考虑机组禁运区约束的水电站调节灵活性精准评估与负荷优化分配研究

这篇研究创新性地提出基于机组层面的负荷备用容量(LRC)计算方法，通过精确量化水电站(HPP)调节灵活性(AF)，构建了考虑柔性裕度约束的负荷优化分配模型。研究解决了传统厂级计算方法忽略禁运区导致的灵活性高估问题，并通过乌江流域东风电站案例验证了该方法能减少30%机组启停次数，为风光水互补系统提供重要技术支撑。

　　

研究亮点

• 创新性提出考虑复杂禁运区的机组级调节灵活性精准评估方法，解决了传统厂级计算高估不确定负荷吸收能力的问题

• 开发了融合柔性裕度约束的优化框架，通过嵌套动态规划(DP)算法实现经济性与运行灵活性的双重保障

精确评估水电站调节灵活性

负荷备用容量(LRC)包含上调节容量(ULRC)和下调节容量(DLRC)。传统厂级计算方法粗糙，将装机容量与当前负荷差值简单作为备用，忽略了禁运区导致的出力不连续特性。如图3所示，当运行机组数较少时，这种算法会显著高估真实调节能力。

案例电站基本信息

乌江流域梯级水电系统包含洪家渡、东风等11座电站(总装机911万千瓦)，占贵州省调峰水电容量的67%。如图6所示，东风电站装有3台混流式机组(单机190MW)和1台可逆式机组(250MW)，其机组#4存在[0,80]MW的禁运区。

调节灵活性精准评估结果

图8显示典型日负荷曲线下，受机组禁运区约束的可行出力区(FOZ)呈现明显不连续特征。历史运行策略中持续运行的#4机组，导致全厂始终存在[0,80]MW禁运带。研究发现：增加运行机组数不仅能扩展出力上下限，还能通过"出力带拼接"消除部分禁运区。

结论

本研究通过机组级LRC计算实现了HPP调节灵活性的精准量化，所建优化模型使启停次数减少近30%。就像"精密齿轮组"般，该方法通过精确匹配机组特性与负荷需求，为高比例新能源电网提供了可靠的灵活性支撑方案。