隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求也逐漸提高，環(huán)境日益惡化與化石能源不斷枯竭已成為制約全球經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸問題。為解決這一問題，在廣泛開展節(jié)約用能與提高化石能源利用效率的基礎(chǔ)上，發(fā)展可再生清潔能源已成為世界各國(guó)能源發(fā)展的重要戰(zhàn)略舉措，未來將能有效替代會(huì)造成嚴(yán)重污染的化石燃料，以提供充沛的電能滿足人們?nèi)粘Ｉ�活和社�?huì)發(fā)展需求。我國(guó)部分地區(qū)太陽能，水能等可再生能源資源豐富，但這些地區(qū)的電網(wǎng)與主網(wǎng)連接往往較弱，易出現(xiàn)窩電、棄光、棄水等問題，嚴(yán)重則會(huì)造成斷網(wǎng)形成離網(wǎng)運(yùn)行模式。因此，這些地區(qū)因地制宜，建立水光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是一種提高可再生能源利用效率的有效方法。水光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)通常由多種可再生能源發(fā)電與儲(chǔ)能裝置組合，能有效解決單一可再生能源出力的間歇性、不穩(wěn)定性等問題。我國(guó)水電發(fā)展迅速，受開發(fā)便利、發(fā)電成本低、國(guó)家和地方政策以及偏遠(yuǎn)地區(qū)用電需求的導(dǎo)向作用，大規(guī)模小型水電站群應(yīng)運(yùn)而生，其分布廣泛并具有一定調(diào)節(jié)能力，為實(shí)現(xiàn)流域范圍內(nèi)小型水、光資源的互補(bǔ)提供了基礎(chǔ)。另一方面，水電富集的西南各省，都逐步開展了小水電并網(wǎng)、調(diào)度、管理等工作。近年來部分生態(tài)友好性差、設(shè)備老化、效益低的小水電被關(guān)停，小水電整體的可調(diào)度性得到了進(jìn)一步提高。因此，如何利用地區(qū)小型水電有限的調(diào)節(jié)能力，開展流域范圍內(nèi)水電、光伏的互補(bǔ)聯(lián)合發(fā)電問題研究，對(duì)地區(qū)清潔能源的發(fā)展與消納都具有重要的理論和實(shí)踐意義。除此之外，抽水蓄能電站作為大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)具有優(yōu)良的調(diào)控特性，可有效改善小水電和光伏電站的出力情況，將其引入水光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)將極大地改善系統(tǒng)性能。事實(shí)上，我國(guó)西南地區(qū)水能資源豐富、流域內(nèi)存在很多的小水電站，流域附近也具有較為豐富的太陽能資源，已有的水電站為進(jìn)一步建設(shè)抽水蓄能電站也提供了便利。因此，在這些地區(qū)建造由小水電、光伏發(fā)電和抽水蓄能電站組成的水光蓄多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)能有效解決由豐枯平季節(jié)原因?qū)е碌乃�電發(fā)電過剩或不足，以及光伏發(fā)電具有的隨機(jī)波動(dòng)性、間歇性等缺點(diǎn)，有利于清潔能源協(xié)調(diào)發(fā)展，可支撐能源結(jié)構(gòu)清潔化轉(zhuǎn)型并促進(jìn)清潔能源持續(xù)健康發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)分布式光伏與梯級(jí)小水電聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的研究還處于起步階段，想要形成成熟的建設(shè)體系還有諸多難關(guān)需要攻克。分布式光伏與梯級(jí)小水電聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)能夠有效應(yīng)用于能源領(lǐng)域，首先需要提出可靠的水光互補(bǔ)理論，通過科學(xué)的方法論證水光互補(bǔ)理論的有效性與先進(jìn)性，以指導(dǎo)水光互補(bǔ)電站的建設(shè)；其次，應(yīng)該全面考慮實(shí)際地理?xiàng)l件、資源情況、電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等因素解決水光蓄聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的容量配置問題與接入問題，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性的建設(shè)目標(biāo)。本書內(nèi)容基于梯級(jí)水光互補(bǔ)電站容量?jī)?yōu)化配置及接入技術(shù)的研究課題，結(jié)合數(shù)據(jù)科學(xué)、電氣工程和優(yōu)化等領(lǐng)域技術(shù)，提出水光互補(bǔ)基礎(chǔ)理論，并深入研究水光蓄互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的容量?jī)?yōu)化配置及其接入技術(shù)，聚焦分布式光伏與梯級(jí)小水電聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)互補(bǔ)規(guī)劃理論和技術(shù)，研究適應(yīng)多時(shí)間尺度下梯級(jí)水光蓄資源的可調(diào)度能力和調(diào)控范圍模型、水光蓄接入模式以及適應(yīng)不同互補(bǔ)模式和運(yùn)行條件的容量?jī)?yōu)化配置方法，開發(fā)梯級(jí)水光蓄互補(bǔ)電站規(guī)劃軟件。本書共分7章。第1章首先論述了當(dāng)前全球能源發(fā)展方向以及發(fā)展水光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的意義，并介紹了我國(guó)水光互補(bǔ)電站建設(shè)情況以及抽水蓄能電站發(fā)展情況，其次分析了水光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，同時(shí)介紹了本書的研究?jī)?nèi)容體系，最后總結(jié)了本書規(guī)劃理論研究的特色。第2章論述了水光互補(bǔ)規(guī)劃理論，并分析了不同時(shí)間尺度下的規(guī)劃目標(biāo)以及規(guī)劃指標(biāo)體系，同時(shí)重點(diǎn)論述了不同時(shí)間尺度水光蓄模型，包括水光蓄物理模型、水光蓄不同時(shí)間尺度數(shù)字化模型等。第3章論述了水光蓄運(yùn)行場(chǎng)景研究，基于長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)和自編碼機(jī)技術(shù)相結(jié)合的方法生成多時(shí)間尺度場(chǎng)景，并對(duì)供需匹配模式進(jìn)行了分析，同時(shí)介紹了水光荷規(guī)劃態(tài)多時(shí)間尺度電力電量特征提取方法，為后續(xù)的容量配置研究和接入模式及電網(wǎng)支撐能力研究奠定基礎(chǔ)。第4章論述了并離網(wǎng)條件下水光蓄互補(bǔ)電站容量配置方法，分別建立了水光蓄并網(wǎng)容量配置優(yōu)化模型、水光蓄離網(wǎng)多目標(biāo)容量配置模型，提出了水光蓄并網(wǎng)、離網(wǎng)容量配置方法，同時(shí)介紹了相關(guān)模型求解算法以及優(yōu)化流程，并對(duì)部分容量配置結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證分析。第5章著重探討市場(chǎng)條件下的水光蓄系統(tǒng)容量配置，提出基于多目標(biāo)分層優(yōu)化模型的容量配置優(yōu)化方法，深化水光蓄互補(bǔ)系統(tǒng)在市場(chǎng)條件下的容量配置研究。第6章論述了水光蓄接入模式及電網(wǎng)支撐能力研究，在前述研究?jī)?nèi)容所給出的場(chǎng)景、運(yùn)行方式、容量配置等信息的基礎(chǔ)之上，考慮網(wǎng)架結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)水光蓄互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的接入優(yōu)化，以及規(guī)劃方案的評(píng)估優(yōu)選，首先對(duì)水光蓄接入電網(wǎng)影響進(jìn)行了分析，論述了水光蓄接入點(diǎn)優(yōu)化方法，其次對(duì)水光蓄電網(wǎng)支撐能力進(jìn)行了評(píng)估決策。第7章介紹了水光蓄互補(bǔ)規(guī)劃軟件技術(shù)，首先對(duì)規(guī)劃軟件所使用的技術(shù)進(jìn)行了說明，其次介紹了水光蓄互補(bǔ)規(guī)劃軟件的相關(guān)功能，最后以小金縣為例進(jìn)行規(guī)劃實(shí)例分析，驗(yàn)證本書研究?jī)?nèi)容的有效性。本書編寫工作分工如下：第1章、第2章、第3章和第7章由四川大學(xué)劉俊勇、劉繼春、楊晶顯、張帥和國(guó)家電網(wǎng)有限公司四川省電力公司韓曉言編寫，第4章和第5章由電子科技大學(xué)胡維昊、許瀟、曹迪、張國(guó)洲、羅仕華編寫，第6章由上海交通大學(xué)蔣傳文、朱澤安和北京科諾偉業(yè)科技股份有限公司蔣玲編寫。本書受到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃《分布式光伏與梯級(jí)小水電互補(bǔ)聯(lián)合發(fā)電技術(shù)研究及應(yīng)用示范》項(xiàng)目中課題《梯級(jí)水光互補(bǔ)電站容量?jī)?yōu)化配置及接入技術(shù)》（課題編號(hào)：2018YFB0905201）資助。課題組在梯級(jí)水光蓄互補(bǔ)電站容量配置及接入技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了多年的研究和探索實(shí)踐，形成了大量的研究成果，并匯編整理成此書，希望能為從事該領(lǐng)域的研究人員提供幫助。編者2024年5月