[00928150]亿千瓦级水电消纳和调峰调度方法及软件系统

该项目属于水力发电工程领域。西南地区集中建成了世界上最大规模梯级水电站群和配套超、特高压交直流输电网络，形成了世界上首个水电装机超亿kW的区域电网和两个水电装机超6000万kW省级电网。如何通过大电网平台提高西南水电消纳水平、减少弃水，缓解受送端电网普遍面临的调峰压力，是中国水电调度运行面临的重大挑战。西南水电调度突出难点在于：①干支流梯级水电站群级数多、规模大、时空约束复杂，国内外现有调度理论无法满足其十几座、数十座调度需要，对跨流域跨省跨区域数十座、上百座水电站及其以上规模水电优化求解则更为困难；②西南地区普遍面临水电外送通道不足、本地消纳有限、汛期大小水电相互挤占通道严重，大范围远距离输送受端电网调峰压力加剧和低谷消纳困难；③巨型机组响应多个电网负荷需求极易导致频繁穿越不规则限制运行区，关联和级联紧耦合不连读约束使得快速回避限制区极其困难，成为制约机组和电站安全运行的瓶颈问题；④国内外没有成熟的软件支撑大规模复杂水电系统调度应用。针对上述难点，依托国家杰出青年基金、“863”、企业委托等30多项课题，面向流域梯级、省级/区域电网多层级发电调度，以解决共性理论为基础，以消纳和调峰为主线，从工程实际出发，历经十多年攻关，取得如下创新成果：①提出将精简可行域、正交技术、可变时间尺度和约束贯序满足相耦合的水电系统特征组合降维技术,实现系统时空计算复杂度从指数级到二次和线性级的简化，将水电系统实际应用求解规模首次发展到超百座水电站，可支撑未来数百座乃至更大规模水电优化调度需要，为中国大规模复杂水电系统优化调度奠定了坚实的理论基础；②提出大电网平台下水电消纳和多电网调峰技术，建立逐级并网输电限制下大小水电协调优化方法，首创跨流域跨省消纳和多电网调峰模型及其求解方法，发明直流水电与受端多电源混联同品质电能互济多电网调峰技术，将南网等年平均水能利用率提高了4.5%，云南弃水电量减少8%，华东电网火电发电平均煤耗降低0.29g/kWh；③提出高水头大容量机组不规则多限制区经济安全高效控制技术，实现了正常工况下全部避开限制区，解决了巨型水电站群普遍面临的机组安全经济运行难题；④构建了可满足数百座统调水电站、亿kW级规模多层级水电系统调度自适应软件体系，实现了流域、电站、机组添加即插即用，广泛应用于流域梯级、电网发电调度年、月、旬方式和日前计划。成果引起了国内外广泛关注，第一完成人应邀在美国土木工程学会百年旗舰期刊撰写中国水电系统调度挑战、前沿进展文章；这是该刊首次发表中国大陆学者评述论文。获水力发电科学技术一等奖2项、中国专利奖1项；获发明专利13项、实用新型6项、软件著作权62项。发表期刊论文101篇，ESI高被引论文2篇，他引2075次，其中SCI他引781次。鉴定结论为国际领先水平。成果广泛应用于3个区域电网，4个省级电网，7个水电基地，覆盖中国35%水电装机容量，近3年节水增发和增加水电消纳633亿kWh，创收30.95亿元。