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水 利 学 报

２０２３年 ８月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５４卷 第 ８期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２３）０８ － ０９７８ － ０９

水风光互补系统装机容量配置解析优化及敏感性分析

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陈祥鼎 ，刘 攀 ，吴 迪 ，马 黎 ，龚兰强 ，黄康迪 １，３
（１．武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 ４３００７２；
２．中国电建贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 ５５００８１；
３．中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院，北京 １０００３８）
摘要：水风光装机容量优化配置对于提高能源利用效率具有重要意义，但传统的以系统净效益最大为目标的数值
模拟方法难以刻画明晰互补系统净效益、装机容量、电价、成本等经济技术参数之间的定量关系。为此，本文提
出装机容量配置的解析优化方法。首先构建风光弃电率函数，以精准模拟长时段风光弃电量；然后基于成本 － 效
益模型解析最优装机函数，并采用数值模拟方法检验；最后，对最优装机函数泰勒展开，以评估容量配置中最优
装机和互补系统净效益对各经济技术参数的敏感性。以雅砻江流域二滩水风光互补工程为实例，研究结果表明：
提出的解析优化方法经检验可精确配置装机容量；最优装机和净效益最敏感的参数均为上网电价，最不敏感参数
均为运行维护成本，系统净效益对上网电价敏感性为运行维护成本的 ４．４４倍。研究可为流域水风光互补电站规划
设计提供技术支持。
关键词：水风光多能互补；解析优化；最优装机函数；经济技术参数；敏感性分析
文献标识码：Ａ
中图分类号：ＴＭ７３ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２２０９７６

１ 研究背景

大力开发清洁能源是我国实现双碳目标的重要途径 ［１ － ２］ 。以风能和太阳能为代表的清洁能源具有
分布广泛、资源丰富和建设周期短等优点，然而由于易受环境条件影响，单独的风光出力因波动性较
强无法被电网消纳，会产生严重的弃电 ［３ － ４］ 。由于水电储能和调节性能优异 ［５］ ，且水电、风电和光电
出力具有天然的日内、年内互补特性 ［６］ ，逐渐形成了三种能源联合运行打捆送出的模式，即流域水风
光多能互补系统 ［７ － ８］ ，该系统可以有效克服流域内风光电的送出和消纳难题 ［９ － １０］ 。
混合可再生能源规划设计事关互补系统的经济性、安全性和稳定性，包括确定电力系统的最佳配
置、特定节点的发电机组的最佳位置、类型和尺寸等，使系统以最低成本满足负荷要求 ［１１ － １３］ 。装机容
量作为互补系统中的关键参数，直接关系到系统运行的可靠性与经济性 ［１４］ 。配置规模过小会导致资源
无法被充分利用而浪费，而过大又会使过剩的风光电无法被消纳而提高系统的投资成本。
目前，多能互补系统容量配置方面的相关研究主要利用数值模拟方法开展，主体框架是：以系统
的整体经济效益最大或新能源电力消纳最优为目标构建装机容量优化数值模型，综合考虑系统的水风
光资源约束、功率输出约束、负荷约束等条件，并选用如动态规划、遗传算法求解，从而配置风、光
最优接入规模。如张舒捷等 ［１５］ 构建了一种以实现经济效益最大化为目标的水光电站容量优化模型，选
用遗传算法对光伏容量配置寻优；宋士瞻等 ［１６］ 考虑风电和光伏多个约束构建了风电和光伏效益最大模

收稿日期：２０２２ － １２ － ０１；网络首发日期：２０２３ － ０７ － １７
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３０７１４．１３２０．００１．ｈｔｍｌ
基金项目：国家杰出青年科学基金项目（５２２２５９０１）；国家重点研发计划项目（２０２２ＹＦＣ３２０２８０４）；中国华能集团有限公司科技项
目（ ＨＮＫＪ２２ － Ｈ１０８）
作者简介：陈祥鼎（ ２０００ － ），硕士生，主要从事水风光互补调度研究。Ｅ － ｍａｉｌ：２０１８３０２０６００２６＠ｗｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
通信作者：刘攀（１９７８ － ），博士生导师，教授，主要从事水库调度研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｌｉｕｐａｎ＠ｗｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ

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