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水 利 学 报

２０２３年 ２月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５４卷 第 ２期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２３）０２ － ０１５９ － １３

响应调峰需求的中小型流域梯级电站短期调度方法

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程 雄 １，２ ，陈庆宁 ，李咸善 ，彭 辉 ，钟 浩 ，李文武 ３
（１．三峡大学 梯级水电及新能源运行与控制湖北省重点实验室，湖北 宜昌 ４４３００２；
２．三峡大学 水利与环境学院，湖北 宜昌 ４４３００２；
３．三峡大学 电气与新能源学院，湖北 宜昌 ４４３００２）

摘要：当前我国许多中小型流域水电站水库调节性能较差、上下游水力联系紧密，部分机组开停机仍然依靠人工
调整，如何快速制定合理的短期调度方案成为这类水电站群面临的实际难题。针对上述问题，提出响应调峰需求
的中小型流域梯级电站短期调度方法。首先采用分段法将典型日负荷曲线重构为与实际负荷趋势相似但更为平整
的新负荷曲线；其次以期末水位为控制目标，采用改进逐次切负荷法生成平稳且满足约束条件的初始出力过程；
然后采用分段弃水修正策略，变步长增减弃水区段出力直至弃水处理完毕；最后以剩余负荷最大值最小为目标，
依电站上下游顺序循环执行改进逐次切负荷法和弃水修正策略直至目标函数值变化满足精度要求。在福建金溪流
域梯级水电站群的实例应用表明，本方法能够获得比目前结果更平稳的调度方案，在保证时效性的前提下可有效
增加梯级发电量，响应电网调峰需求的同时实现水资源高效利用。
关键词：水库调度；短期调峰；逐次切负荷；对标评价
中图分类号：ＴＶ７４ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２２０５９７
文献标识码：Ａ
１ 研究背景

随着电网峰谷差逐年加大以及间歇式新能源装机比重迅速提升 ［１］ ，电网调峰问题越来越严峻。而
水电机组因具有启停迅速、安全可靠、跟踪负荷强、近似零污染等优点，一直是电网最优质的调峰电
源。因此，持续深入开展水电特别是梯级水电站群调峰方法研究，对于充分发挥电站效益 ［２］ ，缓解电
网调峰压力 ［３］ ，以及保障我国实现 “碳达峰” 和 “碳中和” 宏伟目标具有现实意义 ［４ － ５］ 。
与大型流域梯级水电站不同，中小型流域受限于水库调节性能差异大、多数属于水头敏感型电
站、部分机组开停机仍然依靠人工调整等难题，编制响应调峰需求的短期发电计划时，将面临很大的
挑战。目前，国内外学者针对水电调峰问题进行过大量研究，主要集中在单电网调峰问题、多电网调
峰问题、辅助新能源消纳问题等，求解方法可分为常规算法和智能算法，前者包括线性规划类 ［６ － ７］ 、
非线性规划类 ［８］ 、动态规划类 ［９ － １１］ 等，后者包括遗传算法 ［１２］ 、蜂群算法 ［１３］ 、进化算法 ［１４］ 等，这些算
法在求解大中型流域梯级水电站群调峰问题时能够取得较好的效果，但面对调节库容有限而水头比较
敏感的中小型流域梯级水电站群时，却存在诸多问题：①常规算法中，线性、非线性规划类算法及改
进算法常分别采用分段线性化方法和多项式拟合技术来处理众多非线性约束，但这可能会导致计算结
果失真，难以满足中小型流域实际调度需求，而动态规划类及改进算法在求解短期问题时，随着电站
个数及时段数增加求解效率会急剧下降，容易陷入 “维数灾” ［１５ － １６］ ；②智能算法虽在一定程度上避免
了 “维数灾” ［１７］ ，但仍存在计算原理复杂、结果不稳定、易早熟等问题，解集质量参差不齐，难以满

收稿日期：２０２２ － ０７ － ２８；网络首发日期：２０２３ － ０１ － １７
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３０１１６．１３１４．００２．ｈｔｍｌ
基金项目：湖北省教育厅科学技术研究重点项目（Ｄ２０２１１２０５）；国家自然科学基金项目（５１９０９１３３，５１６０９１２４）
作者简介：程雄（ １９８４ － ），博士，副教授，主要从事水库调度、电力市场和水电站评价研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｇａｎｄｘｉｏｎｇ＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者：陈庆宁（１９９７ － ），硕士生，主要从事水库调度研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｓｅｖｅｎｔｙｏｒａｎｇｅｓ＠１６３．ｃｏｍ
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