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水 利 学 报

２０２４年 ８月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５５卷 第 ８期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２４）０８ － ０８９８ － １０

混合式抽水蓄能电站群容量计算研究Ⅱ：

多尺度嵌套容量计算模型及实例

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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：基于流域梯级水电站增建混合式抽水蓄能电站（简称混蓄电站），对保障新型电力系统安全稳定运行、促进
新能源大规模发展和消纳具有重要意义。研究提出基于多尺度嵌套调度模型的混蓄电站群容量计算模型，该模型
嵌套含混蓄电站的梯级水电站短期调峰模型、考虑短期调峰与综合利用供水任务的梯级水电站中长期优化调度模
型两大核心模块；此外，针对该容量计算模型的高维特征，提出基于代理模型思想的求解方法。以黄河上游待规
划的大型混蓄电站群为实例，分别计算混蓄电站单独开发、梯级开发、整体开发三种模式下电站装机容量以及抽水
调峰效益，并推导理论公式揭示混蓄电站抽发循环效率及抽水时长对电站装机容量的影响机制。实例计算取得的结
果：龙羊峡－ 拉西瓦混蓄电站推荐采用水泵机组＋ 可逆式抽蓄机组形式开发，单独开发模式下，推荐装机 １６０万ｋＷ；
当其与拉西瓦－ 尼那混蓄电站梯级开发时，推荐装机 ２０５万ｋＷ。当混蓄电站设计抽水时长减小时，其装机容量可
增加，调峰能力变大，但电站抽水耗电调峰效益不变。拉西瓦－ 尼那、李家峡 － 直岗拉卡、公伯峡 － 苏只混蓄电站
推荐装机分别为 ７５万、１６万和 ５９万ｋＷ。４座混蓄电站整体开发模式下，可用于新能源消纳的抽水调峰电量为年
均 ８７．４２亿ｋＷｈ。
关键词：混蓄电站群；容量计算模型；多尺度嵌套调度；黄河流域
文献标识码：Ａ
中图分类号：ＴＶ２１４ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３０６０３

１ 研究背景

抽水蓄能电站是当前技术成熟、经济性优越、具备大规模开发条件的绿色低碳清洁灵活调节电
源，其调峰容量大致为装机容量的两倍 ［１ － ２］ 。风电、光伏发电等新能源的大规模高比例发展，使得以
新能源为主体的新型电力系统对抽水蓄能电站的需求更为迫切 ［３ － ４］ 。然而，常规纯抽水蓄能电站受水
头、地质等因素限制，建设选址较为严苛 ［５ － ６］ 。同时，２０２０年 １２月我国启动的新一轮抽水蓄能中长期
规划资源站点普查结果也表明 ［７］ ，西北、华北地区风电、光伏发电并网装机占全国 ５０％左右的区域内
建设条件好、制约因素少的抽水蓄能电站资源储备相对不足。
相较纯抽水蓄能电站，混合式抽水蓄能电站（简称混蓄电站）结合已建水电站上、下库修建，其站
址资源较为丰富，且具有建设周期短、工程投资小、能减少或避免土地淹没等优势 ［８ － ９］ 。若上、下库
调节性能 较 好，可 实现 对风、光新 能源 季节 性波 动的 响应，成为 理想 的 电 力系 统 “长 时 蓄 能” 电
源 ［１０］ 。同时，该开发方式也是 ２０２１年 ９月国家能源局发布的 《抽水蓄能中长期发展规划（２０２１—２０３５
［７］
年）》 中所提 “抽水蓄能发展要 ‘因地制宜，创新发展’ ‘鼓励依托常规水电站增建混合式抽水蓄能

收稿日期：２０２３ － ０９ － ２７；网络首发日期：２０２４ － ０７ － ２３
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｌｉｎｋ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｄｏｉ?１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３０６０３
基金项目：国家自然科学基金重点项目（Ｕ２００３２０４，Ｕ２２４３２３３）；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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