風(fēng)電和水電是最具前景的可再生能源，風(fēng)電的隨機(jī)性和波動(dòng)性使大規(guī)模的風(fēng)電接納成為當(dāng)前電力系統(tǒng)面臨的重要問題，而利用水電機(jī)組的調(diào)峰作用可以補(bǔ)償風(fēng)電輸出的隨機(jī)性，使水電廠和風(fēng)電場能夠按計(jì)劃的輸出。

針對水輪機(jī)的特點(diǎn)，利用遺傳算法對水輪機(jī)的調(diào)速器參數(shù)進(jìn)行整定，仿真結(jié)果表明，整定后的PID比常規(guī)PID具有更好的控制效果。水電的輸出很好的對風(fēng)電輸出功率進(jìn)行有效的補(bǔ)償，減少對電網(wǎng)的沖擊，有利于電網(wǎng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

隨著風(fēng)力發(fā)電的持續(xù)發(fā)展，風(fēng)電大規(guī)模接入電網(wǎng)給電力系統(tǒng)帶來了巨大的沖擊，在發(fā)電側(cè)引入隨機(jī)性明顯，波動(dòng)性強(qiáng)的不可控電源，給電力系統(tǒng)維持發(fā)電負(fù)荷的穩(wěn)定帶來挑戰(zhàn)。風(fēng)電具有了波動(dòng)性與間歇性的缺點(diǎn),這給電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行以及電能質(zhì)量帶來了較大的影響,同時(shí)也給風(fēng)電場發(fā)電和運(yùn)行計(jì)劃的制定帶來很多困難。我國幅員遼闊，水能豐富，水電作為另一種清潔能源也廣泛的應(yīng)用在我國的電力結(jié)構(gòu)當(dāng)中。因此，風(fēng)電水電協(xié)同發(fā)電是未來新能源的發(fā)展方向。

利用水電的調(diào)節(jié)能力將隨機(jī)的風(fēng)電轉(zhuǎn)化成可以參與電力系統(tǒng)運(yùn)行計(jì)劃的電源，使水電廠和風(fēng)電場向電力系統(tǒng)可以按照計(jì)劃提供的功率的輸出，這種方式稱之為風(fēng)電場和水電廠的協(xié)同運(yùn)行(coordinatedhydropower wind power generation，CHWG)。

目前國內(nèi)外已經(jīng)有許多將風(fēng)電與抽水蓄能水電站相結(jié)合的研究，基于成本利益效益最大化的角度，構(gòu)建風(fēng)電和抽水蓄能電站的數(shù)學(xué)模型，考慮約束條件，結(jié)合不同電價(jià)時(shí)段，從經(jīng)濟(jì)性和可靠性的角度進(jìn)行了仿真和驗(yàn)證。但是，當(dāng)前的電力系統(tǒng)中，絕大部分的水電都是常規(guī)水電，若僅僅為了風(fēng)電并網(wǎng)而建造抽水蓄能電站不符合系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)結(jié)合西北和東北等風(fēng)能水能充足地區(qū)，通過風(fēng)電與常規(guī)水電站的結(jié)合，減少風(fēng)電負(fù)荷在跟蹤時(shí)間上的波動(dòng)性，以保證經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，建立了風(fēng)水聯(lián)合調(diào)度的數(shù)學(xué)模型。所以本文考慮風(fēng)水協(xié)同發(fā)電在電網(wǎng)得以運(yùn)行的理想條件下，主要研究如何將水電機(jī)組的控制精度提高和響應(yīng)時(shí)間減少。

目前的水輪機(jī)組的調(diào)控主要傳統(tǒng)的PID控制，但是傳統(tǒng)的PID控制不能快速響應(yīng)被控對象的實(shí)時(shí)變化，尤其在風(fēng)水協(xié)同控制中不能應(yīng)對風(fēng)電功率快速的變化情況[18-19]，因此，本文提出用遺傳算法對水輪機(jī)的PID參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以滿足水輪機(jī)在補(bǔ)償風(fēng)電過程中的快速準(zhǔn)備調(diào)節(jié)的要求。

圖2基于遺傳算法的風(fēng)水協(xié)同運(yùn)行

結(jié)論

本文在風(fēng)水協(xié)同運(yùn)行的背景和研究的基礎(chǔ)上，考慮風(fēng)電的波動(dòng)性和隨機(jī)性，采取用水電互補(bǔ)的發(fā)電方式，將風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)的差額功率作為水電的輸出功率，通過對水輪機(jī)PID調(diào)速器的控制，實(shí)現(xiàn)了水輪機(jī)對風(fēng)電功率的補(bǔ)償，并使用遺傳算法對水輪機(jī)的常規(guī)PID參數(shù)進(jìn)行了進(jìn)化整定，通過仿真對比，得出結(jié)論如下：

1）通過對水輪機(jī)組PID的有效調(diào)節(jié)，水電的輸出功率可以有效的跟著風(fēng)電的輸出功率，做到對風(fēng)電的波動(dòng)性和不穩(wěn)定性進(jìn)行有效的補(bǔ)償，最終達(dá)到理想的輸出功率，達(dá)到風(fēng)水協(xié)同發(fā)電的目的。

2）通過實(shí)際數(shù)據(jù)的仿真的對比，利用遺傳算法對水輪機(jī)常規(guī)PID參數(shù)進(jìn)行整定，可以有效的提高水輪機(jī)輸出功率對風(fēng)電跟隨的速度，精確度，減小超調(diào)量，達(dá)到更好的風(fēng)水協(xié)同發(fā)電的目的。

本文采用的風(fēng)功率為實(shí)際確定的數(shù)據(jù)，而在實(shí)際的應(yīng)用過程中，風(fēng)速和風(fēng)功率都會(huì)在預(yù)測的過程中產(chǎn)生誤差，影響水電的跟隨和輸出的功率補(bǔ)償。水輪機(jī)作為非線性，時(shí)變的系統(tǒng)，目前的研究狀態(tài)也大都采用簡化的理想模型。今后的研究中，也應(yīng)從以上條件考慮，達(dá)到更理想的效果。