水电对间歇性风电与光伏发电的调节补偿性能研究

The development and utilization of renewable energy is the direction of energy development.Because of their good saving capability and regulation functions, cascade hydropowers can effectively support the large-scale development and utilization of intermittent wind and photovoltaic power.Based on the cascaded hydropower stations in the upper Yellow River and rich renewable energy such as wind and solar in Northwest China, this study will focus on the regulated and compensated performance of hydropower for the intermittent wind and photovoltaic power.Therefore, some models will be established to solve scheduling and peaking modulation of cascaded hydropower, to forecast generation output power of regional wind or photovoltaic power, and to optimize grid load distribution. So the models can construct coupling complementary framework between hydropower and intermittent power, increase and optimize the compensated performance of hydropower, stabilize the instability of wind and photovoltaic power, smoothen the wave output process, and increase the grid rate. Taking the load of power grid in Northwest China for example, this study will analyze the reasonable proportion of various electric components in electric power system. In addition, it will provide a storage mode and estimate its energy storage capacity to balance the excess capacity of intermittent power. The conclusion will contribute to repositioning and understanding the role of hydropower, and is beneficial to develop hydropower, intermittent wind and photovoltaic power generation in large-scales.

可再生能源的开发利用是能源发展的方向。梯级水电站群因为其巨大的储蓄能力和良好的调节性能，可以对间歇性风电、光伏发电的大规模开发利用提供有力的支撑。本研究将结合西北地区富集水能、光能及风能资源的特点，依托黄河上游梯级水电站群，研究水电对间歇性风电、光伏发电的调节补偿性能，为此，将研究建立梯级水电站群调度及调峰模型，区域风电、光伏发电输出功率预测模型，负荷分配优化模型，从而构建出水电与间歇性电力之间的耦合互补框架，以增强和优化水电的补偿性能，平抑风电、光伏发电的不稳定性，平稳其波动出力过程，增大入网率；结合电网规划，计算黄河上游水电群对本区域间歇性电力的极限支持能力，分析风、光、水电在电力系统中的合理比例；此外，为平衡间歇性电力的多余出力，将进一步研究储能模式、估算蓄能容量。本研究将有益于重新定位、认识水电的作用，有益于我国基地式大规模开发水电、间歇性风电和光伏发电。

可再生能源发电得到世界各国的重视，我国可再生能源水电、风电与光伏发电的装机容量居世界前列。研究主要集中于水电对间歇性风电与光伏发电的调节与补偿工作，所结合的地区为西北地区，特别是青海地区。西北地区具有丰富的水电资源、光照资源与风力资源，也是我国绿色可再生能源开发最集中的地区。鉴于风力发电与光伏发电具有随机性、不稳定性及非连续性，必须利用其它电源对其调节补偿，水电就是性能优越的调节补偿电源。研究收集了黄河上游34座水电站、汉水上4座梯级电站的资料及河段水文资料，收集了青海地区的间歇性电力发展资料；建立了黄河水库群联合调度计算的模型、水电可调节电量的理论模型；计算获得了黄河梯级逐月的水电调峰比例、可调节电量，以及汉水的可调节电量，为进行水电对风电与光伏发电的调节补偿分析提供了基础。计算发现，可近似按月平均资料计算可调节电量；根据地区电力发展规划，估算了不同发展时期的负荷曲线、间歇性电力的出力曲线，并针对丰水年、平水年和枯水年，设定间隙性电力全部入网，分配了各种电力成份在等效负荷曲线中的位置和作用，分析了水电的调节补偿作用，分析表明，风光水组合电源情况下，其调节能力显著增大，通过全网风、光、水、火综合调度，充分证明了水电的调峰作用和承担基荷的作用，由此可以发现水电站群是否具有足够的能力调节峰谷差、定间歇性电力的弃电程度，这为抽水蓄能的发展提供了数据参考；理论上比较了不同节点接入风光的并网极限容量；结合电网的不同负荷水平，系统地对多电源经济运行模式进行了研究，获得了风电、光电、火电、水电的度电经济效益和综合经济效益，可为电力建设提供参考；为促进间歇性电力的直接消耗，提出、总结了若干种间歇性电源与水电直接相结合的方式和布置方案，可结合既有水电站，也可应用于新建水电站。研究证实，水电与间歇性电力的调节、互补与结合，可有力地促进我国可再生能源的发展。