近年来，中国的风电装机容量快速增长，新疆哈密地区作为我国重要的风电基地之一，预计2020年哈密风电场装机容量将达到MW，光伏电站规模达到2000MW；远景2030年风电场总规划容量达到MW，光伏电站规模达到3000MW。由于风力发电具有很强随机性、间歇性、波动性、反调峰性（夜间负荷低谷时往往风力最大）等特点，并且现有风电功率预测技术误差还较大[1]，大规模风电并网给电网调度带来了很大困难，主要体现在系统备用、电力电量平衡、调峰调频、网络安全等方面[2]。电网必须为风电配套足够的调峰调频容量，以保证电网的安全稳定运行和峰谷差调度[3]。另外，哈密—郑州±800kV直流外送工程的火电装机比例达到40%以上，受输电线路容量限制，风、光出力高峰期，弃风弃光现象严重，造成了风光资源的严重浪费，也给风电光伏企业造成了巨大的经济损失。

抽水蓄能电站（以下简称抽蓄电站）是目前最为成熟经济的调峰电源，建设一定规模的抽蓄电站可以有效增加哈郑直流外送工程的调峰能力和电量，减少弃风和弃光，因此需要对配套哈郑直流外送工程的抽蓄蓄能规模进行详细研究。

文章基于哈密—郑州±800kV直流外送工程，构建了抽水蓄能电站和风、光、火电联合运行的优化模型，介绍了抽蓄电站与风、光、火电联合运行的相关规则，并求解了弃风、弃光时产生的电量，对不同规模抽蓄电站规模条件下的电量变化规律进行了总结，可供类似工程参考与借鉴。

1 抽蓄电站与风、光、火电联合优化运行建模

在风、光、火电等电源规模确定的条件下，抽水蓄能运行方式是电力系统调度的核心内容。本文根据抽蓄电站日时序内“先蓄水后发电”的原则，建立抽蓄电站与风、光、火电等电源的联合优化运行模型。目标函数为输变线路输送电量最大；约束条件包括电源参数约束（运行特性、出力上下限、检修时间）、线路容量约束等；边界条件包括电源参数（风光电源可用容量率）等。

1.1 目标函数

以研究输变线路输送总电量最大为目标函数：

式中：MaxE表示输变线路最大输电量；表示风电第i个时段有效出力；表示光伏第i个时段有效出力；表示火电第i个时段有效出力；表示抽蓄电站第i个时段有效出力；△T表示出力时间段长度。

1.2 约束条件

（1）容量约束条件。约束条件包括机组出力上下限约束、线路输送容量约束。电源分为火电、风电、光伏和抽蓄电站，根据不同机组特性考虑相应的检修时间，最后折算成有效容量。约束条件如下：

式中：分别表示风电容量上下限；分别表示光伏容量上下限；分别表示火电有效容量上下限；分别表示抽蓄有效容量上下限；分别表示输电线路输送容量上下限；

（2）火电机组10min级爬坡能力约束。由于风、光电能优先上网，需要考虑风、光电的波动性，为此考虑常规火电机组的10min级爬坡能力约束。根据火电机组运行特性，每隔10min火电机组出力系数变化不超过0.1。

（3）风、光电可用率。风、光电能属于可再生能源，但由于其出力过程的波动性较大，为了保障电网运行安全，当风、光电的出力超过一定范围，电网会限制超出部分上网，这一限制阈值就是风、光电的最大可用容量，最大可用容量与装机容量的比值就作为风、光电源容量的可用率，通常取值50%～60%。

2 抽蓄电站与风、光、火电联合运行规则

2.1 火电运行规则

根据火电机组运行过程中，随着机组出力越大，燃煤效率越高。为保证火电机组经济运行要求，火电机组最低出力系数为0.5；火电机组运行过程中，其爬坡能力按照每10min出力系数变化0.1。日内时段19：00—21：00，火电机组满负荷运行，保证调峰需求。

2.2 风、光电运行规则

风、光资源具有较大的不确定性，为保证电网运行安全，风电与光电上网容量通常占到其装机容量的50%～60%。当风电出力超过其装机容量50%时，此时超出出力部分作为弃风，限制上网发电；当光伏电站出力超过其装机容量50%时，此时超出出力部分作为弃光，限制上网发电。

2.3 抽蓄电站运行规则

抽蓄电站作为调峰填谷的优势电源，在出现弃风弃光时，可以通过抽水工况收集弃风与弃光产生的电量，并将风、光能量转化为水能，存储在水库中；负荷高峰期，可以通过发电工况，将水能转化为电能，为电网提供容量与电量。抽蓄电站运行规则主要受其库容和装机规模控制，为保证抽蓄电站库容最大化利用，其抽水工况与发电工况在时序内选择是关键问题。

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