梯级水电站多模式调度对碳减排效益的对比分析与评估

《Renewable Energy》：Comparative Analysis of Multi-mode Operation for Cascade Hydropower Plants and Assessment of Carbon Reduction Benefits

本文系统比较了梯级水电站合作调度(CSM)、博弈调度(GSM)和独立调度(ISM)三种模式，创新性构建了考虑峰值负荷的多能源互补碳减排模型(MECR-PS)，通过黄河上游LYX-LXW-NN梯级实证揭示：CSM模式碳减排效益最优（较ISM/GSM提升3.5%），不同来水条件下调度策略差异显著，为清洁能源系统优化提供了重要决策依据。

　　

核心发现

本研究揭示了不同调度模式对碳减排效益的影响机制：

(1) 合作调度模式(CSM)相较于独立调度模式(ISM)和博弈调度模式(GSM)，碳减排效益提升3.5%。

(2) 博弈调度模式(GSM)更有利于上游电站，而独立调度模式(ISM)则对下游电站更有利。

(3) 风力发电量与水电站泄流量与碳减排效果呈正相关。

(4) 在高流量条件下，上游采用GSM、中游采用ISM、下游采用CSM时各电站发电量最高；其他条件下，CSM模式始终能实现各电站最高发电量。

结论

本研究提出了一个评估不同调度模式下梯级水电站碳减排贡献的研究框架。首先，基于峰、平、谷时段划分和历史电网运行数据，开发了一种负荷概化方法，旨在捕捉电网负荷的日间变异性和日内调峰需求。其次，构建了包含所提负荷概化的多能源互补碳减排峰值调度模型(MECR-PS)。第三，以LYX、LXW和NN梯级水电站为案例，分析了三种典型调度模式（CSM、GSM、ISM）的运行特性及其碳减排效益。研究结果揭示了调度模式通过改变水电站运行策略，影响其对火电的替代能力和对风电/光伏(VRE)消纳的促进作用，进而决定系统整体碳减排潜力的内在机制。这些发现为全球范围内的梯级水电站优化运行和低碳电力系统建设提供了重要见解。