小水电与大中型水电分区输电限制优化调度方法研究

摘要

近几年来，水电资源丰富的西南地区水电尤其是小水电得到了飞速发展，小水电在电网中所占的装机比例较大，与传统大中型水电站共同承担着国家“西电东送”的任务。然而，电网建设与用电需求增长的相对滞后、小水电低压并网带来的小扰动稳定问题对电网的输电能力的制约、小水电调节性能力差等因素导致了水电富集地区在汛期弃电风险较大。水电系统的优化调度是解决弃水问题的重要途径之一，但是传统的水电系统优化调度方法无法适用于数量多、分布广、资料匮乏的大规模小水电的调度，并且难以处理受到复杂输电断面输电能力限制而不得不弃水的情况，需要探索新的优化调度模型和方法;另外，复杂输电断面条件下可指导电网规划的水电富集地区输电瓶颈识别方法也是急需研究的新问题。本文针对以上问题，在大规模小水电特性分析的基础上，考虑大小水电间的电力、水力联系，开展了小水电与大中型水电协调优化调度问题以及水电消纳电量随输电能力变化关系的研究，主要取得了如下成果:
　　(1)针对小水电大规模接入条件下与大中型水电的协调调度问题，以可消纳电量最大为优化目标，考虑输电能力限制条件，用小水电群的总发电能力替代单个电站的天然径流作为小水电的基本条件，建立小水电与大中型水电分区输电限制优化调度模型。提出一种保证可吸纳电量最大前提下的分区弃水出力计算方法，以避免将电站的弃水出力作为决策变量。云南德宏地区的实例研究表明，所提模型能充分考虑输电能力对水电消纳的限制，有效提高水电消纳电量，提高大小水电协调调度效益。
　　(2)针对水电站发电能力大于输电能力限制下的极限值时的各电站发电公平性问题，提出各电站发电公平性指标，以可吸纳电量为优先目标、发电公平性指标为次要目标，建立考虑发电公平性的大小水电分区输电限制协调优化调度模型。使用一种整体与局部相结合的求解思路，并在局部优化问题中提出一种启发式分区弃水出力分配方法，以避免将电站的弃水出力作为决策变量。云南德宏地区的实例研究表明，所提模型能得到保证可吸纳电量最大前提下使发电公平性指标最优的结果。
　　(3)针对大规模小水电柔性输电方案输电线路扩容后的效益评价问题，建立小水电群平均负荷率与邻近大中型水电站同期区间流量的线性回归模型，利用该线性回归模型对小水电发电能力资料进行延长，提出一种基于长系列弃水出力计算的水电增加多年平均年消纳电量随断面增加输电能力变化关系的确定方法。云南德宏地区的实例研究表明，所提模型和方法能为输电线路扩容的效益分析提供有效依据。
　　最后，对本文的研究内容进行总结，并对研究存在的问题以及未来的研究方向进行了展望。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 水电系统优化调度研究进展

1．2．1 水库水电站优化调度研究进展

1．2．2 水电与新能源协调优化调度研究进展

1．3 云南水电概述

1．4 本文研究内容及框架

2 小水电与大中型水电分区输电限制优化调度模型

2．1 引言

2．2 模型关键问题

2．2．1 小水电与大中型水电分区控制模型

2．2．2 分区弃水出力

2．3 小水电与大中型水电长期协调优化调度模型

2．3．1 目标函数

2．3．2 约束条件

2．3．3 模型求解

2．4 应用实例

2．4．1 基本资料

2．4．2 本文模型与发电量最大模型结果对比

2．5 小结

3 考虑电站发电公平性的大小水电协调优化调度模型

3．1 引言

3．2 模型关键问题

3．2．1 弃电条件下电站发电公平性指标

3．2．2 启发式分区弃水出力分配方法

3．3 考虑电站发电公平性的大小水电长期协调优化调度模型

3．3．1 目标函数

3．3．2 约束条件

3．3．3 求解方法

3．4 应用实例

3．5 小结

4 消纳电量的输电断面极限传输容量瓶颈分析方法

4．1 引言

4．2 小水电长期发电能力系列确定

4．3 水电增加消纳电量随断面增加TTC变化关系

4．4 应用实例

4．5 小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢