風(fēng)光水互補(bǔ)系統(tǒng)發(fā)電效益-穩(wěn)定性多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度

張振東，唐海華，覃 暉，羅 斌，周 超，黃瓅瑤

(1.長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430010；2.長(zhǎng)江水利委員會(huì) 互聯(lián)網(wǎng)+智慧水利重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430010；3.華中科技大學(xué) 水電與土木工程學(xué)院，湖北 武漢 430074)

1 研究背景

隨著傳統(tǒng)化石能源的日益枯竭以及使用化石燃料帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)重，風(fēng)電、光電和水電等可再生清潔能源受到了世界各國(guó)的重視[1-2]。風(fēng)電與光電雖然不會(huì)造成環(huán)境污染，但是也存在相應(yīng)的問(wèn)題。風(fēng)電出力與光電出力受自然環(huán)境因素影響，具有顯著的不確定性、隨機(jī)性和間歇性特征，導(dǎo)致能源開(kāi)發(fā)效率不高[3-5]，并且存在接入電網(wǎng)困難、難以控制的問(wèn)題，降低了電能質(zhì)量和可靠性[6-8]?？紤]多能源系統(tǒng)互補(bǔ)運(yùn)行[9-10]是解決上述難題的有效方法之一。

多能源互補(bǔ)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度是一種根據(jù)資源條件與電站發(fā)電特性將各子系統(tǒng)出力打包輸出到電網(wǎng)以滿足終端用電需求的調(diào)度模式[11-13]。典型多能源混合系統(tǒng)有風(fēng)-光互補(bǔ)[14]、水-風(fēng)互補(bǔ)[15-16]、水-光互補(bǔ)[17-18]和風(fēng)-光-水互補(bǔ)[19-21]等綜合能源系統(tǒng)。近幾年，我國(guó)大力支持多能源互補(bǔ)系統(tǒng)的建設(shè)與研究，已在雅礱江、金沙江和黃河上游等地積極開(kāi)始了示范性基地建設(shè)[22-23]。在風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)中，魯婭楠[24]對(duì)風(fēng)電、光電出力和電力負(fù)荷進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并基于此研究了風(fēng)電與光電在智能電網(wǎng)中的協(xié)同調(diào)度，闡明了風(fēng)光互補(bǔ)運(yùn)行相比于各電源獨(dú)立發(fā)電的優(yōu)勢(shì)。Angarita等[25]通過(guò)構(gòu)建最大化風(fēng)電與水電期望效益揭示了水電能源在水風(fēng)互補(bǔ)系統(tǒng)中的重要性。在水光互補(bǔ)系統(tǒng)中，Beluco等[26]通過(guò)對(duì)理想電源可用性函數(shù)進(jìn)行計(jì)算模擬驗(yàn)證了光伏發(fā)電與水力發(fā)電短期互補(bǔ)性可以提升供電穩(wěn)定性的結(jié)論。在風(fēng)光水互補(bǔ)系統(tǒng)中，Zhang等[27]采用copula函數(shù)捕捉風(fēng)電與光電的時(shí)空特征，開(kāi)展了風(fēng)光水混合系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化調(diào)度研究，研究成果對(duì)復(fù)雜多能源系統(tǒng)互補(bǔ)運(yùn)行具有重要指導(dǎo)意義。Han等[28]通過(guò)測(cè)試獨(dú)立系統(tǒng)發(fā)電和聯(lián)合系統(tǒng)發(fā)電出力波動(dòng)性的區(qū)別提出了風(fēng)光水混合能源系統(tǒng)的互補(bǔ)評(píng)價(jià)方法，為電網(wǎng)調(diào)度和聯(lián)合電站供電規(guī)劃提供了參考。Xu等[29]將抽水蓄能電站整合到風(fēng)光水混合系統(tǒng)中分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，研究結(jié)果驗(yàn)證了抽水蓄能電站在穩(wěn)態(tài)和故障情景下集成到混合能源系統(tǒng)中的可行性。Wang等[30]以短期波動(dòng)最小和總發(fā)電量最大構(gòu)建了風(fēng)光水多能互補(bǔ)系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了短期風(fēng)光水出力波動(dòng)與發(fā)電量的矛盾關(guān)系。Ming等[37]以水電與光電發(fā)電量期望最大構(gòu)建了優(yōu)化調(diào)度模型，在模型中考慮了電力負(fù)荷的不確定性，并提出了一個(gè)三層嵌套框架來(lái)求解該模型。Hu等[38]提出了改進(jìn)生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)來(lái)表征風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電的不確定性，并進(jìn)一步完成了風(fēng)光水混合系統(tǒng)的短期優(yōu)化調(diào)度。Yang等[39]分別以系統(tǒng)總發(fā)電量最大和系統(tǒng)出力可靠性最高為目標(biāo)構(gòu)建了兩個(gè)水光互補(bǔ)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型，以隱隨機(jī)調(diào)度方式獲取了水庫(kù)長(zhǎng)期調(diào)度規(guī)則，為混合系統(tǒng)不確定性優(yōu)化調(diào)度提供指導(dǎo)。

綜上所述，風(fēng)光水多能互補(bǔ)系統(tǒng)研究在分析風(fēng)光水清潔能源互補(bǔ)特性與探究不同目標(biāo)函數(shù)之間競(jìng)爭(zhēng)博弈關(guān)系等方面還需進(jìn)一步加強(qiáng)。本文在雅礱江流域風(fēng)光水互補(bǔ)系統(tǒng)示范基地上開(kāi)展研究，構(gòu)建經(jīng)濟(jì)效益與發(fā)電穩(wěn)定性互補(bǔ)調(diào)度模型，分析風(fēng)光水互補(bǔ)特性與調(diào)度方案結(jié)果，解析效益與穩(wěn)定性的競(jìng)爭(zhēng)博弈關(guān)系。

2 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)

本研究在雅礱江流域風(fēng)光水互補(bǔ)先期試點(diǎn)示范基地上進(jìn)行，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。示范基地位于四川省鹽源縣，青藏高原東南緣，雅礱江中下游西岸，川、滇兩省交界處。鹽源縣經(jīng)緯度介于北緯27°06′—28°16′、東經(jīng)100°42′—102°03′之間，全縣幅員面積8398.6 km2。幅員內(nèi)地形地貌以山高、坡陡、谷深、盆地居中為總特征。海拔集中在2500～3000 m之間，最高海拔4393 m，最低海拔1200 m。鹽源縣風(fēng)資源密集區(qū)主要分布在縣城周圍海拔較高的山地上，年平均風(fēng)速在6～8 m/s之間。鹽源縣年平均太陽(yáng)輻射量約6100 MJ/m2，屬于日照高值區(qū)，多年平均日照時(shí)數(shù)約2570 h。

圖1 雅礱江流域風(fēng)光水互補(bǔ)先期示范基地

根據(jù)雅礱江流域風(fēng)光水互補(bǔ)基地規(guī)劃研究分析，且考慮到鹽源縣資源量較為豐富，規(guī)劃風(fēng)光項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好，重點(diǎn)選取鹽源縣場(chǎng)址作為推薦的先期示范項(xiàng)目。選取鹽源縣沃底、大河、阿薩和白烏4個(gè)風(fēng)電場(chǎng)以及扎拉山光電場(chǎng)作為先期接入風(fēng)光電站。

為了表述方便，沃底、大河、阿薩和白烏四個(gè)風(fēng)電場(chǎng)分別用符號(hào)W1、W2、W3和W4表示；扎拉山光電場(chǎng)和官地水電站分別用符號(hào)S1和H1表示。采用研究區(qū)域內(nèi)2011年的數(shù)據(jù)開(kāi)展研究。雅礱江流域風(fēng)光水互補(bǔ)示范基地電站基本信息如表1所示。數(shù)據(jù)來(lái)源于《雅礱江風(fēng)光水互補(bǔ)示范基地先期試點(diǎn)項(xiàng)目建議書》(1)雅礱江流域風(fēng)光水互補(bǔ)清潔能源示范基地規(guī)劃課題組，《雅礱江風(fēng)光水互補(bǔ)示范基地先期試點(diǎn)項(xiàng)目建議書》.2016.和美國(guó)太陽(yáng)能輻射數(shù)據(jù)庫(kù)(https：//maps.nrel.gov/nsrdb-viewer)。W1—W4風(fēng)電場(chǎng)的年平均風(fēng)速分別為6.20、8.10、7.01和6.04 m/s；S1光電場(chǎng)的年平均和最大太陽(yáng)輻射強(qiáng)度分別為659和897 W/m2；H1水電站的年最小、平均和最大徑流分別為365、1122和6751 m3/s。W1～W4、S1和H1電站的規(guī)劃規(guī)?；蜓b機(jī)容量分別為9.15萬(wàn)、6萬(wàn)、8萬(wàn)、9.9萬(wàn)、70萬(wàn)和240萬(wàn)kW。官地水庫(kù)死水位和正常蓄水位分別是1328和1330 m，總庫(kù)容7.6億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容0.284億m3，具有周調(diào)節(jié)性能。

表1 雅礱江流域風(fēng)光水互補(bǔ)示范基地電站基本信息

3 研究方法

3.1 風(fēng)光水多能互補(bǔ)系統(tǒng)出力計(jì)算方法

(1)風(fēng)電出力計(jì)算方法。風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)。風(fēng)速是風(fēng)電出力的主要影響因素之一，其計(jì)算公式[31]如下：

(1)

式中：Nw為風(fēng)電出力，W；ρ為空氣密度，kg/m3；Aw為渦輪機(jī)葉片掃掠面積；Cp為風(fēng)能利用系數(shù)，理想的風(fēng)能利用系數(shù)最大值為0.593，高性能螺旋槳式風(fēng)電機(jī)Cp一般為0.45，阻力型風(fēng)電機(jī)Cp只有0.15左右；v為風(fēng)速，m/s。

(2)光伏發(fā)電出力計(jì)算方法。光伏發(fā)電是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)。太陽(yáng)輻射強(qiáng)度是光電出力的主要影響因素之一，其計(jì)算公式[32]如下：

Ns=nr[1-β(Tc-Tcref)]AsG

(2)

式中：Ns為光電出力，W；nr和β分別為參考組件效率和溫度系數(shù)；Tc和Tcref分別為單元有效溫度和單元參考溫度，℃；As為光伏發(fā)電板面積，m2；G為太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，W/m2。

(3)水電出力計(jì)算方法。水力發(fā)電是將水的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)。徑流是水電出力的主要影響因素之一，其計(jì)算公式[33]如下：

Nh=KQgH

(3)

式中：Nh為水電出力，W；K為綜合出力系數(shù)；Qg為發(fā)電流量，m3/s；H為水頭，m，且H=Zu-Zd-Hl；Zu、Zd和Hl分別是水庫(kù)上、下游水位、水頭損失。

3.2 風(fēng)光水互補(bǔ)系統(tǒng)效益-穩(wěn)定性目標(biāo)函數(shù)風(fēng)光水多能互補(bǔ)系統(tǒng)需要考慮發(fā)電效益與總出力平穩(wěn)性等多方面因素。因此，本研究以互補(bǔ)系統(tǒng)總發(fā)電量最大、互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)出力過(guò)程變異系數(shù)最小為目標(biāo)構(gòu)建風(fēng)光水多能互補(bǔ)系統(tǒng)效益-穩(wěn)定性多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型。

(1)互補(bǔ)系統(tǒng)總發(fā)電量最大?；パa(bǔ)系統(tǒng)總發(fā)電量由風(fēng)電、光電和水電三部分構(gòu)成?；パa(bǔ)系統(tǒng)總發(fā)電量最大目標(biāo)計(jì)算公式如下：

(4)

(5)

式中：E(N)為互補(bǔ)系統(tǒng)總發(fā)電量；N=[N1，N2，…，NT]為互補(bǔ)系統(tǒng)出力過(guò)程；Nt為第t個(gè)時(shí)段的總出力；Nw，i，t為第i個(gè)風(fēng)電場(chǎng)在第t個(gè)時(shí)段的出力；Ns，j，t為第j個(gè)光電場(chǎng)在第t個(gè)時(shí)段的出力；Nh，k，t為第k個(gè)水電站在第t個(gè)時(shí)段的出力；Mw、Ms和Mh分別為互補(bǔ)系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)、光電場(chǎng)和水電站數(shù)目；T和Δt分別為調(diào)度期總時(shí)段數(shù)和單個(gè)時(shí)段小時(shí)數(shù)。

(2)互補(bǔ)系統(tǒng)總出力最平穩(wěn)。本研究以風(fēng)光水多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)出力過(guò)程變異系數(shù)最小為目標(biāo)量化出力平穩(wěn)性，出力變異系數(shù)越小，其平穩(wěn)性越高，計(jì)算公式如下所示：

(6)

3.3 風(fēng)光水互補(bǔ)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型約束條件風(fēng)光水多能互補(bǔ)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型從水電、風(fēng)電和光電三個(gè)方面解析調(diào)度約束條件，具體如下：

(1)水庫(kù)水位約束

(7)

(2)水庫(kù)下泄流量約束

(8)

(3)水庫(kù)出力約束

(9)

(4)水量平衡方程

Vk，t+1=Vk，t+(Ik，t-Qk，t-Evk，t)·Δt

(10)

式中：Vk，t和Vk，t+1分別為第k個(gè)水庫(kù)在第t個(gè)時(shí)段的初末庫(kù)容；Ik，t、Qk，t和Evk，t分別為第k個(gè)水庫(kù)在第t個(gè)時(shí)段的入庫(kù)流量、出庫(kù)流量和蒸發(fā)損失；Δt為時(shí)段時(shí)長(zhǎng)。

(5)切入切出風(fēng)速約束

(11)

(6)光伏發(fā)電板容量約束

(12)

3.4 多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型求解算法本研究采用基于R支配的改進(jìn)飛蛾撲火多目標(biāo)優(yōu)化算法(Improved Multi-objective Moth-flame Optimization Algorithm based on R-domination，R-IMOMFO[34])求解風(fēng)光水多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型，本研究模型屬于低維多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題，將R-IMOMFO算法調(diào)度結(jié)果與快速非支配排序遺傳算法(Non-Dominated Sorted Genetic Algorithm-II，NSGA-II[35])進(jìn)行對(duì)比。2種算法的原理、特點(diǎn)和適用條件如下：

(1)R-IMOMFO通過(guò)R支配(方案集與參考點(diǎn)分布的位置關(guān)系)來(lái)區(qū)分方案集的優(yōu)劣程度，由于參考點(diǎn)是均勻分布的一組點(diǎn)集，因此通過(guò)該算法獲取的調(diào)度方案集分布性更好；改進(jìn)飛蛾撲火優(yōu)化算法克服了算法早熟的缺點(diǎn)，優(yōu)化結(jié)果不易陷入局部最優(yōu)，調(diào)度方案集的收斂性也更好；該算法既適用于低維多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題又適用于高維多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題。

(2)NSGA-II通過(guò)擁擠距離來(lái)篩選同一層方案的優(yōu)劣程度，當(dāng)目標(biāo)維度較高時(shí)，該算法的分布性較差；因此該算法較適合于低維多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題。

4 結(jié)果分析與討論

4.1 風(fēng)光水多能源系統(tǒng)資源互補(bǔ)特性初步分析風(fēng)電、光電和水電出力的主要影響因素分別是風(fēng)速、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和徑流[36]。根據(jù)同一研究區(qū)域內(nèi)風(fēng)、光和水資源的時(shí)間分布規(guī)律，可以分析得出水電出力與風(fēng)電、光電出力在年內(nèi)或日內(nèi)不同時(shí)間尺度上均有一定的互補(bǔ)性。一般而言，在年內(nèi)時(shí)間尺度上，夏季光照充足、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大，汛期來(lái)水豐富、入庫(kù)徑流多，但風(fēng)速較小；冬季太陽(yáng)輻射強(qiáng)度小，枯水期入庫(kù)徑流少，但是風(fēng)速較大。在日內(nèi)時(shí)間尺度上，日間太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大，風(fēng)速較小；夜間無(wú)光但風(fēng)速較大。

以雅礱江流域風(fēng)光水試驗(yàn)基地為例，繪制沃底、大河、阿薩、白烏四個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的平均風(fēng)速和扎拉山光電場(chǎng)的平均太陽(yáng)輻射強(qiáng)度變化曲線，如圖2所示，左圖按年內(nèi)各月平均統(tǒng)計(jì)，右圖按日內(nèi)各小時(shí)統(tǒng)計(jì)。年內(nèi)時(shí)間尺度上，1月至4月屬于強(qiáng)風(fēng)弱光枯水期，風(fēng)電出力與光電、水電出力互補(bǔ)；6月至10月屬于弱風(fēng)強(qiáng)光豐水期，光電、水電出力與風(fēng)電出力互補(bǔ)。日內(nèi)時(shí)間尺度上，19點(diǎn)至次日7點(diǎn)屬于強(qiáng)風(fēng)無(wú)光時(shí)段，9點(diǎn)至15點(diǎn)屬于弱風(fēng)強(qiáng)光時(shí)段，光電與風(fēng)電出力互補(bǔ)。同時(shí)，水電能源具有強(qiáng)大的調(diào)節(jié)能力，在這些時(shí)段中，均可參與互補(bǔ)運(yùn)行。

圖2 風(fēng)光水多能源互補(bǔ)特性分析

4.2 不同多目標(biāo)進(jìn)化算法對(duì)比同時(shí)采用R-IMOMFO[34]和NSGA-II[35]2種多目標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)風(fēng)光水互補(bǔ)系統(tǒng)效益-穩(wěn)定性多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型進(jìn)行求解。在2011年7月8日(弱風(fēng)強(qiáng)光豐水期)上完成案例研究。2個(gè)多目標(biāo)進(jìn)化算法在效益-穩(wěn)定性多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題上的Pareto前沿如圖3所示，結(jié)果分析如下：

圖3 風(fēng)光水多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型Pareto前沿(R-IMOMFO和NSGA-II)

R-IMOMFO算法與NSGA-II算法對(duì)比，在互補(bǔ)系統(tǒng)總發(fā)電量目標(biāo)維度上，前者目標(biāo)范圍是[0.6010，0.6225]億kWh，后者目標(biāo)范圍是[0.6107，0.6219]億kWh；在互補(bǔ)系統(tǒng)出力過(guò)程變異系數(shù)目標(biāo)維度上，前者目標(biāo)范圍是[0.0351，0.0734]，后者目標(biāo)范圍是[0.0482，0.0724]；總體來(lái)看，R-IMOMFO算法比NSGA-II算法收斂性更好，在目標(biāo)維度上的范圍跨度也更優(yōu)，分布性也是前者優(yōu)于后者。在效益-穩(wěn)定性多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題上，發(fā)電量與變異系數(shù)目標(biāo)之間關(guān)系為：總發(fā)電量越大，變異系數(shù)越大，出力過(guò)程平穩(wěn)性越差。

4.3 不同典型方案對(duì)比為了充分分析風(fēng)光水多能互補(bǔ)系統(tǒng)效益-穩(wěn)定性多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型調(diào)度過(guò)程，采用R-IMOMFO算法求解結(jié)果進(jìn)行分析，如表2所示，并選取典型方案1、25和50對(duì)比分析。R-IMOMFO算法在互補(bǔ)系統(tǒng)總發(fā)電量目標(biāo)維度上的范圍是[0.6010，0.6225]億kWh；在互補(bǔ)系統(tǒng)出力過(guò)程變異系數(shù)目標(biāo)維度上的范圍是[0.0351，0.0734]。典型方案25在兩個(gè)目標(biāo)維度上的目標(biāo)值分別為0.6141億kWh和0.0510，是在兩個(gè)目標(biāo)維度上均較優(yōu)的折中方案。

表2 R-IMOMFO算法求解風(fēng)光水互補(bǔ)系統(tǒng)效益-穩(wěn)定性多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型方案集

風(fēng)光水多能互補(bǔ)系統(tǒng)效益-穩(wěn)定性多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型典型方案水位過(guò)程對(duì)比圖和出力過(guò)程對(duì)比圖分別如圖4和圖5所示，關(guān)于多目標(biāo)結(jié)果的分析如下：

圖4 典型方案水位過(guò)程對(duì)比圖

圖5 典型方案出力過(guò)程對(duì)比圖

(1)方案1至方案50，互補(bǔ)系統(tǒng)總發(fā)電量逐漸增加，變異系數(shù)逐漸變大，出力過(guò)程平穩(wěn)性逐漸變差。

(2)各典型方案水位過(guò)程和出力過(guò)程差別主要集中在時(shí)段11至?xí)r段21。方案1是發(fā)電量最小、出力過(guò)程最平穩(wěn)的方案，其在時(shí)段11至?xí)r段16上的平均水位是3個(gè)典型方案中最低的，在時(shí)段17至?xí)r段21上的平均水位是3個(gè)典型方案中最高的，從而使得方案1在時(shí)段11至?xí)r段16的發(fā)電量比其他典型方案小，在時(shí)段17至?xí)r段21的發(fā)電量比其他典型方案大，進(jìn)一步使得整個(gè)出力過(guò)程更平穩(wěn)。典型方案50是發(fā)電量最大、出力過(guò)程最不平穩(wěn)的方案，其在時(shí)段11至?xí)r段16和時(shí)段17至?xí)r段21上的平均水位與方案1正好相反。方案25在時(shí)段11至?xí)r段16和時(shí)段17至?xí)r段21上的平均水位均位于方案1與方案50的上游水位中間，所以方案25是兩個(gè)目標(biāo)維度上均折中的方案。

(3)多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果中，無(wú)論在何種典型方案上，時(shí)段10至?xí)r段15的出力都是整個(gè)過(guò)程的關(guān)鍵時(shí)段。發(fā)電量是否能達(dá)到最大取決于這些時(shí)段出力線能否向上更凸出，出力過(guò)程能否達(dá)到最平穩(wěn)取決于這些時(shí)段出力線能否向下更貼近出力均值線，而各方案兩個(gè)目標(biāo)的變化過(guò)程也在這些時(shí)段出力線的上下波動(dòng)中體現(xiàn)。

從典型方案的出力過(guò)程圖中進(jìn)一步分析，可得出以下關(guān)于出力互補(bǔ)的結(jié)果：(1)時(shí)段16—時(shí)段18是風(fēng)電出力最高的時(shí)段，此時(shí)光伏出力呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，驗(yàn)證了風(fēng)電出力與光電出力在日內(nèi)的互補(bǔ)特性；(2)僅僅依靠風(fēng)電與光電自身的互補(bǔ)特性難以在所有時(shí)段較好平抑出力波動(dòng)，通過(guò)水電能源的調(diào)節(jié)可較好平抑出力波動(dòng)，但是在雅礱江流域風(fēng)光水先期示范基地上難以完美平抑出力波動(dòng)；現(xiàn)階段規(guī)劃光電規(guī)模為70萬(wàn)kW，先期接入水電裝機(jī)容量為240萬(wàn)kW，可以考慮后期接入更大裝機(jī)容量、調(diào)節(jié)能力更強(qiáng)的水電能源。

5 結(jié)論

風(fēng)光水互補(bǔ)系統(tǒng)的發(fā)電效益和穩(wěn)定性對(duì)大力開(kāi)發(fā)風(fēng)電、光電和水電混合能源有重要意義。本研究以雅礱江流域風(fēng)光水互補(bǔ)先期試點(diǎn)示范基地作為研究對(duì)象，以發(fā)電量最大和出力過(guò)程變異系數(shù)最小為目標(biāo)建立發(fā)電效益-穩(wěn)定性多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型，并采用R-IMOMFO優(yōu)化算法進(jìn)行求解，得出以下實(shí)驗(yàn)結(jié)論：(1)互補(bǔ)系統(tǒng)在日內(nèi)時(shí)間尺度上的互補(bǔ)關(guān)系為從夜間到日間再到夜間，光電出力從零逐漸增大再變?yōu)榱悖L(fēng)電出力從大變小再變大，存在日內(nèi)互補(bǔ)關(guān)系，水電能源依靠調(diào)節(jié)能力可有效互補(bǔ)平抑風(fēng)電和光電出力。(2)R-IMOMFO優(yōu)化算法在求解風(fēng)光水發(fā)電效益-穩(wěn)定性多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型問(wèn)題上優(yōu)于NSGA-II算法。(3)在風(fēng)光水互補(bǔ)系統(tǒng)效益-穩(wěn)定性多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果中，目標(biāo)之間的關(guān)系為：總發(fā)電量越大，變異系數(shù)越大，出力過(guò)程平穩(wěn)性越差。(4)為進(jìn)一步平抑風(fēng)光出力，雅礱江流域風(fēng)光水互補(bǔ)示范基地可考慮接入更大裝機(jī)容量、調(diào)節(jié)能力更強(qiáng)的水電能源。