關(guān)于水風(fēng)光互補(bǔ)清潔能源優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)初步研究

鄧傳禹

中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司 四川 成都 610000

結(jié)合當(dāng)前的形勢變化及新能源電站的科學(xué)建設(shè)要求,重視水風(fēng)光互補(bǔ)作用下清潔能源優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)的構(gòu)建及應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)對水風(fēng)光能源的高效利用,則能使新能源電站的運(yùn)行效益更加顯著。因此,在促進(jìn)新能源電站開發(fā)建設(shè)的過程中,應(yīng)加強(qiáng)水風(fēng)光互補(bǔ)的清潔能源利用模式,加快多源互補(bǔ)運(yùn)行系統(tǒng)的構(gòu)建工作,推動清潔能源電站的開發(fā)和利用。

一、水風(fēng)光互補(bǔ)的清潔能源優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)構(gòu)建的基本思路

在優(yōu)化電站使用功能、滿足其節(jié)能降耗要求的過程中,應(yīng)給予水風(fēng)光互補(bǔ)新能源利用更多考慮,加深對這方面運(yùn)行系統(tǒng)構(gòu)建的重視程度予以應(yīng)對。在此期間,相關(guān)的思路具體包括以下方面：

(1)充分考慮水電、風(fēng)電及光伏發(fā)電的實(shí)際情況及應(yīng)用價值,關(guān)注它們互補(bǔ)中的特點(diǎn),在專業(yè)理論知識、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等要素的配合作用下,采用聯(lián)合優(yōu)化方式,為這些新能源優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)的構(gòu)建提供專業(yè)支持,促使其能夠處于良好的應(yīng)用狀態(tài),拓寬新能源電站科學(xué)建設(shè)方面的工作思路。

(2)在聯(lián)合優(yōu)化方式的支持下,從數(shù)據(jù)信息的高效采集、生產(chǎn)實(shí)踐中的計劃調(diào)度及科學(xué)預(yù)測等方面入手,積極開展基于水風(fēng)光互補(bǔ)的新能源優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)構(gòu)建工作,嚴(yán)格把控其構(gòu)建過程,促使最終得到的系統(tǒng)有著良好的適用性。同時,在提升這方面系統(tǒng)構(gòu)建水平的過程中,應(yīng)考慮智能模塊的設(shè)置及應(yīng)用,健全協(xié)同工作機(jī)制,促使水風(fēng)光互補(bǔ)的新能能夠得到充分利用,完善這方面運(yùn)行系統(tǒng)的服務(wù)功能,為其潛在應(yīng)用價值提升提供科學(xué)保障。在此期間,應(yīng)考慮信息技術(shù)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用優(yōu)勢的充分發(fā)揮,完善系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行中所需的基礎(chǔ)設(shè)施,實(shí)現(xiàn)對水風(fēng)光能源的整合利用,增強(qiáng)它們應(yīng)用過程中的互補(bǔ)效果,并為相應(yīng)的優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)構(gòu)建工作高效完成提供參考信息。

(3)在實(shí)踐應(yīng)用中通過云計算、大數(shù)據(jù)服務(wù)器等先進(jìn)計算機(jī)信息技術(shù),為水風(fēng)光互補(bǔ)清潔能源優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供專業(yè)保障,豐富其構(gòu)建過程中所需的技術(shù)手段,避免影響這類系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量、清潔能源利用效果等。同時,應(yīng)從技術(shù)可靠性、可行性等方面入手,深入思考統(tǒng)一的水風(fēng)光互補(bǔ)聯(lián)合優(yōu)化系統(tǒng)建立與應(yīng)用,充分發(fā)揮電力調(diào)度、交易中心等不同部門的職能作用,全面提高該系統(tǒng)運(yùn)行中的豐富信息資源整合利用效率,增強(qiáng)發(fā)電過程中各部門間的信息交互效果。除此之外,在統(tǒng)一平臺方式的作用下,水風(fēng)光互補(bǔ)聯(lián)合優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行中所包含子系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)程度將會加深,有利于減少新能源電站建設(shè)中的成本費(fèi)用,優(yōu)化其在實(shí)踐中的調(diào)度工作方式。

二、水風(fēng)光互補(bǔ)清潔能源互補(bǔ)運(yùn)行原則及調(diào)度方式

1.1 水風(fēng)光清潔能源互補(bǔ)性基本原則 從系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、資源充分利用和工程開發(fā)經(jīng)濟(jì)性等多方面綜合考慮,建立水風(fēng)光互補(bǔ)清潔能源優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)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(jī)容量作為控制風(fēng)光水互補(bǔ)的最大送出功率,進(jìn)行風(fēng)光水互補(bǔ)運(yùn)行分析。(2)從盡量減小對水電站及其下游梯級電站的發(fā)電影響考慮,風(fēng)電、光電和水電以日內(nèi)互補(bǔ)平衡為主要原則。(3)利用水電啟停迅速、運(yùn)行靈活、跟蹤負(fù)荷能力強(qiáng)的特點(diǎn),對風(fēng)電光伏的日內(nèi)波動進(jìn)行互補(bǔ),避免風(fēng)電光伏間歇性出力對電網(wǎng)線路的沖擊,保障電力穩(wěn)定供應(yīng)。(4)水電站在對風(fēng)電光伏日內(nèi)互補(bǔ)的運(yùn)行過程中,遵循水量平衡的原則。(5)結(jié)合受電地區(qū)的用電特性,風(fēng)光接入水電互補(bǔ)后的日運(yùn)行方式按盡量在晚高峰時段滿負(fù)荷送電考慮。(6)風(fēng)光電源接入水電作為一個電源點(diǎn)整體接受系統(tǒng)調(diào)度,風(fēng)光水互補(bǔ)電站整體調(diào)節(jié)性能與原水電站的調(diào)節(jié)性能基本一致。(7)風(fēng)光水能互補(bǔ)運(yùn)行過程中,應(yīng)以不影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和水電原有承擔(dān)的防洪、供水、灌溉及航運(yùn)等綜合利用任務(wù)的發(fā)揮為前提。(8)當(dāng)風(fēng)光水互補(bǔ)過程月出力超過水電裝機(jī)容量時,合理分配水電、風(fēng)電和光伏電站的發(fā)電負(fù)荷,保證系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1.2 運(yùn)行調(diào)度方式。風(fēng)光水能互補(bǔ)開發(fā)建立在以水電為中心的基礎(chǔ)上,借助水電外送通道打捆外送風(fēng)光不穩(wěn)定電源,風(fēng)光電源可以看做水電站的虛擬電源。在調(diào)度方式上,應(yīng)按照現(xiàn)有調(diào)度權(quán)管理分級調(diào)度,目的是實(shí)現(xiàn)風(fēng)光水三種清潔能源的穩(wěn)定輸出,滿足電源的負(fù)荷需求。結(jié)合電站和電網(wǎng)實(shí)際情況,調(diào)度部門通常分為國調(diào)、省調(diào)以及流域集控中心等綜合調(diào)度。

為保證風(fēng)光水打捆穩(wěn)定外送及電網(wǎng)安全,在現(xiàn)行調(diào)度規(guī)則框架下著重研究國調(diào)、網(wǎng)調(diào)、省調(diào)及電站間的協(xié)調(diào)調(diào)度機(jī)制的建立,加快調(diào)度端風(fēng)、光預(yù)測系統(tǒng)的開發(fā)建設(shè),科學(xué)評估參加打捆外送的水電發(fā)電能力,同時開發(fā)滿足電網(wǎng)安全、三公調(diào)度要求的風(fēng)光水協(xié)調(diào)調(diào)度系統(tǒng)。

電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)將發(fā)電任務(wù)下發(fā)給清潔能源電站的風(fēng)光水聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng),由風(fēng)光水聯(lián)調(diào)系統(tǒng)根據(jù)水調(diào)需求及風(fēng)功率預(yù)測、光功率預(yù)測結(jié)果安排梯級水電站及風(fēng)電場、光伏電站的發(fā)電任務(wù),并通過協(xié)調(diào)控制策略調(diào)節(jié)梯級流域各水電、風(fēng)電場、光伏電站發(fā)電的實(shí)時輸出,達(dá)到滿足系統(tǒng)發(fā)電任務(wù)的目的。

三、水風(fēng)光互補(bǔ)清潔能源優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)的組成及功能

(1)一體化的管控平臺。通過對水風(fēng)光互補(bǔ)清潔能源利用價值最大化的思考,在其優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)應(yīng)用過程中,需要在性能可靠的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施及信息技術(shù)等要素的配合作用下,搭建好一體化的管控平臺,實(shí)現(xiàn)區(qū)域調(diào)控中心各類應(yīng)用橫向集成和縱向貫通,提升聯(lián)合優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行中的信息化、智能化、集成化和自動化水平,實(shí)現(xiàn)對電力生產(chǎn)活動開展過程的實(shí)時控制與管理,確保這方面的決策制定有效性。

(2)預(yù)測及調(diào)度功能。基于水風(fēng)光聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)的應(yīng)用,在實(shí)踐中可通過對生產(chǎn)活動所在區(qū)域水文特性、氣象特點(diǎn)等方面的考慮,在適用性良好的預(yù)測模型支持下,可實(shí)現(xiàn)對水電、新能源發(fā)電方面的科學(xué)預(yù)測,獲取參考價值大的預(yù)測結(jié)果,為電網(wǎng)高效運(yùn)行中電量平衡狀況的改善提供參考依據(jù),避免對電力生產(chǎn)實(shí)踐中的發(fā)電效果、經(jīng)濟(jì)效益等造成影響。同時,在互補(bǔ)優(yōu)化及聯(lián)合運(yùn)行方式的作用下,可實(shí)現(xiàn)對水風(fēng)光清潔能源應(yīng)用過程中的有效調(diào)節(jié)。在此期間,重視聯(lián)合優(yōu)化系統(tǒng)調(diào)度功能的作用發(fā)揮,可從水風(fēng)光發(fā)電狀況分析、負(fù)荷影響分析等方面入手,提升電網(wǎng)中調(diào)度系統(tǒng)的運(yùn)行水平,滿足其生產(chǎn)質(zhì)量可靠性要求。

(3)其它方面的組成及功能。為了實(shí)現(xiàn)對水風(fēng)光互補(bǔ)清潔能源優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)的科學(xué)應(yīng)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(lián)合優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行中可增強(qiáng)多種資源調(diào)配效果,保持水電、風(fēng)電及光伏發(fā)電良好的應(yīng)用狀況,可使電力行業(yè)的長效發(fā)展打下基礎(chǔ);(2)在系統(tǒng)多元電源聯(lián)合優(yōu)化模型的支持下,可使電網(wǎng)運(yùn)行中的調(diào)度計劃實(shí)施更具科學(xué)性,增加電力生產(chǎn)效益;(3)通過對系統(tǒng)中風(fēng)險分析及預(yù)測功能的考慮及作用發(fā)揮,可避免電力企業(yè)遭受不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

四、水風(fēng)光互補(bǔ)清潔能源優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)的應(yīng)用分析

在了解水風(fēng)光聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)功能特性及應(yīng)用價值的基礎(chǔ)上,可將其應(yīng)用于這些方面：(1)在優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度工作方式的過程中,應(yīng)重視新能源發(fā)電作用下聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)的實(shí)際作用發(fā)揮,確保調(diào)度工作開展有效性;(2)結(jié)合水風(fēng)光互補(bǔ)新能源應(yīng)用中的資源調(diào)配要求,充分發(fā)揮聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢,可使電網(wǎng)運(yùn)行中的資源調(diào)配效果更加顯著;(3)水風(fēng)光聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行模式下的發(fā)電計劃實(shí)施,有利于增加其中的技術(shù)優(yōu)勢,且在一體化管控平臺的支持下,有利于降低電力生產(chǎn)風(fēng)險,保持發(fā)電過程中良好的技術(shù)含量,最大限度地提高水風(fēng)光互補(bǔ)清潔能源的利用效率,滿足電力行業(yè)未來發(fā)展中的節(jié)能降耗要求。以錦屏一級水風(fēng)光互補(bǔ)開發(fā)為應(yīng)用案例,考慮清潔能源互補(bǔ)開發(fā)前后,電站優(yōu)化運(yùn)行過程如下圖。通過水風(fēng)光互補(bǔ)優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)應(yīng)用,保障了水風(fēng)光電站整體的高效穩(wěn)定運(yùn)行,提高了風(fēng)光出力的可靠性。

圖1 錦屏一級水電站日內(nèi)運(yùn)行過程

圖2 錦屏一級水風(fēng)光日內(nèi)互補(bǔ)優(yōu)化運(yùn)行過程

五、總結(jié)

綜上所述,通過對水風(fēng)光互補(bǔ)的清潔能源優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)構(gòu)建的研究,有利于提高水風(fēng)光互補(bǔ)清潔能源的利用效率,滿足其電站科學(xué)建設(shè)要求,推動我國清潔能源可持續(xù)發(fā)展和電力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。因此,在提升清潔能源電站建設(shè)水平的過程中,應(yīng)加強(qiáng)對水風(fēng)光互補(bǔ)清潔能源運(yùn)行系統(tǒng)的深入研究,促使新能源電站能夠處于穩(wěn)定、高效的運(yùn)行狀態(tài)。