團隊介紹

韓曉言，博士，教授級高工，作為項目負責人主持國家重點研發計劃項目1項，主持和參與省部級、國家電網公司等科技項目20余項，發表學術論文40余篇，出版學術專著2部，任國際大電網委員會CIGRE C4.45中國工作組成員及國家電網公司國內專家工作組組長，獲省部級科技進步獎10余項。

丁理杰，博士，教授級高工，全國青年崗位能手，國家電網公司工程技術專家，主持完成“川藏聯網工程”系統調試，主持和參與省部級課題20余項，發表SCI/EI論文50余篇，申請/授權發明專利50余項，獲省部級科技進步獎5項。

陳剛，博士，高級工程師，國網四川省電力公司優秀技術人才。作為任務負責人承擔國家重點研發計劃項目2項；主持和參與國家電網公司科技項目10余項；參與編寫電力行業標準3項，團體標準和企業標準各1項；發表論文50余篇，其中SCI/EI檢索40篇；申請發明專利40余項，授權15項；獲省部級獎勵3項。

導語

本文總結了近年來可再生能源互補聯合發電的研究現狀，分析了水光互補的特點和模式，提出了梯級水光蓄互補聯合發電面臨的科學問題和關鍵技術。

在此基礎上，從容量配置與優化規劃、聯合運行控制與智能調度、變速恒頻抽蓄成套設備研制以及應用示范四個方面，提出了梯級水光蓄互補聯合發電系統的研究框架，為梯級水光蓄互補發電技術研究和相關工作開展提供了研究思路。

項目研究背景

水電是我國裝機容量最大的可再生能源，是實現多能互補發電的重要紐帶，充分挖掘水電與風電、光伏直接的互補特性，開展與水電相關的互補發電技術研究具有重要的理論和實踐意義。然而，當前研究中主要考慮單個大容量水電站與光伏等新能源的互補，缺乏對梯級水電資源的充分利用。

本文結合國家重點研發計劃項目“分布式光伏與梯級小水電互補聯合發電技術研究及應用示范”，以梯級水光蓄互補聯合發電系統的關鍵技術為研究對象，針對梯級水光蓄互補聯合發電系統的規劃設計、運行控制與智能調度方面的關鍵技術進行了展望，為解決梯級水電和光伏聯合供電及送出問題，實現光伏電站友好接入電網提供了思路。

論文方法及創新點

水光互補模式包括中長期電量資源層面上的互補、短期調度計劃層面上的互補、實時控制層面上快速功率波動的互補。小水電具有天然的季節特性，在豐枯期有不同的互補運行方式，如表1所示。

表1 不同季節梯級水光蓄互補方式

梯級水光蓄互補聯合發電系統面臨的科學問題為多時間尺度耦合隨機優化與控制問題。

關鍵技術包括：1）適應復雜動靜態工況多時間尺度規劃；2）考慮隨機特性的智能調度與優化控制；3）動態運行區間分析與集群控制；4）變速恒頻抽水蓄能成套設備研制。

其中關鍵技術1、2、3分別對中長期電量互補、短期電力互補和實時控制互補三種互補模式，在考慮光伏隨機特性和多時間尺度耦合的情況下實現互補系統的優化控制；關鍵技術4是實現互補的關鍵紐帶之一。

本文分別從容量配置與優化規劃、聯合運行控制與智能調度、變速恒頻抽蓄成套設備研制以及示范應用四個方面開展研究，提出了研究框架和技術路線，如圖1、圖2和圖3所示，最終通過建設梯級水光蓄互補聯合發電系統示范工程實現研究成果的集成和應用。

圖1 容量配置與優化規劃研究技術路線

圖2 聯合運行控制與智能調度研究技術路線

圖3 變速恒頻抽蓄成套設備研制技術路線

圖4 示范工程示意圖

結論

該研究分析了梯級水光蓄互補聯合發電系統的特征和互補模式，提出了“多時間尺度耦合隨機優化與控制”科學問題和“適應復雜動靜態工況多時間尺度規劃”等4個關鍵技術問題，圍繞解決科學技術問題，闡述了梯級水光蓄互補系統的研究框架和技術路線，為梯級水光蓄互補發電技術研究和相關工作開展提供部分研究思路。

隨著分布式光伏等新能源的進一步開發，就近與小水電等常規能源互補聯合供電是有效保障地區電網供電能力、提升分布式能源友好并網水平的重要途徑，希望本文的研究可為未來水光等多能源互補研究提供參考。

引用本文

韓曉言, 丁理杰, 陳剛, 劉俊勇, 林今. 梯級水光蓄互補聯合發電關鍵技術與研究展望[J]. 電工技術學報, 2020, 35(13): 2711-2722. Han Xiaoyan, Ding Lijie, Chen Gang, Liu Junyong, Lin Jin. Key Technologies and Research Prospects for Cascaded Hydro-Photovoltaic-Pumped Storage Hybrid Power Generation System. Transactions of China Electrotechnical Society, 2020, 35(13): 2711-2722.