基于深度强化学习的水-光-蓄互补系统智能调度研究.pdf

摘要

随着能源革命与转型的持续推进，以风电与光伏为代表的可再生能源得到了

快速的发展与广泛的应用。虽然可再生能源能够在一定程度上缓解了对传统化石

能源的消耗，促进了“碳达峰、碳中和”的进程，但是其间隙性、随机性与波动性

降低了电力系统的安全稳定裕度，加剧了电网的调控难度，增添了对其消纳的压力。

多能互补是将多种具有互补特性的能源集成为一个整体使其对外具有高效的能源

利用率、持续的供电可靠性与最优的运行经济性。针对水-光-蓄多能互补系统的智

能调度控制及应用问题，本文在国家重点研发计划项目《分布式光伏与梯级小水电

互补联合发电技术研究及应用示范》（2018YFB0905200）的支持与引导下，通过理

论分析和仿真验证系统深入地研究了水-光-蓄互补系统的并网经济性、电压合格率

以及小信号稳定等关键问题，主要完成的研究工作如下：

1）光伏-抽水蓄能互补系统智能调度研究。在电力市场环境中考虑经济性与稳

定性的集中式光伏-抽蓄互补系统的调度运行，该调度策略以抽水蓄能电站的经济

收益最大和联络线功率波动惩罚最小为优化目标，以抽水蓄能的有功充放电量为

优化对象，考虑光伏出力、实时电价与负荷等多重不确定性，采用深度确定性策略

梯度算法求解一种实时优化运行策略以最大化光伏-抽水蓄能系统的经济收益和

最小化联络线功率波动。

2）配电网中水-光-蓄互补系统的联合调度研究。在配电网环境中考虑电能质

量与主配功率交互平稳的分布式光伏-小水电-抽蓄互补系统的调度运行，该调度

策略以水-光-蓄配电网联络线传输功率波动和节点电压波动最小为研究目标，以

小水电的出力和抽水蓄能的有功充放电量为优化对象，考虑光伏出力与负荷的不

确定性，采用改进的深度确定性策略梯度算法求解一种实时优化运行策略以最小

化水-光-蓄配电网联络线传输功率波动和节点电压波动。

3）大电网中水-光-蓄互补系统小信号稳定控制研究。该调度策略以抑制水-光

-蓄大电网的功率振荡为研究目标，以变速恒频抽水蓄能网侧变换器的外环控制为

研究对象，并提出一种适应于储能与电网交互的带积分削减环路的比例积分控制

器；以光伏电源为引起电力系统功率振荡的随机扰动功率，采用改进的深度确定性

策略梯度算法实现控制器参数实时整定，以达到最短时间内抑制水-光-蓄大电网

功率振荡的目的。

4）对于各项研究内容，经理论分析后开展了详尽的仿真测试。与传统的优化

方法相比；针对光伏-抽蓄系统的调度研究本文所提方法能够使并网点功率波动降

低12.7%，且互补发电系统收益增长4.95%。针对水-光-蓄配电网的调度研究本文

所提方法能够使得累计平均电压偏差和累计功率波动分别降低1.4倍和1.15倍。

针对水-光-蓄大电网调度控制研究以改进的含抽蓄和光伏发电的四机两区系统为

仿真平台验证了所提控制器与策略的正确性与优越性。

关键词：光伏发电，小水电，变速恒频抽水蓄能，互补发电，智能调度，深度强化

学习。

ABSTRACT

Withthecontinuouspromotionoftheenergyrevolutionandtransformation,therenewable

energy(RE)representedbywindpowerandphotovoltaic(PV)hasbeenrapidlydevelopedand

widelyused.TheREcanalleviatetheconsumptionoftraditionalfossilenergytosomeextent

andpromotestheprocessofcarbonpeakandcarbonneutralization,butthefeatureof

randomnessandvolatilitywouldreducethesecurityandstabilitymarginofpowersystem,

futheraggravatesthedifficultyofpowersystemoperationofdispatcherandincreasesthe

pressureonitsabsorption.Multi-ener