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水 利 学 报

２０２４年 ７月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５５卷 第 ７期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２４）０７ － ０７６８ － １２

混合式抽水蓄能电站群容量计算研究Ⅰ：

短期调峰特征与梯级开发增益

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郭爱军 ，畅建霞 ，王义民 ，王学斌 ，孙骁强 ２
（１．西安理工大学 西北旱区生态水利国家重点实验室，陕西 西安 ７１００４８；
２．国家电网公司西北分部，陕西 西安 ７１００４９）
摘要：依托常规梯级水电站修建混合式抽水蓄能电站（简称混蓄电站）成为提升电力系统调峰能力的重要途径。混
蓄电站即可抽水又可发电的典型运行方式增加了水电基地的灵活性调节能力，为此亟需研究其运行方式以及与原
有梯级水电站运行方式间的互馈关系。研究以黄河上游待开发龙羊峡－ 拉西瓦、拉西瓦－ 尼那混蓄电站为对象，建
立含混蓄电站的梯级水电站短期联合调峰优化模型，分析混蓄电站对原有梯级水电站运行方式的影响，基于理论
推导与数值计算两种方法揭示混蓄电站调峰效果的变化特征。主要结论如下：（ １）混蓄电站抽水水量经由原有梯
级水电站机组下泄，使得非填谷时段原有水电站出力增加，水电站上旋备容量降低；（ ２）龙羊峡水电站满发流量
相对较小、拉西瓦水库调节库容较小以及日综合利用供水流量过大是制约混蓄电站调峰效果的主要因素，发现了
综合利用流量影响混蓄电站调峰效果的临界特性，并提出了临界综合利用流量的计算公式；（ ３）发现并量化了混
蓄电站梯级开发模式较单一开发模式所带来的梯级抽水调峰增益现象，并揭示了梯级抽水调峰增益背后所蕴含的
“河流梯级反向再造” 内在机理。
关键词：混蓄电站群；临界调峰特征；梯级开发增益；黄河流域
文献标识码：Ａ
中图分类号：ＴＶ２１４ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３０６０２

１ 研究背景

“３０６０双碳” 国家目标指引下，以风光新能源为主体的新型电力系统建设持续推进。然而，风光
新能源出力固有的波动性、随机性以及反调峰特性使得电网净负荷曲线的波动率升高、 “鸭形曲线”
现象突出，引发的弃风弃光、调峰困难等问题反而又制约了风光新能源的大规模发展 ［１ － ２］ 。开发绿色
低碳、清洁灵活的调节电源成为新型电力系统安全稳定发展的迫切要求 ［３］ 。
依托流域梯级水电基地，新建以混合式抽水蓄能电站（简称混蓄电站）为主要代表的调节电站，是
提升新型电力系统灵活性调节能力、促进风光新能源消纳的重要途径 ［４ － ６］ 。此处，混蓄电站也是储能
电站（电化学储能电站、机械储能、水力储能等）的类型之一。通过水风光蓄互补联合运行，不仅可有
效平抑风光电的日内随机波动和日间周期波动，充分发挥风光电与水电的季节性补偿效益，增加水电
基地枯期出力，同时也可减少电站汛期弃水、增加发电量 ［７ － ８］ 。
混蓄电站这一调度主体改变了传统梯级水电站的运行方式，增加了梯级水电基地既可抽水又可发
电的灵活性，形成了电站抽水调峰、“三生” 供水等目标间新的关联关系 ［９］ 。在新型电力系统下，混
蓄电站可以消耗风光新能源峰值期间出力进行抽水调峰，也可以消耗电网夜间等用电低谷期间多余电

收稿日期：２０２３ － ０９ － ２７；网络首发日期：２０２４ － ０７ － １４
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２４０７１０．１４０２．００１．ｈｔｍｌ
基金项目：国家自然科学基金重点项目（Ｕ２２４３２３３，Ｕ２００３２０４）；国家自然科学基金面上项目（５２３７９０２４）
作者简介：郭爱军（ １９９０ － ），博士，副教授，主要从事水库水电站调度运行研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ａｉｊｕｎｇｕｏ６１９＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ
通信作者：畅建霞（１９７４ － ），博士，教授，主要从事水库水电站调度运行研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｃｈｘｉａｎｇ＠ｘａｕｔ．ｅｄｕ．ｃｏｍ
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