雅砻江清洁能源基地水风光一体化运行补偿机制研究

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面向2030年前碳达峰、2060年前碳中和这一国家战略需求,大力开展我国大型清洁能源基地一体化运行已经成为实现“双碳”目标的关键。然而,在包含强随机性风光电在内的多类型电源主体参与清洁能源基地一体化运行过程中,以水电为主的灵活性电源为配合风光消纳,其原有的运行方式将发生很大变化,使得不同发电主体间的损益关系更加复杂,清洁能源基地内部各主体利益矛盾愈加突出,如不能及时厘清其间损益关系并制定相应的补偿机制,将很大程度上影响不同类型电源参与一体化运行的积极性。因此,完善清洁能源基地内部多主体损益关系的量化方法,并提出科学的补偿机制至关重要。本文围绕清洁能源基地一体化运行中不同发电主体损益关系突出这一科学问题,以雅砻江下游清洁能源基地为研究对象,在摸清雅砻江下游风、光资源特性的基础上,设置两种水风光运行方案,构建相应的生产调度模型,根据不同水风光运行方案对应模型的计算结果,分析各电源的发电量、发电收益、风光弃电量、风光弃电损失等损益指标的变化,明确清洁能源基地水风光一体化运行中受益方和损失方,提出梯级水电与风光电站间、梯级水电内部各水电站间的效益补偿机制,为清洁能源基地的运行与管理提供科学依据。本文的主要研究内容与成果如下:(1)基于K-means聚类与同步回代法提取了风光典型出力场景。首先,从格林威治平台、Meteonorm商业软件获取雅砻江下游清洁能源基地风、光资源数据,基于此数据分析了风、光资源特性;其次,综合考虑风光电站分布特点、地理纬度等因素,根据各电站风速序列、辐照度序列,将基地内的风电站、光电站分别等效成具有强相关性的6个风电站集群和3个光电站集群;再次,以风、光资源数据为基础,使用风电、光伏功率物理模型对雅砻江下游清洁能源基地各风电、光电集群全年每日24小时的风电、光电功率进行模拟;最后,采用同步回代与K-means聚类相结合的方法对风电、光伏出力场景缩减,得到冬春、夏秋各5个风电、光伏典型出力场景,为生产调度模型的构建提供坚实支撑。(2)量化了清洁能源基地多主体损益关系。首先,设置水风光未互补方案(对照方案)与水风光互补方案,构建相应的生产调度模型;其次,采用粒子群算法对生产调度模型进行求解;最后,通过分析水风光运行方案下各电源的发电量、发电收益、风光弃电量、风光弃电损失等损益指标,系统量化了雅砻江下游清洁能源基地内部各利益主体的损益关系,水风光互补运行后,风光电站四个典型日总收益增加6147.94万元,梯级水电站四个典型日总收益减少1076.69万元,明确划分出一体化运行中风光电站是受益方、梯级水电站是损失方,为清洁能源基地水风光一体化运行补偿机研究制奠定基础。(3)提出了水风光一体化运行补偿机制。首先,制定了清洁能源基地补偿基本原则;其次,阐明了清洁能源基地补偿原理;最后,提出了基于补偿电量贡献值的贡献系数法,定量计算了梯级水电与风光电站间、梯级水电内部各水电站间的效益补偿值,通过补偿,水风光互补运行与水风光未互补运行相比,风光电站四个典型日总收益增加2097.21万元,梯级水电站四个典型日总收益增加2974.05万元,使雅砻江下游清洁能源基地内部各电源的主体利益达到了相对均衡,为实现清洁能源基地各主体利益补偿提供依据。
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