基于天气分型的区域风光出力互补规律评价与并网容量优化方法

作     者：张璟 万皓 高洁 朱非林 卢鹏 刘为锋 徐斌 樊宇堃 钟平安 ZHANG Jing;WAN Hao;GAO Jie;ZHU Feilin;LU Peng;LIU Weifeng;XU Bin;FAN Yukun;ZHONG Pingan

作者机构：河海大学水文水资源学院江苏南京210098 水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心江苏南京210012 水电水利规划设计总院北京100120 中国电建昆明勘测设计研究院有限公司云南昆明650051 水利部水利水电规划设计总院北京100120 

出 版 物：《水利水电技术(中英文)》 (Water Resources and Hydropower Engineering)

年 卷 期：2025年第56卷第5期

页      面：111-122页

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：中国电力建设股份有限公司科技项目(DJ-ZDXM-2022-10) 中央高校基本科研业务费专项资金资助(B240201123) 国家自然科学基金(52009029) 

主　　题：风光出力互补特性 天气分型 风光并网容量比例优化 K-means聚类 蛇鹫优化算法 影响因素 

摘      要：【目的】风光互补发电存在波动性和间歇性,给系统运行的稳定性和效率带来巨大挑战。现有研究多单一分析风光出力或容量配置,缺乏基于天气分型的综合风光出力互补规律评价与并网容量优化的研究。【方法】针对此问题,研究基于青海省2020年气象数据,计算并归一化处理风光出力并构建风光出力矩阵。采用K-means算法划分天气类型,通过波动互补率和爬坡互补率指标,分别从波动性和爬坡性两个方面评估不同天气类型下的风光出力互补特性。此外,从多个时间尺度对区域的逐日、逐月风光互补特性开展定量评价。最后,建立风光并网容量比例优化模型,采用蛇鹫优化算法和枚举法相互参证的方式对波动互补率和爬坡互补率进行优化,以确定最佳风光并网容量比例。【结果】结果表明:(1)青海地区的风光出力季节差异显著,夏秋季节两者之间具有良好的互补性,可以形成有效的互补发电系统。(2)不同天气类型对风光互补性影响显著,晴朗天气下风光互补性较弱,多云或突变天气下互补性相对较强。(3)所有天气类型的爬坡互补率均值为20.74%,远高于波动互补率的均值1.84%,表明风光联合出力可以有效降低出力爬坡率,增强系统的可靠性。(4)不同天气类型下,优化风光并网容量比例可以最大化互补率指标,实现最佳互补效果。【结论】研究结果能够有效揭示不同天气类型下的风光出力互补特性,并确定最佳风光并网容量比例,为风光互补发电系统的规划、建设和运行提供科学依据。