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为 常 规 水 电 站 R 的 顶 峰 运 行 时 刻 ,
i k i
分 别 为 常 规 水 电 站 R 、 抽 蓄 电 站 Pu 日 内 顶 峰 运 行 时 段 ; t R i
分别为常规水电站 R 、抽蓄电站 Pu 日内顶峰运行时段的出力;
Peak Peak G,hydrop G,pump
t R i ∈ T R i ;t Pu k ∈ T Pu k ;P t R i 、P t Pu k i k
S 、S 分别为抽蓄电站 Pu 日内发电或抽水的状态,S ∈(0,1),S ∈(0,1),抽蓄电站发
k 1 ,Pu k k 2 ,Pu k k k 1 ,Pu k k 2 ,Pu k
电或抽水运行时,S =1、S =1,但不可同时抽发运行,即 S ×S Valley Valley 分别为常
k 1 ,Pu k k 2 ,Pu k k 1 ,Pu k k 2 ,Pu k =0;T R i 、T Pu k
Valley 为
i k
规水电站 R 、抽蓄电站 Pu 日内填谷运行时段;t' Pu k 为抽蓄电站 Pu k 的填谷运行时刻,t' Pu k ∈ T Pu k ;t' R i
Valley G,hydrop G,pump 分别为常规水电站 R 、抽蓄电站 Pu 日内填
i i k
常规水电站 R 的填谷运行时刻,t' R i ∈ T R i ;P t' R i 、P t' Pu k
谷运行时段的出力与入力。
除上述目标外,也可选择电网负荷与抽蓄电站、水电站、新能源电站出力的差值平稳性最优等目
标函数,方差、距平值等均可作为平稳性的量化指标。
约束条件主要为:常规水电站水库水量平衡约束;水库库容约束;抽蓄电站水量平衡约束;常规
水电站出力与水头约束;抽蓄电站出力、入力与抽水扬程、发电水头等约束;综合利用流量约束等。
5 常蓄结合式水电基地多样化调控过程研究案例及结果
以黄河上游常蓄结合式水电基地为研究对象,重点针对在建的哇让抽蓄电站(依托河道水库-拉西
瓦水库开发),以及在研的拉尼混蓄电站(依托河道梯级水库—拉西瓦与尼那水库)为案例,分别分析
仅哇让抽蓄电站(“一库一抽蓄”式开发)、哇让抽蓄电站+拉尼混合式抽蓄电站(“两库两抽蓄”式开
发)两种方案下的复杂水电站群调控过程,联合调控模型选择 4.2 节所建立的日内协同调峰模型,并将
其转换为混合整数线性规划问题,采用 GUROBI 求解器求解。
此外,抽发次数方面,设置四种方案,分别为一抽一发(新能源大发阶段 T 抽水,晚高峰阶段 T
4 6
发电顶峰)、一抽两发(新能源大发阶段 T 抽水,早晚负荷高峰阶段 T 、T 发电顶峰)、两抽两发(负荷
4 2 6
低谷阶段 T 与新能源大发阶段 T 抽水,早晚负荷高峰阶段 T 、T 发电顶峰)、三抽两发(T 、T 、T 阶
1 4 2 6 1 4 7
段抽水,T 、T 阶段发电顶峰)。龙羊峡水库、拉西瓦水库、尼那水库起调水位分别为 2553、2451、
2 6
2235.3 m,下游日均综合利用流量为 600 m³/s。
图 7 为哇让抽蓄电站+拉尼混蓄电站集群式开发下,龙羊峡、拉西瓦、尼那梯级水电站与哇让抽
蓄电站、拉尼混合式抽蓄电站的日内多样化调控模式。由图可知,为最大化常蓄结合式水电基地调峰
效益,抽蓄电站与常规水电站的最佳调峰策略为同步顶峰、异步抽发。同步顶峰,是指抽蓄电站与常
规水电站同时发电顶峰运行;异步抽发,是指常规水电站以强迫出力运行时,抽蓄电站抽水填谷。
图 8 展示了抽蓄电站日内不同抽发模式下,抽蓄电站单独开发与集群式开发两种模式中拉西瓦水
库水位的日内变幅情况。若仅哇让抽蓄电站时,哇让抽蓄电站抽水水量全部来自于拉西瓦水库。抽蓄
电站日内“一抽一发”“一抽两发”“两抽两发”“三抽两发”运行方案下,拉西瓦水库水位日变幅分
别为 0.67、0.55、0.60、0.60 m。
拉西瓦水库为哇让抽蓄电站的下水库,是拉尼混合式抽蓄电站的上水库。若哇让抽蓄电站与拉尼
混合式抽蓄电站集群式开发时,拉尼混合式抽蓄电站抽水水量可直接通过哇让抽蓄电站抽水管道转移
至哇让抽蓄上水库,呈现水量的逆向累积效应,换言之,哇让抽蓄电站抽水水量来自于拉西瓦水库与
尼那水库两部分。此时,抽蓄电站日内“一抽一发”“一抽两发”“两抽两发”“三抽两发”运行方案
下,拉西瓦水库水位日变幅分别为 1.02、0.99、0.99、0.99 m。
当哇让抽蓄的上水库库容一定时,与哇让抽蓄单独开发模式相比,哇让抽蓄+拉尼混合式抽蓄电
站的集群式开发模式,显著降低了拉西瓦水库的日内水位变幅。由图 8 可知,与抽蓄电站单独开发模
式相比,集群式开发降低了拉西瓦水库水位日内变幅约 0.4 m(拉西瓦正常蓄水位与死水位差值仅为
2 m),可大为减缓拉西瓦水库库区右岸果卜滑坡的失稳风险。
图 9 为抽蓄电站单独与集群开发方式下,不同抽发模式对常规水电站电量影响情况。由图可知:
(1)相较于无抽蓄电站时,抽蓄电站的抽发运行降低了拉西瓦与尼那水电站的坝前水位,使得水
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