Page 36 - 2023年第54卷第11期

水 利 学 报

２０２３年 １１月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５４卷 第 １１期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２３）１１ － １２９８ － １１

计及水库运行约束的极端气象场景下抽蓄电站优化调度研究

１
２
２
２
１
彭煜民 ，刘德旭 ，王雪林 ，杨 迎 ，陈 满 ，钟海旺 ２
（１．南方电网调峰调频发电有限公司储能科研院，广东 广州 ５１１４９３；
２．清华四川能源互联网研究院，四川 成都 ６１０２１３）
摘要：极端气象场景下风电和光伏出力非同步骤减，系统调节需求攀升，需要抽蓄电站灵活运行填补缺额，维持
电力供需平衡及电网稳定运行。本文用单位电能上水库水位降深系数和单位上水库水位抬升消耗电能系数简化水
电转换关系，建立了基于上水库水位运行控制的水量抽发平衡，作为抽蓄电站电力运行边界条件；在此基础上考
虑高温连晴、低温寒潮、台风、沙尘、雾霾等极端天气对风光出力及负荷的影响，建立起极端气象场景下风光出
力非同步骤减的含抽水蓄能电力系统高效经济优化调度模型，以实现合理调用抽水蓄能满足系统调峰需求，缓解
极端天气对电力平衡的冲击。通过算例分析，验证了所提约束和所建模型的合理性和可行性，研究成果可为电力
系统利用抽蓄电站应对突发气象过程提供决策支持。
关键词：水库运行；极端气象场景；优化调度；抽水蓄能电站
中图分类号：ＴＶ７４３
文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３０３７８

１ 研究背景

“十四五” 开局以来，随着一系列鼓励优惠政策的出台，我国抽水蓄能电站的规划和建设进入提
速阶段 ［１ － ３］ ，新投产容量稳步上升。当前抽水蓄能电站在新型电力系统中已初具规模，借助其优越的
调节能力，可为电网高效承担削峰、填谷、调峰、调频、备用及黑启动等任务 ［４ － ５］ ，切实保障大电网
的安全稳定运行。在全球变暖宏观大背景下，近年来极端气候气象灾害频发，给电力供需平衡造成极
大冲击，如 ２０２２年夏季四川遭遇极端高温连晴天气， “三最” 叠加局面导致不得不实施有序用电 ［６］ ，
２０２１年冬季美国得州遭遇极端雨雪寒潮天气，风机凝冻停摆导致大面积停电 ［７］ ，加之新能源渗透率不
断提高的影响，更加剧了突发气象过程对电力供应的影响。抽水蓄能调节能力优越且运行灵活，已逐
渐成为电源侧平抑风光出力波动、应对短期气象变化的重要手段，其与其他电源如何协调配合，保障
特殊时期电力系统高效低碳经济运行仍有待研究。
既往关于含抽水蓄能电力系统优化调度的研究多将抽水蓄能电站与径流式水电、风光等间歇性能
源打捆，提高电源侧电能供应质量。如：徐飞等 ［８］ 建立抽蓄与风电联合优化调度模型，利用抽蓄的调
节能力平衡风电出力波动并减少弃风；Ｚｈａｎｇ等 ［９］ 在风蓄系统基础上再考虑光伏发电，建立互补优化
调度模型来减少风光随机性、波动性、间歇性带给电网的冲击。显然，对风蓄水火多能异质电源系统
进行联合互补优化，能提高电能供应稳定性及经济性 ［１０ － １２］ 。上述联合优化调度方法对抽水蓄能的利用
方式为多能互补，充分发挥抽水蓄能的电力电量调节能力。此外部分研究探索了抽水蓄能的网侧功
用，如：周霞等 ［１３］ 研究了定速和变速抽蓄机组对区域电网频率稳定的调节作用；曹敏健等 ［１４］ 结合张

收稿日期：２０２３ － ０６ － ２７；网络首发日期：２０２３ － １１ － ２１
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３１１２０．１１１５．００２．ｈｔｍｌ
基金项目：南方电网科技项目（０２００００ＫＫ５２２１０００５）
作者简介：彭煜民（ １９７９ － ），教授级高级工程师，主要从事抽水蓄能和新型储能技术研究。Ｅ － ｍａｉｌ：７１２６７１０３＠ｑｑ．ｃｏｍ
通信作者：刘德旭（１９９６ － ），硕士，主要从事水电运行管理及能源技术经济研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｌｉｕｄｅｘｕ＠ｔｓｉｎｇｈｕａ － ｅｉｒｉ．ｏｒｇ
— １ ２ ８ —
９