Page 60 - 2022年第53卷第9期

水 利 学 报

２０２２年 ９月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５３卷 第 ９期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２２）０９ － １０７３ － １０

风光水互补系统发电效益－ 稳定性多目标优化调度

３
张振东 １，２ ，唐海华 １，２ ，覃 晖 ，罗 斌 １，２ ，周 超 １，２ ，黄?! １，２
（１．长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 ４３００１０；
２．长江水利委员会 互联网＋ 智慧水利重点实验室，湖北 武汉 ４３００１０；
３．华中科技大学 水电与土木工程学院，湖北 武汉 ４３００７４）

摘要：风光水互补系统联合运行是解决风电、光电等间歇性能源消纳的有效方法之一，但互补系统的发电效益与
稳定性存在矛盾关系，如何分析系统的出力互补特性并解析效益 － 稳定性关系是本研究解决的关键科学问题。本
研究在雅砻江流域风光水互补示范基地上开展研究工作，采用互补系统总发电量最大、出力过程变异系数最小为
目标构建效益－ 稳定性多目标优化调度模型，采用径流、风速和太阳辐射强度等作为输入，分析调度方案出力互
补特性与目标关系。研究结果表明：效益－ 稳定性目标之间的关系为总发电量越大，变异系数越大，出力过程平
稳性越差；互补系统在日内时间尺度上的互补关系为从夜间到日间再到夜间，光电出力从零逐渐增大再变为零，
风电出力从大变小再变大，存在日内互补关系，水电能源依靠调节能力可有效互补平抑风电和光电出力。
关键词：风光水互补系统；多目标；优化调度；效益－ 稳定性
文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２２０１８８
中图分类号：ＴＶ２１３
１ 研究背景

随着传统化石能源的日益枯竭以及使用化石燃料带来的环境问题日趋严重，风电、光电和水电等
可再生清洁能源受到了世界各国的重视 ［１ － ２］ 。风电与光电虽然不会造成环境污染，但是也存在相应的
问题。风电出力与光电出力受自然环境因素影响，具有显著的不确定性、随机性和间歇性特征，导致
能源开发效率不高 ［３ － ５］ ，并且存在接入电网困难、难以控制的问题，降低了电能质量和可靠性 ［６ － ８］ 。
考虑多能源系统互补运行 ［９ － １０］ 是解决上述难题的有效方法之一。
多能源互补系统优化调度是一种根据资源条件与电站发电特性将各子系统出力打包输出到电网以
满足终端用电需求的调度模式 ［１１ － １３］ 。典型多能源混合系统有风 － 光互补 ［１４］ 、水 － 风互补 ［１５ － １６］ 、水 － 光
互补 ［１７ － １８］ 和风－ 光－ 水互补 ［１９ － ２１］ 等综合能源系统。近几年，我国大力支持多能源互补系统的建设与研
究，已在雅砻江、金沙江和黄河上游等地积极开始了示范性基地建设 ［２２ － ２３］ 。在风光互补系统中，鲁娅
楠 ［２４］ 对风电、光电出力和电力负荷进行了预测，并基于此研究了风电与光电在智能电网中的协同调
度，阐明了风光互补运行相比于各电源独立发电的优势。Ａｎｇａｒｉｔａ等 ［２５］ 通过构建最大化风电与水电期
望效益揭示了水电能源在水风互补系统中的重要性。在水光互补系统中，Ｂｅｌｕｃｏ等 ［２６］ 通过对理想电源
可用性函数进行计算模拟验证了光伏发电与水力发电短期互补性可以提升供电稳定性的结论。在风光
水互补系统中，Ｚｈａｎｇ等 ［２７］ 采用 ｃｏｐｕｌａ函数捕捉风电与光电的时空特征，开展了风光水混合系统的协
同优化调度研究，研究成果对复杂多能源系统互补运行具有重要指导意义。Ｈａｎ等 ［２８］ 通过测试独立系
统发电和联合系统发电出力波动性的区别提出了风光水混合能源系统的互补评价方法，为电网调度和

收稿日期：２０２２ － ０３ － １８；网络首发日期：２０２２ － ０９ － ０２
网络首发地址：ｈｔｔｐ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２２０９０１．１５４０．００１．ｈｔｍｌ
基金项目：国家重点研发计划项目（２０２１ＹＦＣ３２００３０５）；湖北省重点研发计划项目（２０２０ＢＣＢ０７０）
作者简介：张振东（１９９４ － ），博士，工程师，主要从事风光水互补系统预报调度研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｚｚｄ＿ｚｚｄ＠ｈｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
０
— １ ７ ３ —