序能力指数对质量目标进行量化,并采用综合评判线性加权模型解决柔性Job-Shop算法的权重选择问题,使决策者能够根据实际情况选择优化目标的偏好解.通过一个车间调度问题的实例验证了此调度模型和算法的有效性.     

水库生态-发电优化调度及应用研究

近年来,随着河流生态环境问题的凸显和可持续发展理念的深入与普及,考虑河道生态的水库优化调度研究越来越受到关注。结合海南省牛路岭水库一库两站联合调度问题,分析确定了适宜、次小、最小三种生态需水量,建立了牛路岭一库两站生态-发电优化调度模型,并开发了求解该模型的遗传算法程序。针对丰、平、枯三种典型年份,通过优化调度计算,得出了不同年份各种生态需水量情况下的发电效益值,并将其与牛路岭水库现状调度结果进行了比较,同时分析了河道生态需水对发电效益的影响。结果表明,本优化调度模型在兼顾河道生态需水的基础上,可明显增加牛路岭水库的总发电量。本研究既为牛路岭一库两站联合调度提供技术支持,又可为类似问题的研究提供借鉴。     

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.     

基于生态流量过程等级的水库调度研究

为修复大坝下游生态退化的减脱水河段,基于ME-Tennant法定义了生态流量过程等级,构建了以生态流量过程等级最大和发电量最大为调度目标的生态调度模型,采用改进的NSGA-Ⅱ算法进行求解.将该模型运用于湖南省筷子篓-水口梯级电站,结果表明:生态流量与发电流量为竞争关系,随着生态流量过程等级增加,发电量也会减少;选取的丰...     

可再生能源分布式发电系统的经济调度

对可再生能源分布式发电系统进行经济调度研究,可以在保证能量需求的前提下,使得系统的运行成本和环境污染降到最小,从而更加高效地利用可再生能源。针对由光伏发电、风力发电、燃料电池（FC）、柴油机（DE）、蓄电池等多种分布式电源和储能单元组成的分布式发电系统,在详细分析各单元数学模型的基础上,建立了可再生能源发电系统经济调度的目标函数和调度策略,并采用优先顺序法对目标函数进行求解,算例系统验证了模型和算法的正确性。结果表明,该文提出的方法为可再生能源发电系统中各发电单元的优化调度及经济组合提供了参考。