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水 利 学 报

２０２４年 １２月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５５卷 第 １２期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２４）１２ － １４９６ － １２

考虑水流滞时的清洁能源基地水电短期灵活性量化方法

康雍喜，赵志鹏，程春田
（大连理工大学，辽宁 大连 １１６０２４）

摘要：清洁能源基地是电力系统灵活性的重要供给端。然而，为响应灵活性需求，梯级水电计划执行过程受水流
滞时等复杂水力时空联系影响，各时段状态产生大量偏差导致调度风险显著增加。如何在确保水电站群安全运行
前提下，准确量化其灵活性是目前亟待解决的挑战。为此，本文构建考虑水流滞时的清洁能源基地梯级水电短期
灵活性量化模型及求解方法。纳入滞时偏差累积效应并基于对偶理论对随机约束进行重构并实现高效求解；所提
模型可同时获得滞时影响下梯级水电灵活性与灵活性支撑方式；以我国西南 ６座水库清洁能源基地为实例，进行
了灵活性量化及执行的多场景模拟与参数敏感性分析。结果表明：本文方法能够准确量化水流滞时影响下的梯级
水电灵活性，保障灵活性供给过程的安全执行，可应用于实际调度工作。
关键词：灵活性量化；水流滞时；灵活性支撑；对偶理论
中图分类号：ＴＭ７３ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２４０１４２
文献标识码：Ａ

１ 研究背景

“碳达峰，碳中和” 目标引领下，我国充分开发利用水、风、光等可再生能源，构建清洁低碳、
安全高效的能源电力系统 ［１ － ３］ 。预计 ２０５０年，风、光电源装机容量比重将达到 ７０％ ［３］ ，风、光电源出
力的波动性与间歇性导致电力系统短期运行的电力电量平衡难题更加深刻 ［４ － ５］ 。中国水电资源丰富，
水电具有强大的灵活特性 ［６ － ８］ ，清洁能源基地正在大规模开发与建设 ［９ － １０］ 。清洁能源基地主要围绕现
有流域大规模梯级水电，规划建设配套的互补风光电源，充分利用水电的灵活性支撑风光电源并网消
纳。流域大规模梯级水电角色向 “电源＋ ‘电池’ 调节者” 重塑 ［３］ ，充分发挥水电的灵活性，响应系
统灵活性需求，事关清洁能源资源的高效利用与高比例风、光电力系统的安全稳定 ［１１ － １３］ 。
高比例新能源电力系统中，水电灵活性量化是清洁能源基地发电计划制定与执行的重要环节 ［１３］ 。
目前关于水电灵活性量化的研究，可分为两个方面。（ １）从灵活性供给 ［１４ － １６］ 与灵活性供需平衡 ［１７］ 等角
度，考虑爬坡能力、响应时间等因素，提出灵活性评价指标，间接量化灵活性 ［１８ － １９］ 。文献［１８］提出
了灵活性上调和下调裕量期望、灵活性上调和下调不足概率及期望 ６个指标来评价电力系统的灵活
性；文献［１９］提出各种指标对枯汛期、不同风速类型及不同备用条件下的灵活性进行了评估。（２）通
过水电既定发电计划下各时段的出力状态及爬坡限制来确定灵活性 ［２０ － ２２］ 。文献［２２］通过分析水电站
历史出力行为习惯，确定出电站的安全爬坡能力，进而得到电站出力状态与灵活性的关系。这两类方
法能够在多种新能源出力场景下，评价发电计划的灵活性供需情况，解决了单个水电站或火电、储能
电站单一时段的灵活性量化问题，然而仍难以应对灵活性需求的动态变化与灵活性的时段间状态相依
特性 ［２３］ 等影响。大规模梯级水电在复杂的水力时空耦合作用下 ［２４］ ，各时段的灵活性会受前序时段运

收稿日期：２０２４ － ０３ － １７；网络首发日期：２０２４ － １２ － ０２
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｌｉｎｋ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｕｒｌｉｄ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２４１１２９．１４３１．００１
基金项目：国家自然科学基金重点项目（５２２３９００１）
作者简介：康雍喜（ ２０００ － ），博士生，主要从事流域风光水蓄一体化优化调度研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｋａｎｇｙｏｎｇｘｉ００＠１６３．ｃｏｍ
通信作者：赵志鹏（１９９２ － ），副教授，主要从事电力系统调度、电力市场相关研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｚｚｐ＠ｄｌｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
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