考虑水流滞时的短期水电调度与旋转备用容量配置及执行的随机优化方法

本文提出了一种融合水流滞时（water delay time）与旋转备用容量（spinning reserve capacity）配置的短期水电随机优化框架。针对多区域电网（multiple regional grids）功率平衡需求的不确定性与水电站上下行灵活性差异，通过拉格朗日对偶（Lagrangian duality）和凸包理论（convex hull theory）实现非线性约束线性化，计算效率较传统方法提升96%，为清洁能源转型中的水电灵活调度提供了创新解决方案。

　　

Highlight亮点方法

旋转备用容量配置与执行方法

随着风电、光伏等可再生能源并网规模扩大，电力系统需配置旋转备用容量（spinning reserve capacity）应对不确定性。本研究提出多区域电网的备用容量分配方法，考虑各电网功率平衡需求差异及水电站上下行灵活性（upward/downward flexibility）的时空异质性，建立水电站响应机制。

融合水流滞时的水电随机优化模型

构建以发电效益最大化为目标的短期调度模型，整合水流滞时（water delay time）导致的复杂水力时空耦合关系。模型涵盖常规运行约束、多电网备用容量分配约束（Eqs. 3,15-19）及响应过程随机约束（Eqs. 27-31），通过场景模拟捕捉风电/光伏出力波动。

求解方法

针对模型高维非线性特性，采用凸包理论（convex hull theory）线性化非凸约束，结合拉格朗日对偶（Lagrangian duality）将原问题转化为混合整数二次规划（MIQP）问题，显著提升求解效率。

工程背景

以中国贵州4座梯级水电站和2个区域电网为案例，验证方法在96%计算效率提升下的工程适用性。敏感性分析表明，所提方法能有效平衡发电效益与备用容量安全执行。

结论

本方法通过量化水流滞时与多电网随机需求的交互影响，为清洁能源主导的电力系统提供了可靠的水电灵活性调度方案，其MIQP求解框架具有显著工程应用价值。