團隊介紹

韓曉言，博士，教授級高工，作為項目負責人主持國家重點研發(fā)計劃項目1項，主持和參與省部級、國家電網(wǎng)公司等科技項目20余項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文40余篇，出版學(xué)術(shù)專著2部，任國際大電網(wǎng)委員會CIGRE C4.45中國工作組成員及國家電網(wǎng)公司國內(nèi)專家工作組組長，獲省部級科技進步獎10余項。

丁理杰，博士，教授級高工，全國青年崗位能手，國家電網(wǎng)公司工程技術(shù)專家，主持完成“川藏聯(lián)網(wǎng)工程”系統(tǒng)調(diào)試，主持和參與省部級課題20余項，發(fā)表SCI/EI論文50余篇，申請/授權(quán)發(fā)明專利50余項，獲省部級科技進步獎5項。

陳剛，博士，高級工程師，國網(wǎng)四川省電力公司優(yōu)秀技術(shù)人才。作為任務(wù)負責人承擔國家重點研發(fā)計劃項目2項；主持和參與國家電網(wǎng)公司科技項目10余項；參與編寫電力行業(yè)標準3項，團體標準和企業(yè)標準各1項；發(fā)表論文50余篇，其中SCI/EI檢索40篇；申請發(fā)明專利40余項，授權(quán)15項；獲省部級獎勵3項。

導(dǎo)語

本文總結(jié)了近年來可再生能源互補聯(lián)合發(fā)電的研究現(xiàn)狀，分析了水光互補的特點和模式，提出了梯級水光蓄互補聯(lián)合發(fā)電面臨的科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)。

在此基礎(chǔ)上，從容量配置與優(yōu)化規(guī)劃、聯(lián)合運行控制與智能調(diào)度、變速恒頻抽蓄成套設(shè)備研制以及應(yīng)用示范四個方面，提出了梯級水光蓄互補聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的研究框架，為梯級水光蓄互補發(fā)電技術(shù)研究和相關(guān)工作開展提供了研究思路。

項目研究背景

水電是我國裝機容量最大的可再生能源，是實現(xiàn)多能互補發(fā)電的重要紐帶，充分挖掘水電與風電、光伏直接的互補特性，開展與水電相關(guān)的互補發(fā)電技術(shù)研究具有重要的理論和實踐意義。然而，當前研究中主要考慮單個大容量水電站與光伏等新能源的互補，缺乏對梯級水電資源的充分利用。

本文結(jié)合國家重點研發(fā)計劃項目“分布式光伏與梯級小水電互補聯(lián)合發(fā)電技術(shù)研究及應(yīng)用示范”，以梯級水光蓄互補聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)為研究對象，針對梯級水光蓄互補聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計、運行控制與智能調(diào)度方面的關(guān)鍵技術(shù)進行了展望，為解決梯級水電和光伏聯(lián)合供電及送出問題，實現(xiàn)光伏電站友好接入電網(wǎng)提供了思路。

論文方法及創(chuàng)新點

水光互補模式包括中長期電量資源層面上的互補、短期調(diào)度計劃層面上的互補、實時控制層面上快速功率波動的互補。小水電具有天然的季節(jié)特性，在豐枯期有不同的互補運行方式，如表1所示。

表1 不同季節(jié)梯級水光蓄互補方式

梯級水光蓄互補聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)面臨的科學(xué)問題為多時間尺度耦合隨機優(yōu)化與控制問題。

關(guān)鍵技術(shù)包括：1）適應(yīng)復(fù)雜動靜態(tài)工況多時間尺度規(guī)劃；2）考慮隨機特性的智能調(diào)度與優(yōu)化控制；3）動態(tài)運行區(qū)間分析與集群控制；4）變速恒頻抽水蓄能成套設(shè)備研制。

其中關(guān)鍵技術(shù)1、2、3分別對中長期電量互補、短期電力互補和實時控制互補三種互補模式，在考慮光伏隨機特性和多時間尺度耦合的情況下實現(xiàn)互補系統(tǒng)的優(yōu)化控制；關(guān)鍵技術(shù)4是實現(xiàn)互補的關(guān)鍵紐帶之一。

本文分別從容量配置與優(yōu)化規(guī)劃、聯(lián)合運行控制與智能調(diào)度、變速恒頻抽蓄成套設(shè)備研制以及示范應(yīng)用四個方面開展研究，提出了研究框架和技術(shù)路線，如圖1、圖2和圖3所示，最終通過建設(shè)梯級水光蓄互補聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)示范工程實現(xiàn)研究成果的集成和應(yīng)用。

圖1 容量配置與優(yōu)化規(guī)劃研究技術(shù)路線

圖2 聯(lián)合運行控制與智能調(diào)度研究技術(shù)路線

圖3 變速恒頻抽蓄成套設(shè)備研制技術(shù)路線

圖4 示范工程示意圖

結(jié)論

該研究分析了梯級水光蓄互補聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的特征和互補模式，提出了“多時間尺度耦合隨機優(yōu)化與控制”科學(xué)問題和“適應(yīng)復(fù)雜動靜態(tài)工況多時間尺度規(guī)劃”等4個關(guān)鍵技術(shù)問題，圍繞解決科學(xué)技術(shù)問題，闡述了梯級水光蓄互補系統(tǒng)的研究框架和技術(shù)路線，為梯級水光蓄互補發(fā)電技術(shù)研究和相關(guān)工作開展提供部分研究思路。

隨著分布式光伏等新能源的進一步開發(fā)，就近與小水電等常規(guī)能源互補聯(lián)合供電是有效保障地區(qū)電網(wǎng)供電能力、提升分布式能源友好并網(wǎng)水平的重要途徑，希望本文的研究可為未來水光等多能源互補研究提供參考。

引用本文

韓曉言, 丁理杰, 陳剛, 劉俊勇, 林今. 梯級水光蓄互補聯(lián)合發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)與研究展望[J]. 電工技術(shù)學(xué)報, 2020, 35(13): 2711-2722. Han Xiaoyan, Ding Lijie, Chen Gang, Liu Junyong, Lin Jin. Key Technologies and Research Prospects for Cascaded Hydro-Photovoltaic-Pumped Storage Hybrid Power Generation System. Transactions of China Electrotechnical Society, 2020, 35(13): 2711-2722.