Multi-time-scale Collaborative Optimization Strategy for Shared Storage Capacity Considering Coupling of Hydro-Electric Risk

ZHOU Sheng; PENG Lizhuo; REN Jiaorong; GAO Qiang; YANG Li; LIN Zhenzhi

doi:10.7500/AEPS20240717008

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Multi-time-scale Collaborative Optimization Strategy for Shared Storage Capacity Considering Coupling of Hydro-Electric Risk

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Multi-time-scale Collaborative Optimization Strategy for Shared Storage Capacity Considering Coupling of Hydro-Electric Risk
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 10, Pages: 154-164(2025)
- 作者机构：
  
  1.浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027
  2.国网浙江省电力有限公司宁波供电公司，浙江省宁波市 315121
  3.国网浙江省电力有限公司，浙江省杭州市 310007
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(U2166206);State Grid Zhejiang Electric Power Co., Ltd(B311NB23000C)
- DOI：10.7500/AEPS20240717008
  CLC：
- Received：17 July 2024，
  
  Revised：2024-12-27，
  
  Published Online：11 February 2025，
  
  Published：25 May 2025
- 稿件说明：
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周升,彭里卓,任娇蓉等.考虑水-电风险耦合的共享库容多时间尺度协同优化策略[J].电力系统自动化,2025,49(10):154-164.

ZHOU Sheng,PENG Lizhuo,REN Jiaorong,et al.Multi-time-scale Collaborative Optimization Strategy for Shared Storage Capacity Considering Coupling of Hydro-Electric Risk[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(10):154-164.
周升,彭里卓,任娇蓉等.考虑水-电风险耦合的共享库容多时间尺度协同优化策略[J].电力系统自动化,2025,49(10):154-164. DOI： 10.7500/AEPS20240717008.

ZHOU Sheng,PENG Lizhuo,REN Jiaorong,et al.Multi-time-scale Collaborative Optimization Strategy for Shared Storage Capacity Considering Coupling of Hydro-Electric Risk[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(10):154-164. DOI： 10.7500/AEPS20240717008.

摘要

近年来频发的极端天气加剧了水电富集型虚拟电厂(HEVPP)的水位控制和调度运行的风险。首先，为提升HEVPP多时间尺度的风险应对能力，提出一种考虑水-电风险耦合的HEVPP共享库容优化运行模型。其中，上层模型构建了考虑来水量不确定性的跨月滚动优化模型，将年度运行计划分解得到月末水位指导边界和月度电量计划；下层模型提出了基于备用容量联合机会约束的HEVPP整体风险刻画方法，构建了考虑水-电运行偏差的月内出力和备用模型，形成了考虑共享库容月末水位衔接的HEVPP双层优化模型，以应对滚动周期内潜在的水-电风险。然后，提出了基于风险分摊原则的下层模型月内共享库容备用联合机会约束转化方法，实现了HEVPP水-电运行约束的有效解耦。最后，以中国浙江省丽水市某HEVPP为例进行算例分析。结果表明，通过滚动优化HEVPP运行计划，能够有效应对多时间尺度的水-电耦合风险，所提备用容量分配方式能够提升内部各水电站的水位控制能力和经济效益。

Abstract

Frequent extreme weather events in recent years have increased the risk of water level control and dispatching operation in the hydropower enriched virtual power plant (HEVPP). First

to enhance the risk response ability of HEVPP on multiple time scales

an optimal operation model of HEVPP shared storage capacity considering the coupling of hydro-electric risk is proposed. Among them

the upper-layer model constructs a cross-month rolling optimization model considering the uncertainty of incoming water volume

and decomposes the annual operation plan to obtain the end-of-month water level guidance boundary and monthly electricity plan. The lower-layer model proposes an overall risk description method for HEVPP based on the joint chance constraints of reserve capacity

constructs a monthly output and reserve model considering the deviation of hydro-electric operation

and forms a two-layer optimal model of HEVPP considering the end-of-month water level connection of shared storage capacity to deal with the potential hydro-electric risk during the rolling cycle. Then

based on the principle of risk sharing

a joint opportunity constraint transformation method for the monthly shared storage capacity in the lower-layer model is proposed

achieving the effective decoupling of HEVPP hydro-electric operation constraints. Finally

taking an HEVPP in Lishui City

Zhejiang Province

China as a case for numerical analysis. The results show that

through rolling optimization of HEVPP operation plan

the multi-time-scale coupling of hydro-electric risk can be effectively dealt with

and the proposed reserve capacity allocation method can improve the water level control capability and economic benefits of each internal hydropower station.

关键词

Keywords

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