Page 18 - 2023年第54卷第4期

３ 研究方法

３．１ 模型思路和框架 黄河上游梯级水电站短期调度既须满足龙头电站龙羊峡水库日总水量下泄要
求，又要保证高强度调峰、调频任务下拉西瓦、李家峡、公伯峡、积石峡 ４座日调节电站的水位安
全、平稳控制，同时尽量降低发电耗水量，优化梯级电站发电效益，提高水电调峰能力。此外，为了
满足大规模新能源并网条件下电网调相要求，梯级水电站还须在保证一定机组开机数量前提下，尽量
优化各机组运行工况。这些要求在不同的时间和空间尺度相互交织、彼此制约、错综复杂，黄河上游
梯级水电站科学调度和安全运行面临极大挑战。
为此，本文从电网、梯级和电站等 ３个层级对各类调度目标和要求进行梳理分类，提出多层级多
目标的水电优化调度模型框架。在电网层级，大型水电与可深度调峰的火电机组（当水电调节能力不
足时参与调峰）共同承担电网的调峰调频任务，但火电机组出力的频繁调整会显著影响机组发电效率
和使用寿命，增加运行成本。因此，在满足电网安全运行和风光高比例消纳的前提下，模型应通过优
化电网水电和火电发电过程，增加梯级水电的调峰能力，使火电出力过程尽量平稳，减少火电机组参
与调峰的频次和时间，提出水电总电量范围、总出力过程形状和各时段机组开机数量要求。在梯级层
级，须在复杂的水利－ 电力约束条件下，通过优化站间负荷分配和蓄放水策略等方式，挖潜梯级水电
站联合调度效益，得到各水电站出力过程，满足日下泄水量、日调节电站水位平稳控制等要求。在电
站层级，在满足各电站安全运行要求的前提下，优化机组运行工况，降低发电耗水率。主要考虑机组
安全运行和降低发电耗水率要求，通过站内负荷优化分配，提出不同水电站各机组出力过程，解决机
组不利工况运行等问题。由此，通过不同层级之间相互嵌套，滚动向前，在各类复杂多变条件下保证
黄河上游梯级电站的安全和高效运行。模型思路和框架详见表 ２和图 ２。

表 ２ 多层级嵌套优化模型
层级 模型 决策对象 目标
电网 水电火电协同优化模型 水电电量范围、总出力过程形状 保障新能源消纳，平滑火电负荷过程
梯级 梯级水电站站间优化模型 梯级各水电站出力过程 增加调峰能力，提高发电量
电站 水电站站内负荷分配模型 单站各机组出力过程 优化机组运行工况，降低发电耗水率

图 ２ 多层级多目标优化调度模型框架

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