王麗萍，劉明浩，唐 勇，王渤權(quán)，李傳剛，趙亞威

(1.華北電力大學(xué)可再生能源學(xué)院，北京 102206；2.國(guó)家電網(wǎng)公司國(guó)家電力調(diào)度控制中心，北京 100031)

0 引 言

節(jié)能調(diào)度是根據(jù)我國(guó)現(xiàn)階段電力行業(yè)電力的供需水平，以及近年來(lái)電網(wǎng)中傳統(tǒng)類型電源發(fā)電能耗高，煤炭緊張，能源浪費(fèi)大等現(xiàn)狀，結(jié)合國(guó)家節(jié)能降耗的目標(biāo)提出的一個(gè)新的發(fā)電優(yōu)化方式[1,2]。節(jié)能調(diào)度以節(jié)能、環(huán)保為目標(biāo)，優(yōu)先利用電網(wǎng)中的可再生能源與清潔能源，從污染和能耗水平綜合考慮，由低到高依次調(diào)配電網(wǎng)中的現(xiàn)有電源，最大程度節(jié)能減排，減少水電站因?yàn)檎{(diào)峰而棄水造成的能源浪費(fèi)，同時(shí)降低煤炭、天然氣等不可再生能源的消耗[3,4]。以降低電力系統(tǒng)運(yùn)行能耗為目標(biāo)的負(fù)荷配置方式，需要提高系統(tǒng)中的水電站對(duì)天然來(lái)水的利用、避免運(yùn)行過(guò)程中因?yàn)檎{(diào)峰等原因所造成的棄水，減少資源浪費(fèi)，對(duì)系統(tǒng)中現(xiàn)有電站的工作容量、檢修容量和備用容量等進(jìn)行合理的優(yōu)化配置，提高水電站發(fā)電量，充分發(fā)揮其調(diào)峰能力。因此，從節(jié)能調(diào)度規(guī)劃的角度來(lái)研究電站備用容量的優(yōu)化配置問(wèn)題，具有一定的研究?jī)r(jià)值。

文獻(xiàn)[5,6]對(duì)國(guó)內(nèi)外事故備用容量配置標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行梳理與分析，從系統(tǒng)頻率響應(yīng)對(duì)備用容量的需求出發(fā)，提出了事故備用容量配置方案的設(shè)計(jì)原則、評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)估方法，給出了建議的指標(biāo)取值范圍，但并不適用于降低能耗、提高資源利用率。文獻(xiàn)[7]在已知火電機(jī)組總出力的前提下，首先針對(duì)等備用原則以及能耗最小原則這兩種節(jié)能調(diào)度下的備用計(jì)劃制定原則進(jìn)行探討，并分別選用備用計(jì)劃和發(fā)電出力的獨(dú)立建模分步優(yōu)化、統(tǒng)一建模聯(lián)合優(yōu)化2種思路,建立備用優(yōu)化決策模型，利用啟發(fā)式動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法優(yōu)化機(jī)組組合降低煤耗，而并未從降低火電發(fā)電量的角度進(jìn)行分析。文獻(xiàn)[8]考慮了出力不可調(diào)的發(fā)電單元和負(fù)荷不確定性等因素，提出了區(qū)域電網(wǎng)備用容量的概率性計(jì)算方法，但未考慮區(qū)域電網(wǎng)向上級(jí)電網(wǎng)提供備用容量的情況。文獻(xiàn)[9,10]加入網(wǎng)絡(luò)約束與負(fù)荷側(cè)備用的優(yōu)化模型與算法，建立了源-網(wǎng)-荷備用的協(xié)同優(yōu)化模型,分析了網(wǎng)-荷備用的協(xié)同機(jī)制。以上對(duì)確定備用容量的模型研究均從單一的系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行角度進(jìn)行研究，而并未考慮不同類型電站在運(yùn)行過(guò)程中的差異。

文獻(xiàn)[11]從廣義備用概念入手，基于電網(wǎng)互動(dòng)運(yùn)行的廣義區(qū)域分析其不確定性因素，結(jié)合用戶需求側(cè)的符合特征，以費(fèi)用最小為目標(biāo)建立模型。文獻(xiàn)[12,13]在優(yōu)化模型中加入機(jī)會(huì)約束，同樣以備用費(fèi)用最小為目標(biāo)，綜合考慮新能源電站出力和負(fù)荷的預(yù)測(cè)偏差、機(jī)組因故障停運(yùn)等不確定因素，建立機(jī)會(huì)約束模型，并采用智能算法進(jìn)行求解。文獻(xiàn)[14]基于“協(xié)調(diào)運(yùn)作”與“統(tǒng)一協(xié)作”兩種模式結(jié)合合作博弈理論對(duì)運(yùn)行備用容量進(jìn)行了確定，以提高備用市場(chǎng)的積極性。文獻(xiàn)[15]提出在電力市場(chǎng)環(huán)境下新的對(duì)于系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的供電中斷標(biāo)準(zhǔn)，基于啟發(fā)式搜索并在此基礎(chǔ)上提出了新的事故備用計(jì)算方法。上述研究成果均針對(duì)電力市場(chǎng)中成本最小經(jīng)濟(jì)效益最大化等目標(biāo)對(duì)備用容量的確定，并未考慮在負(fù)荷優(yōu)化配置中電站的備用容量的確定對(duì)其發(fā)電運(yùn)行中所帶來(lái)的影響。

本文在上述文獻(xiàn)的研究基礎(chǔ)上，針對(duì)因容量配置不合理產(chǎn)生調(diào)峰棄水電量問(wèn)題，建立調(diào)峰棄水電量最小的備用容量?jī)?yōu)化配置模型，并基于等備用原則，結(jié)合啟發(fā)式搜索和步長(zhǎng)加速法對(duì)模型進(jìn)行求解。

1 電站容量組成與電站出力

在電力電量平衡計(jì)算中在電力系統(tǒng)負(fù)荷水平、電站檢修計(jì)劃與發(fā)電量已知的情況下，電站的24 h出力過(guò)程僅與該電站的最大工作容量有關(guān)。電站的最大工作容量表示為：

Ni,max=Ni,裝機(jī)-Ri-Ni,檢修

(1)

式中：Ni,max表示電站i的最大工作容量；Ni,裝機(jī)表示電站i的裝機(jī)容量；Ri表示電站i的備用容量；Ni,檢修表示電站i的檢修容量。

通常水電站參與平衡計(jì)算的順序通過(guò)可用容量日利用小時(shí)法[16]計(jì)算電站日發(fā)電量與最大工作容量的比值由小到大排列，而確定計(jì)算順序之后由逐次切負(fù)荷法[17]或余荷逐次后移法[18]等方法，利用水電站的最大工作容量確定電站的工作位置，再根據(jù)電力電量平衡的電量與電力約束條件迭代計(jì)算，最終確定出力過(guò)程。在利用空閑容量檢修的情況下，水電站的最大工作容量?jī)H與備用容量有關(guān)，數(shù)學(xué)表達(dá)式可表示為：

P水j,h=f(R水j)

(2)

式中：P水j,h表示水電站j在h時(shí)的出力；R水j表示水電站j的備用容量。

所有火電站通常作為一個(gè)整體參與計(jì)算，剩余的系統(tǒng)負(fù)荷為火電站出力，并需要滿足調(diào)峰能力約束[19-21]：

N火調(diào)峰=P火max-P火min

(3)

N火調(diào)峰≤P火max×λ火調(diào)峰

(4)

式中：N火調(diào)峰表示火電站的調(diào)峰容量；P火max、P火min分別表示火電站24 h出力的最大、最小值；λ火調(diào)峰表示火電站調(diào)峰能力。

若不能滿足(4)，則需要水電站在系統(tǒng)負(fù)荷的低谷時(shí)段棄水調(diào)峰來(lái)滿足火電站的調(diào)峰容量約束以及電力系統(tǒng)全天的調(diào)峰容量需求從而導(dǎo)致產(chǎn)生調(diào)峰棄水電量。

2 調(diào)峰棄水電量最小的備用容量?jī)?yōu)化配置模型

2.1 等備用模型

等備用原則：電力系統(tǒng)中參與發(fā)電調(diào)度的在線運(yùn)行電站預(yù)留的備用容量與最大工作容量的比值等于系統(tǒng)總備用容量與電力系統(tǒng)年最大負(fù)荷的比值，所有電站預(yù)留的備用容量之和等于電力系統(tǒng)總備用容量，數(shù)學(xué)表達(dá)式描述為：

(6)

式中：k為系統(tǒng)等備用比例參數(shù)；RD為電力系統(tǒng)的總備用容量需求；Nmax為電力系統(tǒng)年最大負(fù)荷；Ri為電站i的等備用原則下的備用容量；Ni,max為電站i的最大工作容量；n表示能夠承擔(dān)備用容量的電站數(shù)。

根據(jù)我國(guó)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》規(guī)定[22]，備用容量為年最大負(fù)荷的10%或最大機(jī)組容量。同時(shí)，需滿足電力電量平衡約束條件：

電站備用容量的上限約束：

Ri≤Ri,max

(7)

式中：Ri,max表示電站i的備用容量上限。

電力系統(tǒng)總備用容量不得小于系統(tǒng)內(nèi)裝機(jī)最大的機(jī)組的裝機(jī)容量[23]：

RD≥Nmax裝機(jī)

(8)

式中：Nmax裝機(jī) 表示電力系統(tǒng)中裝機(jī)最大的機(jī)組的裝機(jī)容量。

以及各項(xiàng)參數(shù)的非負(fù)約束。

2.2 調(diào)峰棄水電量最小模型

等備用原則下，備用容量分散，能夠保障電力系統(tǒng)安全可靠的穩(wěn)定運(yùn)行，但并不能使電力系統(tǒng)調(diào)峰棄水電量達(dá)到最小，因此當(dāng)系統(tǒng)檢修計(jì)劃已經(jīng)確定的前提下，按調(diào)峰棄水電量最小為原則建立備用容量?jī)?yōu)化配置模型，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

(9)

式中：gi表示電站i的調(diào)峰棄水電量函數(shù)；Pi表示電站i的被系統(tǒng)吸收的出力。

同時(shí)，需滿足的約束條件：

電力平衡約束：

(10)

式中：Nh表示電力系統(tǒng)第h小時(shí)的系統(tǒng)負(fù)荷。

電量平衡約束：

(11)

式中：Ei表示電站i的日發(fā)電量；t表示時(shí)段時(shí)間，h。

出力上下限約束：

Pi,min≤Pi,h≤Pi,max

(12)

式中：Pi,h表示電站i第h小時(shí)的出力；Pi,max、Pi,min分別表示示電站i的出力上、下限。

電站容量約束：

Pi,h+Ri+Ni,檢修≤Ni,裝機(jī)

(13)

3 調(diào)峰棄水電量最小的備用容量?jī)?yōu)化配置模型的求解方法

3.1 水火電站間備用容量?jī)?yōu)化配置原理

電力規(guī)劃調(diào)度部門(mén)為了充分利用部分水電站汛期的天然來(lái)水，出力過(guò)程較枯水期更加平穩(wěn)或按最大工作容量滿發(fā)。此時(shí)，峰荷應(yīng)該由火電站來(lái)承擔(dān)。如果火電調(diào)峰能力不能滿足電力系統(tǒng)的調(diào)峰容量需求，某些電網(wǎng)，特別是水電裝機(jī)比重較大的電網(wǎng)中，汛期會(huì)出現(xiàn)水電站棄水調(diào)峰的現(xiàn)象。

當(dāng)電力系統(tǒng)調(diào)峰棄水電量等于0時(shí)，則：

Nmax-Nmin≤N水調(diào)峰+N火調(diào)峰

(14)

式中：Nmax、Nmin分別表示系統(tǒng)日最大、最小負(fù)荷；N水調(diào)峰表示水電站群的調(diào)峰容量。

當(dāng)電力系統(tǒng)調(diào)峰棄水電量大于0時(shí)，說(shuō)明系統(tǒng)中所有在線運(yùn)行參與調(diào)峰的水、火電站的調(diào)峰容量和小于系統(tǒng)負(fù)荷的峰谷差：

Nmax-Nmin>N水調(diào)峰+N火調(diào)峰

(15)

若調(diào)峰棄水電量最小，則：

min[(Nmax-Nmin)-(N水調(diào)峰+N火調(diào)峰]

(14))

由于承擔(dān)備用容量的電站在電站類型和調(diào)峰能力等方面存在差異，所以從各電站的調(diào)峰能力即電站工作容量能夠提供的調(diào)峰容量的大小為切入點(diǎn)，考慮調(diào)峰棄水電量。從不同電源類型以及其能提供的調(diào)峰容量來(lái)看，具有調(diào)節(jié)性能的水電站調(diào)峰容量為：

N水j,調(diào)峰=P水j,max-P水j,min

(17)

式中：N水j,調(diào)峰、P水j,max、P水j,min分別表示水電站j的調(diào)峰容量、最大、最小出力。

水、火電站群的總調(diào)峰容量分別為：

(18)

N火調(diào)峰=(N火裝機(jī)-R火-N火檢修)×λ火調(diào)峰

(19)

式中：m表示非徑流式水電站數(shù)量；N火裝機(jī)、R火、N火檢修分別表示火電站的裝機(jī)容量、備用容量和檢修容量。

當(dāng)系統(tǒng)調(diào)峰棄水電量不為0時(shí)，水電站j的最大出力根據(jù)逐次切負(fù)荷法以及可用容量日利用小時(shí)法求得，：

P水j,max=N水j,裝機(jī)-R水j-N水j,檢修

(20)

通過(guò)公式(6)的備用容量等式約束，若火電站承擔(dān)的備用容量增加，設(shè)初始步長(zhǎng)為δ，水電站j備用容量相應(yīng)減少δj，存在平衡關(guān)系：

(21)

則水火電站調(diào)峰容量的變化：

N′火調(diào)峰=[N火裝機(jī)-(R火+δ)-N火檢修]×λ火調(diào)峰=

N火調(diào)峰-δ×ε火調(diào)峰

(22)

N′水j,調(diào)峰=N水j,裝機(jī)-(R水j-δj)-N水j,檢修-P水j,min

(23)

則水電站群總調(diào)峰容量為：

(24)

則系統(tǒng)調(diào)峰總量變化為：

ΔN調(diào)峰=(N′水調(diào)峰+N′火調(diào)峰)(N水調(diào)峰+N火調(diào)峰)=

(1-λ火調(diào)峰)×δ

(25)

式中：ΔN調(diào)峰表示電力系統(tǒng)調(diào)峰容量變化。

因?yàn)?<λ火調(diào)峰<1，所以當(dāng)水電站所承擔(dān)的總備用容量減少時(shí)，火電站的備用容量隨之增加，但電力系統(tǒng)總調(diào)峰容量增加，能夠減少水電站的調(diào)峰棄水電量。

3.2 水電站間備用容量?jī)?yōu)化配置的求解思路

相同種類電站之間的備用容量配置的一般處理方法動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法。動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法雖然可以得到最優(yōu)解，但是解的精度受離散點(diǎn)個(gè)數(shù)的限制，離散點(diǎn)的數(shù)量越多，精度越高，計(jì)算時(shí)間越長(zhǎng)，越容易陷入“維數(shù)災(zāi)”。

當(dāng)電力系統(tǒng)存在棄水電量時(shí)，各水電站完全發(fā)揮容量效益，最大限度參與系統(tǒng)調(diào)峰，只要水電站的可用容量不小于該電站的日平均出力，即：

Pavg水j≤N水j,裝機(jī)-N水j,檢修-R水,j

(26)

式中:Pavg水j表示水電站j的日平均出力。

水電站j不會(huì)因?yàn)槌袚?dān)過(guò)多備用容量而造成最大工作容量過(guò)小而產(chǎn)生棄水，在水電站群總備用容量確定的前提下，各水電站承擔(dān)的備用容量對(duì)水電站群調(diào)峰能力和總調(diào)峰容量的影響不大。

所以文本的處理方式為：按照3.1中的求解思路，將各水電站的備用容量根據(jù)水電站群中備用容量變化等比計(jì)算，即：

(27)

式中：R水j、R′水j分別表示按3.1思路水火電站群備用優(yōu)化前、后的水電站j的備用容量；R水、R′水分別表示按3.1思路水火電站群備用優(yōu)化前、后的水電站群總備用容量。

3.3 基于步長(zhǎng)加速法備用容量?jī)?yōu)化配置的求解思路

將各個(gè)電站所得備用容量帶入電力電量平衡計(jì)算中，得到新的調(diào)峰棄水電量結(jié)果。若：

EAB=0

(28)

此時(shí)系統(tǒng)棄水電量為0，參照公式(14)，說(shuō)明火電站因承擔(dān)過(guò)多的備用容量，使得水、火電站的總調(diào)峰容量大于或等于系統(tǒng)負(fù)荷峰谷差，需要減小火電站群的備用容量，增加水電站群承擔(dān)的備用容量。利用步長(zhǎng)加速法進(jìn)行加速搜索，令收縮因子β=-0.33。

δ=|δ|×β

(29)

將δ帶入(22)重新計(jì)算，若：

EAB>0

(30)

參照公式(15)，說(shuō)明水、火電站的總調(diào)峰容量小于系統(tǒng)負(fù)荷峰谷差。此時(shí)，若要減少系統(tǒng)調(diào)峰棄水電量，需要增加火電站群的備用容量，減小水電站群承擔(dān)的備用容量。利用步長(zhǎng)加速法進(jìn)行加速搜索，加速因子α=2。

δ=|δ|×α

(31)

將δ帶入式(20)重新計(jì)算。

迭代終止條件為EAB在誤差ε允許范圍內(nèi)，此時(shí)的水、火電站群的總調(diào)峰容量可以認(rèn)為是恰好等于系統(tǒng)負(fù)荷峰谷差；或水電站群備用容量減小至0；或火電站群備用容量減小至0。

調(diào)峰棄水電量最小的備用容量?jī)?yōu)化配置求解思路如圖1所示。

圖1 調(diào)峰棄水電量最小的備用容量?jī)?yōu)化求解思路Fig.1 Solution of the minimum of peaking abandoned hydropower for the optimal disposition of reserve capacity

4 算例分析

4.1 基本信息

已知國(guó)內(nèi)某區(qū)域電網(wǎng)中五座水電站以及火電站的數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行汛期7、8月典型日24 h的出力計(jì)劃以及備用容量?jī)?yōu)化配置模擬分析，并利用本文所闡述的棄水電量最小的備用容量?jī)?yōu)化配置模型和求解思路進(jìn)行求解，并與等備用原則和傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法進(jìn)行結(jié)果對(duì)比分析。該區(qū)域電網(wǎng)汛期7、8月典型日24 h負(fù)荷預(yù)測(cè)見(jiàn)圖2；水、火電站在汛期不安排檢修，水、火電站的其他基本資料見(jiàn)表1。

分別利用本文所闡述的求解思路(方法1)、等備用原則(方法2)以及動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法(方法3)對(duì)算例進(jìn)行求解計(jì)算。

圖2 汛期7、8月典型日24 h系統(tǒng)負(fù)荷Fig. 2 24 hours system load of flood season typical days in July and August

電站裝機(jī)/MW典型日預(yù)想出力/MW7月8月備用上限/MW調(diào)峰能力/%水電站1390308.86290.9870-水電站2200125.23135.5240-水電站3270191.41198.8060-水電站4150137.68132.2020-水電站5320305.49289.370-火電站4050--100035%

4.2 優(yōu)化結(jié)果與求解時(shí)間分析電網(wǎng)約束分析

通過(guò)表2可以看出，方法1與方法3的計(jì)算結(jié)果相同，7月調(diào)峰棄水電量為0，8月為1 820.35 萬(wàn)kWh，兩個(gè)月的計(jì)算結(jié)果明顯優(yōu)于方法2；但是在求解時(shí)間上，方法1相較于方法2略長(zhǎng)但差距不大，相較于方法3具有明顯優(yōu)勢(shì)。這是因?yàn)閯?dòng)態(tài)規(guī)劃算法需要計(jì)算所有滿足公式(6)的機(jī)組離散點(diǎn)組合的調(diào)峰棄水電量結(jié)果，優(yōu)化迭代計(jì)算需要大量的時(shí)間。而方法2則沒(méi)有優(yōu)化過(guò)程，所以計(jì)算時(shí)間最短。

表2 計(jì)算結(jié)果、計(jì)算時(shí)間對(duì)比Tab.2 Comparison of calculation results and time

方法1是基于方法2為初始解，僅通過(guò)水、火電站群所承擔(dān)備用容量與系統(tǒng)總調(diào)峰容量的關(guān)系，明確了優(yōu)化方向，所以較方法3的計(jì)算時(shí)間有明顯提高。

4.3 水電站群備用容量?jī)?yōu)化過(guò)程分析

在方法1的優(yōu)化過(guò)程中，水電站群的總備用容量是隨著迭代次數(shù)的增加而逐漸減小。將每次根據(jù)新的優(yōu)化步長(zhǎng)所得的水電站群總備用容量和計(jì)算得到的對(duì)應(yīng)的調(diào)峰棄水電量繪制散點(diǎn)圖，如圖3所示。通過(guò)方法1的優(yōu)化，隨著水電站群總備用容量的減小，火電站總備用容量的增加，電力系統(tǒng)的調(diào)峰棄水電量逐漸減小，說(shuō)明了水電站群總備用容量與系統(tǒng)調(diào)峰容量呈正相關(guān)關(guān)系，與調(diào)峰棄水電量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。驗(yàn)證了3.1中的優(yōu)化思路的正確性，即水電站群所承擔(dān)的總備用容量減少時(shí)，火電站的備用容量隨之增加，但電力系統(tǒng)總調(diào)峰容量卻增加，能夠減少調(diào)峰棄水電量。

圖3 方法1水電站群總備用容量?jī)?yōu)化過(guò)程Fig.3 Optimization process of total reserve capacity of hydropower stations in method 1

將方法1中，每次迭代所得的調(diào)峰棄水電量，與所對(duì)應(yīng)的水電站群總備用容量利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法計(jì)算的調(diào)峰棄水電量對(duì)比，如圖4所示。方法1優(yōu)化過(guò)程中，7、8月份分別迭代計(jì)算8次和37次。每次迭代計(jì)算的調(diào)峰棄水電量結(jié)果均大于動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，但相對(duì)誤差均小于1%，當(dāng)優(yōu)化計(jì)算結(jié)束，方法1的相對(duì)誤差等于0。驗(yàn)證了3.2中的優(yōu)化思路的正確性，即水電站群總備用容量確定的前提下，各水電站承擔(dān)的備用容量對(duì)水電站群調(diào)峰能力和總調(diào)峰容量的影響不大。

圖4 方法1迭代相對(duì)誤差Fig.4 Relative error of iterative calculation in method 1

4.4 水、火電站備用容量?jī)?yōu)化結(jié)果分析

根據(jù)表3中7月備用容量?jī)?yōu)化結(jié)果，方法1和方法3中水電站群承擔(dān)的總備用容量分別為18.4和15.61 MW，相差不大，且均小于方法2中的55.4 MW；而方法1與方法2中水電站1、2、3、4均承擔(dān)備用容量且方法1中各水電站備用容量的比值與方法2中相同，這是因?yàn)榉椒?中各水電站的備用容量是以方法2的結(jié)果作為初始解，通過(guò)減小水電站群總備用容量，等比縮小各水電站的備用容量得來(lái)的。方法3中只有水電站2、3、4承擔(dān)備用容量而且主要集中于水電站2，這是因?yàn)?月水電站2的可用容量日利用小時(shí)數(shù)最小，調(diào)峰能力最強(qiáng)，處于系統(tǒng)負(fù)荷的尖峰位置，在滿足電力電量平衡的同時(shí)，其最大工作容量小于可用容量，而其他水電站的工作容量都與可用容量接近，所以，水電站2承擔(dān)大部分備用容量，既滿足電力電量平衡約束，又保證了其他水電站的調(diào)峰能力。與方法1相比，方法3將大部分備用容量集中于一個(gè)水電站，不利于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

根據(jù)表3中8月備用容量?jī)?yōu)化結(jié)果，方法1和方法3中所有水電站均不承擔(dān)備用容量，表明此時(shí)系統(tǒng)調(diào)峰容量已達(dá)到最大值，但系統(tǒng)仍有調(diào)峰棄水電量。由此可見(jiàn)，此情況下，方法1和方法3的備用容量?jī)?yōu)化結(jié)果相同，調(diào)峰棄水電量結(jié)果相同。

表3 水、火電站備用容量?jī)?yōu)化結(jié)果Tab.3 Optimization results of reserve capacity ofhydropower station and thermal power station

綜上所述，方法1與方法3在調(diào)峰棄水電量?jī)?yōu)化結(jié)果相同；水電站群總備用容量相同的情況下，方法1調(diào)峰棄水電量的優(yōu)化結(jié)果略遜與方法3；在計(jì)算時(shí)間上較方法3有較大優(yōu)勢(shì)；方法1的備用容量?jī)?yōu)化配置結(jié)果較方法3備用容量配置更為分散，更為合理。

5 結(jié) 論

通過(guò)本文建立調(diào)峰棄水電量最小的備用容量?jī)?yōu)化配置模型，以及基于等備用原則將啟發(fā)式搜索和步長(zhǎng)加速法相結(jié)合的模型求解思路，能夠有效地通過(guò)對(duì)水、火電站的備用容量的重新分配減小系統(tǒng)的調(diào)峰棄水電量。算例結(jié)果表明：

(1)該模型能夠有效地通過(guò)優(yōu)化水、火電站的備用容量配置減小電力系統(tǒng)調(diào)峰棄水電量，相對(duì)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法在保證精度前提下計(jì)算時(shí)間上有明顯提高，具有一定的可行性和有效性。

(2)在電力系統(tǒng)負(fù)荷水平確定的前提下，水電站群所承擔(dān)備用容量與電力系統(tǒng)的總調(diào)峰容量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與調(diào)峰棄水電量呈正相關(guān)關(guān)系，即水電站群備用容量越小，電力系統(tǒng)的總調(diào)峰容量越大，調(diào)峰棄水電量越小。

(3)在水電站群總備用容量確定，各水電站的可用容量小于日平均出力的前提下，備用容量配置對(duì)電力系統(tǒng)的總調(diào)峰容量和調(diào)峰棄水電量影響不大。

本文提出的調(diào)峰棄水電量最小的備用容量?jī)?yōu)化配置模型以及求解思路可以為電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中備用容量配置提供相應(yīng)參考。但是，推廣至更為復(fù)雜的多類型電源，例如風(fēng)電、光伏、抽水蓄能電站、燃?xì)怆娬镜入娏ο到y(tǒng)，還有待深入探討和研究。

□

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