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水 利 学 报

2025 年 6 月 SHUILI XUEBAO 第 56 卷 第 6 期

文章编号：0559-9350（2025）06-0726-13

基于综合评价的混合抽蓄-风-光多能互补

系统容量优化配置研究

马 超 1，2 ，刘 璐 1，2 ，练继建 1，2 ，丁 蕾 ，李 婧 3
3
（1. 天津大学 水利工程智能建设与运维全国重点实验室，天津 300072；
2. 天津大学 建筑工程学院，天津 300072；3. 青海省投资集团有限公司，青海 西宁 810000）

摘要：基于常规水电站进行混合抽蓄开发可以有效促进新能源消纳，保障多能互补系统并网发电。针对混合抽蓄
开发需要，本文提出了一种基于全生命周期综合评价的混合抽蓄-风-光多能互补系统容量优化配置方法。首先提
出了表征新能源出力及径流不确定性的组合情景生成方法；然后在多能互补系统多段线送出的模式下，构建了混
合抽蓄-风-光多能互补系统短期协同运行优化模型；最后建立了混合抽蓄-风-光多能互补系统不同时间尺度评价
指标体系，通过全生命周期综合评价进行最优容量配置决策。黄河上游尔多水电站的案例研究结果表明：配置混
合抽蓄与水电站等容量的情况下，系统的最优容量配置为风电 3000 MW、光伏 1500 MW，需配套送出通道容量
3700 MW，此方案下的系统的净现值为 158.6 亿元。
关键词：多能互补；混合抽蓄；容量优化配置；联合运行；综合评价
中图分类号：TV212 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20240694

1 研究背景

能源结构深度调整和减排战略快速推动了以光伏、风电为代表的新能源的开发利用 ［1-2］ ，在“双
［3］
碳”目标驱动下，2060 年我国清洁能源装机预计达 76.8 亿 kW 。由于风、光能源自身属性和特殊的
区域禀赋，高比例风光能源以大规模清洁能源基地多能互补的形式开发，并采取特高压直流跨区消
纳，这对电网的调节容量需求增大，对输电过程稳定性要求提高 ［4-5］ 。因此，大规模多能互补系统开
发需要配套建设储能设施以促进新能源的消纳 ［6-7］ 。
抽水蓄能（抽蓄）电站因其独特的双向调节能力及持续增长的装机容量，逐步成为电力系统不可或
［8］
缺的调节资源 ，在风光大发时水泵机组利用过剩的电能将下库水量抽至上水库存蓄，在风光不足时
利用水轮机发电将这部分水量下泄至下水库，由此实现能量的搬移和多源互补。《“十四五”能源领
域科技创新规划》 强调要研发基于风光水储多能互补、容量优化配置的新型水能资源评估与规划技
［9］
术 。基于此，利用梯级水电站上下水库作为调节池开发抽蓄电站的混合抽蓄-风-光多能互补系统开
发模式（如图 1 所示）成为了多能互补的新思路 ［10］ 。
抽蓄电站建设在保障水、风、光多能互补系统并网发电的同时，增加了工程投入，如何平衡抽蓄
电站的投入与产出是流域可再生能源一体化开发的关键问题之一；此外，水电站有自身规划功能、来
流特性、调节性能，参与互补运行后，如何在保持其原有规划功能的同时发挥抽蓄最佳性能、实现互
补系统的最优运行，是一体化开发的另一难题。容量配置优化作为多能互补项目规划设计阶段的重点
研究内容，综合考虑以上问题规划风光电站、抽蓄电站和配套通道容量，对多能互补系统高效利用和

收稿日期：2024-10-29；网络首发日期：2025-05-08
网络首发地址：https：/link.cnki.net/urlid/11.1882.TV.20250507.1412.002
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基金项目：国家自然科学基金项目（U23B20142，51722906）
通信作者：马超（1981-），教授，主要从事多能互补和能-水管理研究。E-mail：mac_tju@126.com
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