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

針對水輪機的特點，利用遺傳算法對水輪機的調(diào)速器參數(shù)進行整定，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電輸出功率進行有效的補償，減少對電網(wǎng)的沖擊，有利于電網(wǎng)的長期穩(wěn)定運行。

隨著風力發(fā)電的持續(xù)發(fā)展，風電大規(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)引入隨機性明顯，波動性強的不可控電源，給電力系統(tǒng)維持發(fā)電負荷的穩(wěn)定帶來挑戰(zhàn)。風電具有了波動性與間歇性的缺點,這給電網(wǎng)的穩(wěn)定運行以及電能質(zhì)量帶來了較大的影響,同時也給風電場發(fā)電和運行計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用在我國的電力結(jié)構(gòu)當中。因此，風電水電協(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)能力將隨機的風電轉(zhuǎn)化成可以參與電力系統(tǒng)運行計劃的電源，使水電廠和風電場向電力系統(tǒng)可以按照計劃提供的功率的輸出，這種方式稱之為風電場和水電廠的協(xié)同運行(coordinatedhydropower wind power generation，CHWG)。

目前國內(nèi)外已經(jīng)有許多將風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)建風電和抽水蓄能電站的數(shù)學模型，考慮約束條件，結(jié)合不同電價時段，從經(jīng)濟性和可靠性的角度進行了仿真和驗證。但是，當前的電力系統(tǒng)中，絕大部分的水電都是常規(guī)水電，若僅僅為了風電并網(wǎng)而建造抽水蓄能電站不符合系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。

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

目前的水輪機組的調(diào)控主要傳統(tǒng)的PID控制，但是傳統(tǒng)的PID控制不能快速響應被控對象的實時變化，尤其在風水協(xié)同控制中不能應對風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的PID參數(shù)進行優(yōu)化，以滿足水輪機在補償風電過程中的快速準備調(diào)節(jié)的要求。

圖2基于遺傳算法的風水協(xié)同運行

結(jié)論

本文在風水協(xié)同運行的背景和研究的基礎上，考慮風電的波動性和隨機性，采取用水電互補的發(fā)電方式，將風電并網(wǎng)時的差額功率作為水電的輸出功率，通過對水輪機PID調(diào)速器的控制，實現(xiàn)了水輪機對風電功率的補償，并使用遺傳算法對水輪機的常規(guī)PID參數(shù)進行了進化整定，通過仿真對比，得出結(jié)論如下：

1）通過對水輪機組PID的有效調(diào)節(jié)，水電的輸出功率可以有效的跟著風電的輸出功率，做到對風電的波動性和不穩(wěn)定性進行有效的補償，最終達到理想的輸出功率，達到風水協(xié)同發(fā)電的目的。

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

本文采用的風功率為實際確定的數(shù)據(jù)，而在實際的應用過程中，風速和風功率都會在預測的過程中產(chǎn)生誤差，影響水電的跟隨和輸出的功率補償。水輪機作為非線性，時變的系統(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，也應從以上條件考慮，達到更理想的效果。