關于水風光互補清潔能源優化運行系統初步研究

鄧傳禹

中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司 四川 成都 610000

結合當前的形勢變化及新能源電站的科學建設要求,重視水風光互補作用下清潔能源優化運行系統的構建及應用,實現對水風光能源的高效利用,則能使新能源電站的運行效益更加顯著。因此,在促進新能源電站開發建設的過程中,應加強水風光互補的清潔能源利用模式,加快多源互補運行系統的構建工作,推動清潔能源電站的開發和利用。

一、水風光互補的清潔能源優化運行系統構建的基本思路

在優化電站使用功能、滿足其節能降耗要求的過程中,應給予水風光互補新能源利用更多考慮,加深對這方面運行系統構建的重視程度予以應對。在此期間,相關的思路具體包括以下方面：

(1)充分考慮水電、風電及光伏發電的實際情況及應用價值,關注它們互補中的特點,在專業理論知識、豐富的實踐經驗等要素的配合作用下,采用聯合優化方式,為這些新能源優化運行系統的構建提供專業支持,促使其能夠處于良好的應用狀態,拓寬新能源電站科學建設方面的工作思路。

(2)在聯合優化方式的支持下,從數據信息的高效采集、生產實踐中的計劃調度及科學預測等方面入手,積極開展基于水風光互補的新能源優化運行系統構建工作,嚴格把控其構建過程,促使最終得到的系統有著良好的適用性。同時,在提升這方面系統構建水平的過程中,應考慮智能模塊的設置及應用,健全協同工作機制,促使水風光互補的新能能夠得到充分利用,完善這方面運行系統的服務功能,為其潛在應用價值提升提供科學保障。在此期間,應考慮信息技術與計算機網絡應用優勢的充分發揮,完善系統穩定運行中所需的基礎設施,實現對水風光能源的整合利用,增強它們應用過程中的互補效果,并為相應的優化運行系統構建工作高效完成提供參考信息。

(3)在實踐應用中通過云計算、大數據服務器等先進計算機信息技術,為水風光互補清潔能源優化運行系統的穩定運行提供專業保障,豐富其構建過程中所需的技術手段,避免影響這類系統的運行質量、清潔能源利用效果等。同時,應從技術可靠性、可行性等方面入手,深入思考統一的水風光互補聯合優化系統建立與應用,充分發揮電力調度、交易中心等不同部門的職能作用,全面提高該系統運行中的豐富信息資源整合利用效率,增強發電過程中各部門間的信息交互效果。除此之外,在統一平臺方式的作用下,水風光互補聯合優化系統運行中所包含子系統間的關聯程度將會加深,有利于減少新能源電站建設中的成本費用,優化其在實踐中的調度工作方式。

二、水風光互補清潔能源互補運行原則及調度方式

1.1 水風光清潔能源互補性基本原則 從系統穩定運行、資源充分利用和工程開發經濟性等多方面綜合考慮,建立水風光互補清潔能源優化運行系統初步考慮以下基本原則：(1)充分利用水電已有的送出線路,按水電站裝機容量作為控制風光水互補的最大送出功率,進行風光水互補運行分析。(2)從盡量減小對水電站及其下游梯級電站的發電影響考慮,風電、光電和水電以日內互補平衡為主要原則。(3)利用水電啟停迅速、運行靈活、跟蹤負荷能力強的特點,對風電光伏的日內波動進行互補,避免風電光伏間歇性出力對電網線路的沖擊,保障電力穩定供應。(4)水電站在對風電光伏日內互補的運行過程中,遵循水量平衡的原則。(5)結合受電地區的用電特性,風光接入水電互補后的日運行方式按盡量在晚高峰時段滿負荷送電考慮。(6)風光電源接入水電作為一個電源點整體接受系統調度,風光水互補電站整體調節性能與原水電站的調節性能基本一致。(7)風光水能互補運行過程中,應以不影響電網安全穩定運行和水電原有承擔的防洪、供水、灌溉及航運等綜合利用任務的發揮為前提。(8)當風光水互補過程月出力超過水電裝機容量時,合理分配水電、風電和光伏電站的發電負荷,保證系統安全經濟運行。

1.2 運行調度方式。風光水能互補開發建立在以水電為中心的基礎上,借助水電外送通道打捆外送風光不穩定電源,風光電源可以看做水電站的虛擬電源。在調度方式上,應按照現有調度權管理分級調度,目的是實現風光水三種清潔能源的穩定輸出,滿足電源的負荷需求。結合電站和電網實際情況,調度部門通常分為國調、省調以及流域集控中心等綜合調度。

為保證風光水打捆穩定外送及電網安全,在現行調度規則框架下著重研究國調、網調、省調及電站間的協調調度機制的建立,加快調度端風、光預測系統的開發建設,科學評估參加打捆外送的水電發電能力,同時開發滿足電網安全、三公調度要求的風光水協調調度系統。

電網調度系統將發電任務下發給清潔能源電站的風光水聯合調度系統,由風光水聯調系統根據水調需求及風功率預測、光功率預測結果安排梯級水電站及風電場、光伏電站的發電任務,并通過協調控制策略調節梯級流域各水電、風電場、光伏電站發電的實時輸出,達到滿足系統發電任務的目的。

三、水風光互補清潔能源優化運行系統的組成及功能

(1)一體化的管控平臺。通過對水風光互補清潔能源利用價值最大化的思考,在其優化運行系統應用過程中,需要在性能可靠的網絡基礎設施及信息技術等要素的配合作用下,搭建好一體化的管控平臺,實現區域調控中心各類應用橫向集成和縱向貫通,提升聯合優化系統運行中的信息化、智能化、集成化和自動化水平,實現對電力生產活動開展過程的實時控制與管理,確保這方面的決策制定有效性。

(2)預測及調度功能。基于水風光聯合優化運行系統的應用,在實踐中可通過對生產活動所在區域水文特性、氣象特點等方面的考慮,在適用性良好的預測模型支持下,可實現對水電、新能源發電方面的科學預測,獲取參考價值大的預測結果,為電網高效運行中電量平衡狀況的改善提供參考依據,避免對電力生產實踐中的發電效果、經濟效益等造成影響。同時,在互補優化及聯合運行方式的作用下,可實現對水風光清潔能源應用過程中的有效調節。在此期間,重視聯合優化系統調度功能的作用發揮,可從水風光發電狀況分析、負荷影響分析等方面入手,提升電網中調度系統的運行水平,滿足其生產質量可靠性要求。

(3)其它方面的組成及功能。為了實現對水風光互補清潔能源優化運行系統的科學應用,也需要對其在這些方面的組成及功能有著一定的了解：(1)聯合優化系統運行中可增強多種資源調配效果,保持水電、風電及光伏發電良好的應用狀況,可使電力行業的長效發展打下基礎;(2)在系統多元電源聯合優化模型的支持下,可使電網運行中的調度計劃實施更具科學性,增加電力生產效益;(3)通過對系統中風險分析及預測功能的考慮及作用發揮,可避免電力企業遭受不必要的經濟損失。

四、水風光互補清潔能源優化運行系統的應用分析

在了解水風光聯合優化運行系統功能特性及應用價值的基礎上,可將其應用于這些方面：(1)在優化電網運行調度工作方式的過程中,應重視新能源發電作用下聯合優化運行系統的實際作用發揮,確保調度工作開展有效性;(2)結合水風光互補新能源應用中的資源調配要求,充分發揮聯合優化運行系統的應用優勢,可使電網運行中的資源調配效果更加顯著;(3)水風光聯合優化運行模式下的發電計劃實施,有利于增加其中的技術優勢,且在一體化管控平臺的支持下,有利于降低電力生產風險,保持發電過程中良好的技術含量,最大限度地提高水風光互補清潔能源的利用效率,滿足電力行業未來發展中的節能降耗要求。以錦屏一級水風光互補開發為應用案例,考慮清潔能源互補開發前后,電站優化運行過程如下圖。通過水風光互補優化運行系統應用,保障了水風光電站整體的高效穩定運行,提高了風光出力的可靠性。

圖1 錦屏一級水電站日內運行過程

圖2 錦屏一級水風光日內互補優化運行過程

五、總結

綜上所述,通過對水風光互補的清潔能源優化運行系統構建的研究,有利于提高水風光互補清潔能源的利用效率,滿足其電站科學建設要求,推動我國清潔能源可持續發展和電力結構轉型。因此,在提升清潔能源電站建設水平的過程中,應加強對水風光互補清潔能源運行系統的深入研究,促使新能源電站能夠處于穩定、高效的運行狀態。