Joint Optimal Operation of Small Hydropower, Photovoltaic, and Irrigation Districts in Basin during Flood Season

ZHANG Bo; WU Xiaohua; LU Xueliang

doi:10.3969/j.issn.1001-9235.2026.03.011

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Joint Optimal Operation of Small Hydropower, Photovoltaic, and Irrigation Districts in Basin during Flood Season

更新时间：2026-09-18

- Joint Optimal Operation of Small Hydropower, Photovoltaic, and Irrigation Districts in Basin during Flood Season
- PEARL RIVER Vol. 47, Issue 3, Pages: 107-118(2026)
- 作者机构：
  
  1.珠江水利委员会珠江水利科学研究院，广东广州 510610
  2.广西右江水利开发有限责任公司，广西南宁 530029
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.3969/j.issn.1001-9235.2026.03.011
  CLC： TV737
- Received：08 July 2025，
  
  Revised：2025-09-15，
  
  Accepted：18 September 2025，
  
  Online First：23 October 2025，
  
  Published：25 March 2026
- 稿件说明：
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张波，吴晓华，卢学良.汛期流域小水电-光伏-灌区联合优化调度［J］.人民珠江，2026，47（3）：107-118.

ZHANG Bo,WU Xiaohua,LU Xueliang.Joint Optimal Operation of Small Hydropower, Photovoltaic, and Irrigation Districts in Basin during Flood Season[J].PEARL RIVER,2026,47(03):107-118.
张波，吴晓华，卢学良.汛期流域小水电-光伏-灌区联合优化调度［J］.人民珠江，2026，47（3）：107-118. DOI： 10.3969/j.issn.1001-9235.2026.03.011.

ZHANG Bo,WU Xiaohua,LU Xueliang.Joint Optimal Operation of Small Hydropower, Photovoltaic, and Irrigation Districts in Basin during Flood Season[J].PEARL RIVER,2026,47(03):107-118. DOI： 10.3969/j.issn.1001-9235.2026.03.011.

摘要

农村地区小水电资源丰富，但由于远离负荷中心，电网网架薄弱，汛期水电大发时段送出通道受阻。随着乡村振兴战略的推进，农村地区灌溉工程和光伏发电发展迅速，灌溉用电快速增长，成为农村电网重要调节资源。为此，建立耦合小水电、光伏发电效益和灌溉成本的小水电-光伏-灌区水-电联合优化调度模型。首先，根据灌区农作物生长的日耗水量，建立计及农作物耗水量的灌溉用电数学模型；然后建立小水电发电和农村电网结构数学模型，以小水电弃水量最小、光伏弃电量最小以及灌溉用电成本之和最小为目标，优化小水电发电和灌区灌溉用电计划。针对降水、光伏出力等不确定因素，设计了基于自适应

-means++聚类算法的典型场景构建方法，分析不确定因素对优化调度的影响。实际算例仿真结果表明所提方法相较于无序灌溉，能够使弃水量、弃光量和灌溉成本分别减少72%、70%和22%，对生产具有指导意义。

Abstract

Rural areas have abundant small hydropower resources

but due to their remote location

light electricity load

slow economic development

and weak transmission network structure

when there is abundant rainfall during the summer flood season

and the amount of water and electricity from small hydropower is large

the on-site consumption of electricity is insufficient during the period of high hydropower output. In the event of a power transmission obstruction

power will be abandoned. With the promotion of the rural revitalization strategy

irrigation projects and photovoltaic power generation in rural areas have developed rapidly. Irrigation electricity is an important electricity load in rural areas. Under high-standard farmland planning

irrigation electricity has grown rapidly

becoming an important regulatory resource for rural power grids. However

the current lack of coordination and optimization mechanisms between agricultural irrigation and power grids has led to frequent safety accidents in rural power grids due to the disorderly use of electricity for irrigation. The intermittency of photovoltaic power generation has increased the difficulty of regulating rural power grids

leading to problems such as line overload during irrigatio

n peak periods and voltage exceeding limits during peak periods of small hydropower and photovoltaic power generation

when combined with disorderly electricity use for irrigation. To this end

this article established a rural power grid and small hydropower photovoltaic irrigation joint optimization scheduling model with irrigation electricity load as the regulating resource. When the changes in water demand of crops in different periods during the scheduling period are considered

corresponding irrigation plans are formulated and then combined with small hydropower and photovoltaic power generation plans to optimize irrigation and power generation plans. This can reduce irrigation costs

improve power generation efficiency

and ensure power grid safety. Firstly

the daily water consumption for crop growth was established based on information such as transpiration water consumption

soil moisture

and rainfall in the irrigation area

and a mathematical model for irrigation electricity that takes into account crop water consumption was developed. Then

mathematical models for small hydropower generation and rural power grid structure were established

aiming to minimize the amount of abandoned water from small hydropower

the amount of abandoned electricity from photovoltaics

and the sum of irrigation electricity costs

and the plans for small hydropower generation and irrigation electricity in irrigation areas were optimized. A typical scenario construction method based on an adaptive

-means++clustering algorithm was designed to address uncertain factors such as precipitation and photovoltaic output

and the impact of uncertain factors on optimized scheduling was analyzed. The simulation results of actual examples show that the proposed method can reduce the amount of abandoned water

abandoned light

and irrigation costs by 72%

70%

and 22%

respectively

compared to unordered irrigation

which has important guiding significance for practical production.

关键词

Keywords

references

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