多主体梯级水电参与日前市场的联盟竞价策略与收益分配

中国河流流域梯级水电众多,且存在同一流域上下游电站所属发电集团不同的情况。由于梯级上下游电站间的耦合关系复杂,当多主体梯级水电分别参与日前市场竞价时,可能会使上下游出清结果不匹配,导致水电收益降低、弃水增加。通过联盟竞价,联盟体充分考虑上下游电站的水力耦合关系,提交相匹配的投标决策,能够提高梯级水电参与日前市场的收益,减少弃水流量。为此,文中提出了梯级联盟投标策略优化模型,将梯级联盟最优投标和日前市场优化出清分别作为模型的上、下层,再利用KKT（karush-kuhn-tucker）条件和对偶理论将双层模型化为单层混合整数线性规划模型;采用沙普利值（shapley value）方法对多主体梯级水电的联盟竞价收益进行分配;通过算例仿真验证了该模型的有效性和合理性。     

浅议流域梯级电站集中控制

流域梯级电站集中控制的目的就是实现流域水资源利用的最大化,这就需要开发建设流域梯级各电站多系统组成的集中控制系统,实现对流域梯级各电站的遥控、遥调、遥信、遥视功能。文章论述了流域梯级电站实行集中控制的意义及产生的社会效益和经济效益,结合黄河水电公司集控中心梯调自动化系统的实际,指出了黄河水电公司今后工作目标——实现各梯级电站无人值班(少人值守)的运行模式,并提出黄河水电公司实现各梯级电站集中控制的建议。     

雅砻江–金沙江–长江梯级水电站群联合调度图研究

水库调度图是水库运行的重要指导工具,现有研究主要集中在单库调度图或单梯级联合调度图,针对多子梯级水电站群联合调度图研究较少。本文围绕雅砻江–金沙江–长江梯级水电站群联合调度问题,考虑以子梯级龙头电站作为各子梯级调控主导电站,结合二滩、溪洛渡、向家坝和三峡水电站单库调度图,以"龙头电站水位-梯级总出力"形式编制形成各子梯级初步调度图;在此基础上,结合水库蓄放水判别系数K值的梯级出力分配方式,提出基于联合调度图的梯级电站模拟调度规则,以子梯级和整个流域梯级水电系统多年平均发电量最大为目标,建立梯级水电站群联合调度图优化模型,采用自适应离散微分逐步优化算法进行模型求解,获得雅砻江-金沙江-长江梯级水电站群最优的联合调度图,并进行整个流域水电站群联合调度模拟。计算结果表明,该联合调度图可以在兼顾各子梯级保证出力的同时,有效增加整个流域水电系统的总发电效益。     

梯级水电站代理竞价模型及均衡求解

目前,我国普遍存在同一流域梯级水电站投资主体不统一的现象,当代表各自投资主体利益的梯级水电站单独参加竞争性电力交易时,会导致梯级水电资源配置的低效性。针对这一问题,提出一种有利于实现市场环境下梯级水电资源有效配置的代理机制。当市场规则允许时,属于不同投资主体的梯级水电站将自发地采用代理机制参与市场竞争。首先,运用机制设计理论对梯级水电站代理机制进行了初步设计;其次,建立基于供给函数的梯级水电代理竞价模型,并应用逐次逼近法和粒子群算法求解市场均衡状态;最后,通过算例对梯级水电站代理商参与日前市场的均衡状态进行模拟。所提出的模型和算法在梯级水电参与市场竞争的研究方面具有参考价值。     

水电富集电网大规模水电站群短期实用化调度方法

超大规模水电站群优化调度"维数灾"和结果实用性问题是水电和电网运行面临的重大理论和实践难题。该文以我国西南水电富集电网百座级水电系统为工程背景,提出考虑调度特征降维的水电短期实用化调度方法。结合系统层级、空间属性、任务要求、计划特殊性等调度特征进行水电站分类分组降维求解,提出基于调峰响应的弃水修正策略和低谷时段负荷均衡削减策略,实现固定调度方式电站的校核分析与出力调整;针对中小流域梯级水电站,以总出力过程为控制条件,以总耗水最小为目标,优化梯级电站间负荷分配;针对大型流域梯级和主要水电站,构建调峰调度模型,提出平衡电站等负荷率调度方法,实现系统调峰响应和全时段负荷平衡。通过云南电网162座水电站日前计划编制实例验证,该方法能够快速给出合理的水电调度结果,满足电网实际运行的时效性和实用性要求。     

跨省互联水电站群长期多目标联合优化调度

西南特高压直流水电与受端电网梯级水电构成了非常复杂的跨省互联水电系统,面临新的复杂协调优化问题。为此,以溪—浙直流水电输送工程为背景,提出一种跨省互联水电站群多目标联合优化调度方法。该方法建立了发电量最大和枯期典型日峰谷差率最小的多目标优化模型,并引入目标转换策略将原问题分解为多个不同峰谷差率约束的子问题;在求解过程中,根据流域间水文特性和调节性能差异实现电站分组和汛枯期分阶段协调优化,提出基于负荷重构的直流约束处理策略,并与逐步优化、动态规划逐次逼近混合搜索算法相结合,实现模型高效求解。仿真调度实例表明,所提方法可充分利用送受两端水文和发电特性差异,有效满足电网长期电量和短期调峰需求。     

兼顾激励相容的水电富集电网中长期电力市场交易模型

针对我国水电富集地区梯级电站上下游中标电量与发电水量不匹配导致弃水和违约等问题，借鉴巴西电力市场中长期交易模式，提出兼顾激励相容的水电富集电网中长期交易模型。该模型以个体发电效益最大和电网侧购电成本最小作为激励相容的双重目标。首先以最小出力最大为目标对水电站群进行优化调度，所得各水电站每月发电量定义为其该月保证电量，并将保证电量拆分成基础电量、省内电量和西电东送电量。然后建立各级市场交易方法，基础电量按相似来水频率的历年平均电价收购，省内电量参与两轮拍卖，西电东送电量按剩余电量比重排序依次收购，采用强化学习确定各发电商份额和电价。最后利用改进的电量再分配机制对联盟内各水电站实发电量进行再分配。云南省5个流域52座电站群实例结果表明，所提模型能有效缓解当前梯级上下游电站弃水和违约等问题，促进了水电市场合理竞争和水资源充分利用。     

多运营主体梯级水电站参与的日前市场出清模型

中国普遍存在梯级水电上、下游电站隶属不同运营主体的现象,各电站独立参与现货市场竞价时,调节性能欠佳的下游电站可发电量由上游电站中标电量决定,面临中标电量与实发电量匹配失衡的问题,导致交易结果难以执行,不利于市场稳定和水电资源利用。为此,文中研究了多运营主体流域梯级水电站参与的日前市场出清模型,下游电站作为价格接受者,无需申报电量,其电量通过上、下游电站水力耦合关系,表示为关于上游电站申报电量的线性函数,嵌入日前出清优化模型,实现上、下游电站联合出清。重点探讨上、下游电站之间水流时滞对下游电站运行的影响,并在日前市场出清中予以考虑。最后,以包含6家发电商和8家购电商的系统为例,模拟日前市场竞价场景,结果表明:该出清模型能有效缓解下游电站独立参与电力市场面临的发电量匹配失衡问题。     

梯级水光互补系统最大化可消纳电量期望短期优化调度模型

充分发挥流域梯级水电的调节作用，实现梯级水光系统的互补联合发电是促进清洁能源消纳的重要途径。文中考虑光伏出力不确定性，以整体可消纳电量期望最大为目标，提出了梯级水光互补系统的短期优化调度模型。该模型以机组为最小调度单位，精细化建模了电站约束、机组约束以及电网约束，通过梯级负荷在电站和时段间的合理调配，挖掘梯级水电的电网供电支撑和光伏互补协调双重作用，提升互补系统整体消纳水平。模型求解方面，采用分段线性逼近、引入0-1整数变量、发电水头离散等线性化方法和建模技巧处理模型中的非线性约束，将原模型转换为混合整数线性规划问题，并在Java环境中采用CPLEX工具实现求解。最后，以参考中国西南地区某流域梯级的4个水电站15台机组以及2个光伏群构建的互补系统为例，验证了所提模型和求解方法的有效性。     

考虑备用情况下的梯级水电站竞价策略研究

采用科学合理的竞价策略是赢得市场先机的重要先决条件。该文在考虑备用调用不确定性及梯级水电水力约束的基础上,以梯级水电站整体期望收入最大化为目标构建了梯级水电竞价策略模型,引入粒子群算法作为模型求解算法,并以四川省大渡河流域上的瀑布沟、深溪沟梯级水电站为算例,采用该文提出的模型算法进行验证,结果表明：承担备用任务的梯级水电在竞价过程中,受梯级水力约束的影响,梯级电站申报量最值与市场价格峰值出现时刻并不同步,但整体上市场价格高时较市场价格低时申报量更高;运用该文构建的模型能得到合理的优化调度竞价结果,能充分发挥上游电站的调节能力和下游电站的发电潜力,最大限度地挖掘梯级电站联合运行所产生的效益,在考虑备用调用不确定性下梯级期望总收入为2 469万元。     

基于改进蚁群算法的梯级水电站优化调度及竞价研究

针对电力市场中竞价制度和梯级水电站的特点,提出把梯级水电站作为一个发电实体在电力市场中统一竞价,并整体安排各级水电站的生产调度运行。考虑多个约束条件,建立了一个合理的梯级水电站调度模型。提出引用Metropolis判据改进蚁群算法,修正了蚁群算法在复杂多维问题中的停滞问题,并用此算法求解调度模型。通过对松江河梯级水电站进行实例仿真,验证了改进后的蚁群算法的准确性,并指出了该调度模型的优点与不足。     

电力市场中梯级水电站组合交易策略研究

电力市场中梯级水电站担负着系统调峰、备用等功能,由于梯级水电站受到丰水、枯水季节变化,自身发电效率降低,进而影响其在市场中的交易.针对梯级水电站自身入库径流随机性,汛期需要兼顾防洪、发电、航运等等不确定因素以及市场中的电价波动等等特点,提出把梯级水电站交易方式按照时间先后尺度分为上下两层,每层采用序贯决策中的Markov决策,把梯级水电站的在电力市场中的交易过程描述为多时间尺度的Markov动态决策,以构建梯级水电站在市场中交易的序贯决策模型.根据系统负荷需求与梯级自身发电容量限制,采用随机动态规划算法优化各层的交易决策变量、梯级各电站出力过程,以实现梯级水电站期望收益最大目标.实例表明该方法具有很好的实用价值.     

梯级电站聚合降维发电补偿效益分配机制

针对数量较多的梯级水电站,本文以运营管辖关系、上下游关系、调节性能和联调关系为原则,将电站聚合降维成少量主体,考虑梯级所有主体（电站）投产并开展联合调度的合作组合形式,以梯级主体（电站）多年平均发电量最大为目标,建模求解主体发电效益,基于合作博弈理论和“综合赋权”思想,分配主体间和主体内部电站间补偿效益,形成相应的效益分配机制。工程应用实例表明,本文通过对电站聚合降维,有效减少了模型数量,提升了计算效率,更重要的是合理量化和分配了主体、电站间的发电补偿效益,对于协调不同主体、电站共同参与梯级联合调度具有重要意义。     

基于目标级联的分布式交易模型的虚拟电厂运行优化策略

过去相关文献主要集中考虑虚拟电厂的经济运行。弃风弃光现象在实际操作中不可避免,不利于新能源的消纳。配电网作为传统交易模式下的运营主体,兼顾电网调度和经济交易管理的双重角色,为减少重要商业信息的传递并促进新能源消纳,提出了一种结合目标级联法求解的分布式交易模型。首先,建立差异性价格模型并据此建立集中交易模型,利用拉格朗日分解法将配电网运营商与各虚拟电厂运营商之间的耦合变量约束引入集中交易模型,建立分布式交易模型,并采用目标级联法进行求解。在减少弃风和弃光现象的同时,减少信息传递并提高安全性。最后,在69节点测试系统中验证了提出方法的有效性和实用性。     

基于遗传算法的梯级小水电优化运行研究

优化调度是一个典型的多阶段决策过程 ,其目的是以梯级电站在调度周期内发电量最大为目标 ,在保证大坝安全的前提下确定水库的最优放水决策。介绍采用浮点数编码的遗传算法对浙江安地水库梯级电站进行优化计算 ,通过和常规调度结果比较 ,说明了该算法的有效性及优化运行的优越性     

考虑日内来水不确定和电网断面约束的梯级水电日前调度

日内来水的不确定性和传输通道断面约束是影响大容量梯级水电日前调度计划制定的重要因素。为提高日前调度对不同来水情景的适应性,首先在日均径流预测基础上,结合历史数据分析与概率分布拟合获取日内来水量的概率密度函数,通过准确刻画各时段来水规律,建立不同情景下的梯级发电量偏差来反映各时刻来水的不确定性。其次,在模型断面约束中引入模糊变量,并通过离线仿真将断面约束转化为发电机有功出力约束。针对含梯级电站发电量偏差的日前优化调度模型,采用多核并行动态规划算法进行求解,保证求解的收敛性及求解效率。最后,以西南地区某梯级水电站接入IEEE 39节点系统为例,验证了所提算法的合理性和可行性,所得调度计划在4种典型来水场景下均未出现水位及断面功率越限。     

基于电网安全稳定运行前提下的梯级水电站优化调度新探讨

优先和大力发展水电是调整能源结构和可持续性发展的重要措施之一,梯级水电站由于其经济效益显著受到极大的关注。随着水力资源的不断开发,电网结构日益复杂,水电关系必将越来越密切,就梯级水电站的优化调度问题,立足于电网稳定安全,提出了先电网优化再水库调度优化的调度方式。基于四川南充电网梯级水电站,通过PSASP系统进行了不同电网运行方式下的潮流计算,较好地验证了这一方案的提出。     

基于梯级水电和高载能负荷功率变化主动响应能力的风光容量优化配置

为有效解决高比例风光消纳问题,提出一种基于梯级水电与高载能负荷功率变化主动响应能力的风光容量优化配置方法。设计高载能负荷配合梯级水电平抑风光出力波动的协调框架;通过刻画基于水头变化的不同时刻间梯级水电的功率调节规律以及基于生产过程的冶炼类高载能负荷功率调节特性,构建考虑系统调节能力约束的风光容量最优配置模型,以风光电站投资建设成本、水火电站运行成本、高载能负荷调度成本以及弃风弃光惩罚成本最低为目标确定风光装机容量。湖南某地区仿真结果表明,所提方法能够更好地应对净负荷功率波动,增加风光并网容量。     

温州电网梯级水电站优化调度实践

建立由温州电网属下的梯级水电站群优化调度的数学模型,采用基于浮点数编码的改进遗传算法对该模型进行了优化计算,该算法设计编程简单,计算量小,收敛速度快.利用三插溪水库的入库径流实测值进行了仿真实验,实验结果表明优化调度比常规调度经济效益超过5%,说明了遗传算法用于梯级水电站群优化调度既可行又有效.