水电开发与生态保护共赢的典范 黄河上游水电梯级开发生态保护修复成果显著

随着黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略的实施,黄河上游水电开发步入快车道。国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司(以下简称“黄河公司”)秉承绿色发展理念,在龙羊峡、羊曲、班多等水电站建设中投入巨额环保资金,与多家科研机构联合攻关,成功突破生态修复关键技术,建立了一套完整的鱼类栖息地生态修复技术体系,保护并修复了冷水鱼类栖息地,实现了水电开发与生态保护共赢。

基于数值流形方法的水利水电工程稳定性分析——评《数值流形方法及其在水利水电工程中的应用》

水利水电工程是国家基础设施的重要组成部分,有助于解决水电资源不足的问题,促进我国经济更好地发展。为提高水利水电工程建设质量,水电工程建设行业将计算机技术与数学方法应用于其中。其中,数值流形法是一种典型的数值计算方法,可对土石坝、边坡等的稳定性及风险预防策略进行分析。本文参考《数值流形方法及其在水利水电工程中的应用》一书,系统阐述数值流形方法的基本原理与程序实现过程,并对其二次开发及其在水利水电工程结构稳定分析中的应用进行研究,从而为解决水利水电工程的关键技术难题提供帮助。

浅析沿江小水电发展现状及建议

通过面上调查、统计分析了沿江水能资源量及开发现状,然后从合法合规性、生态流量设施两个方面分析提出了沿江小水电的开发存在的问题,最后提出了沿江小水电的建设与可持续发展的思路与建议。

考虑绿色氢能证书和水电制氢的综合能源系统优化运行

利用清洁能源发电富余电力电解水制氢,绿色氢能实现了生产源头的二氧化碳零排放,在全球能源转型中扮演着重要角色。针对绿色氢能证书市场机制不健全等问题,该文提出一种考虑绿色氢能证书组合双向拍卖和水电制氢的综合能源系统优化运行方法。首先,为解决园区内绿色氢能证书价格和数量匹配不均衡的问题,提出绿色氢能证书组合双向拍卖(combinatorial double auction,CDA)交易机制竞价模型;其次,建立含水电制氢的综合能源系统优化模型,并将绿色氢能证书组合双向拍卖机制引入其中;最后,以某省含水电制氢的综合能源系统为例进行仿真分析,结果表明所提模型不仅能有效提高综合能源系统(integrated energy system,IES)的运行经济性,也能提升可再生能源的消纳量。

小湾水电站 “西电东送”战略的骨干电源点 是国家实施西部大开发的标志性工程

小湾水电站位于云南省大理白族自治州南润县与临沧市凤庆县交界的澜沧江中游河段,是澜沧江中下游水电规划“两库八级”中的第二级,上游为功果桥水电站,下游为浸湾水电站。

锦屏一级水电站库区中小地震震源机制解与局部应力场特征

利用四川及邻区数字地震台网2013—2018年的波形资料,基于CAP和HASH方法反演得到锦屏一级水电站(以下简称锦屏水库)库区及周边M_(L)≥2.5地震的震源机制解,根据DRSSI方法计算得到库区局部应力场信息,结合该区域的地质资料,从震源机制参数和局部应力场变化等方面讨论了水库加卸载对该区域地震活动的影响.取得的主要认识如下:(1)库区地震活动类型以走滑型为主,不同加卸载阶段震源机制类型存在一定差异,库区蓄水前期震源机制类型呈现多样性,蓄水后期与区域背景场趋于一致;(2)库区应力场最大主应力方向以NNW-SSE向为主,分时段结果显示,蓄水后期局部应力场最大主应力方向由NNW向逐渐发生偏转至NW向;(3)库区周边的地质构造和岩性条件有利于库水的渗透,蓄水后重力载荷和流体渗透的共同作用导致岩体断层面库仑应力的变化,从而呈现出库区蓄水前后中小地震活跃程度的显著差异特征.

基于DEMATEL-ISM方法的水电站机组检修作业安全事故致因链分析

针对水电站机组检修作业种类和危险因素多、安全事故频发等问题,通过文献挖掘与专家访谈方式,对水电站机组检修作业安全影响因素类别进行了划分。基于DEMATEL-ISM方法,构建了安全事故致因多层次递阶ISM模型来确定事故致因因素层级,通过剖析事故致因因素的中心度和权重,挖掘关键致因因素和推求事故致因链的路径权重,厘定关键致因链。采用该模型对某水电站致因链进行了分析,结果表明,安全检查不到位为关键致因因素,“安全检查不到位→违规作业→设备的问题→粉尘、油漆等有害物质”为关键致因链。

考虑新能源消纳的黄河上游水电站群生态优化调度研究

为降低黄河上游水电站群调度中新能源消纳对河流径流情势和生态完整度的影响,以河流径流情势变化最小、水电站群发电量最大、发电出力平稳性最高为目标,建立了风水光多能互补系统生态调度模型,采用多目标进化算法求解,探讨了多能互补系统发电出力、新能源消纳及河流生态保护之间的均衡关系。结果表明:水电站群发电量和河流生态保护目标之间呈现明显的竞争关系,多能互补系统的发电出力波动越大,水电站群发电量越大,径流情势变化也越大;入库径流量越大,水电站群生态调度对径流情势的影响越小;多能互补系统生态调度对径流情势的影响主要集中在年发生高/低流量脉冲次数和流量平均增加率/减少率这两项指标,在枯水年发电量最大的调度结果中,年发生低流量脉冲次数和流量平均减少率指标的变化最大。

数字孪生水利水电工程扩展数据结构建立方法

针对水利水电工程专业众多,建模工具的差异会导致专业协同或阶段性成果移交时出现数据移交难度大甚至数据丢失的问题,创新性地提出通过按需扩展IFC(工业基础类)原数据结构,建立数字孪生水利水电工程扩展数据结构方法,形成面向语义表达、几何表达和属性集表达的水利水电工程IFC扩展表达方式,为水利水电工程易丢失的数据提供标准化存储空间。以此为基础,基于Autodesk Revit软件并借助Revit IFC Exporter开源工具包,研发包含几何信息、属性信息等的扩展IFC导出功能,对坝体结构进行扩展和导出,验证扩展数据结构建立方法的可操作性。最终通过数据移交案例,证明了该方法能够有效保证工程信息在移交过程中不丢失。

基于参数自适应SVR和VMD-TCN的水电机组劣化趋势预测

针对水电机组难以利用实时监测数据对机组劣化状态进行有效评估,以及水电机组不同运行工况对运行状态指标趋势预测模型参数影响显著的问题,提出一种基于参数自适应支持向量回归机(SVR)、变分模态分解(VMD)和时间卷积网络(TCN)的水电机组劣化趋势预测方法;首先按照功率和水头将机组运行工况细化为若干典型工况,在此基础上采用改进天鹰算法建立SVR模型,对各个工况下的预测参数进行寻优,建立起工况与最优参数的数据;再通过神经网络对工况和最优预测参数进行拟合,构建出映射两者复杂关系的非线性函数,然后将构建出的映射关系加入到传统的SVR中,实现适应于水电机组工况变化的自适应SVR健康模型;其次,根据健康模型输出的标准值和监测数据,计算出劣化趋势序列;最后,考虑到劣化趋势序列的非线性因素,建立了一个基于VMD-TCN的时间序列预测模型,以实现对劣化趋势的准确预测。并设计多组对比实验,验证所提出模型的精度更高,时间更快。

从河流水电规划历程看《河流水电规划编制规范》修订

本文回顾河流水电规划历程,根据不同时期特点,分析了河流水电规划编制的主导思想。继20世纪80年代提出了河流水电规划编制总体要求,在水能资源普查和水电基地规划经验总结的基础上,1995年版《河流水电规划编制规范》开始指导河流规划编制工作。随着水电开发规模跃升,2010年版《河流水电规划编制规范》对把握工程建设条件、做好生态环境保护和移民安置工作提出了更高要求。在“双碳”目标指引下,为构建新型电力系统、水电功能定位调整、水电发展迎来新机遇,最新发布的2023版《河流水电规划编制规范》把促进新能源开发利用和流域梯级安全应急融入河流规划思路,致力于引领水电行业可持续发展。

水电机组摆度周期性波动问题的分析和研究

本文针对某水电站机组上导轴承摆度峰峰值持续呈正弦周期性波动的问题,通过增加临时探头测量机组动态和静态时上机架支臂和基坑的间隙,以及不同方向支臂的间隙和机组运行参数等,发现支臂和基坑间隙一一对应,且间隙随环境温度的增加而增加,该间隙的变化规律符合因大部件金属构件蠕变传递至基座传感器引起的上导摆度周期波动的特征。因此可以确定机组摆度周期性波动是因为大部件金属随着温度变化而出现较大的位移蠕变,且该蠕变为非对称蠕变,以上过程量逐级传递至基座传感器位置,同时该文建议采用该结构形式的机架时应充分考虑支臂蠕变方向和限位措施。

基于电气自动化的灌溉水电双控系统设计

针对我国灌溉系统水资源利用率较低的问题,基于电气自动化对灌溉水电双控系统进行了设计。灌溉水电双控系统主要组成包括控制模块、信息采集模块、收费管理模块、执行模块和通信模块。为了实现节水灌溉,提升水利用率,在管理方面对控制系统软件进行设计,在技术方面对控制系统算法进行设计。为了验证灌溉系统的性能,对系统进行了数据计量准确性试验和节水灌溉运行试验。试验结果表明:系统可以准确地测量用电量和用水量,且可自动启动节水灌溉。

隔河岩水电站水电制氢冶金碳减排前景分析

冶金行业是高能耗型行业,其碳减排压力巨大,而氢气既可作为还原剂参与冶金过程,又可作为能源使用,具有巨大的碳减排潜力。以清江隔河岩水电站为例,利用其水电制氢供给当地冶金行业,并采用排放因子法对水电制氢冶金的综合碳减排效应进行评估。结果表明:利用隔河岩水电站水电制氢供给冶金行业的综合碳减排效应为冶金每吨减排0.2462 t CO_(2)eq,纯氢的替代比例是影响碳减排效应的关键因素;使用隔河岩水电制氢冶金会使每吨冶金成本上升338.4元,当电价下降为0.14元/kW·h以下或制氢效率提高至2 kW·h/Nm^(3)后,氢冶金与传统冶金成本一致;充分利用弃水电制氢能够实现最大经济性,实现年额外盈利803.75万元,不考虑制氢盈利的最大制氢冶金碳减排潜力能够达到23790.03 t CO_(2)eq。在当前的双碳背景下,利用水电制氢结合当地用氢场景用氢能够在经济、环境、社会多方面取得积极效应,是在可持续前提下实现“双碳”目标的一种可行思路。

横断山区水电工程扰动灾害及风险分析

水电作为全球公认的清洁能源,但水电站的大量建设会人为的改变流域水文条件,对流域内地质环境的影响也仍未可知,因此亟需查明水电工程与地质环境之间的互馈作用。以我国水电工程密集区——横断山区作为研究区,首次对横断山区内的水电工程及扰动灾害进行系统的研究,通过遥感解译及现场验证,获得金沙江、澜沧江、岷江、雅砻江、大渡河以及怒江6个流域内的水电工程共计162座,水电工程扰动灾害共计2841处,并对灾害空间分布规律进行分析。结合前人研究和团队最新成果,对水库水位抬升及循环涨落作用下的库水作用,水库滑坡特征开展分析,揭示了水库滑坡失稳原因。在此基础上提出了水电工程扰动灾害风险分析方法,对6个流域分别开展风险评价,获得了各个流域在不同规模灾害下的经济及人口风险分区图。本研究可为横断山区及其周边区域未来水电开发提供指导,这对保障区域工程的安全建设具有重要意义。

基于改进模糊故障树法的梯级水电站联合运行期风险分析

以我国某大型梯级水电站为例,基于文献分析法识别其联合运行期的风险源,建立风险指标体系,对传统的模糊故障树法进行改进,在其量化风险概率的基础上,利用层次分析法确定基本事件重要性权重,二者相结合对梯级水电站联合运行期进行风险分析,计算出梯级水电站联合运行期的风险发生概率。结果表明,梯级水电站联合运行期的风险发生概率为4.22×10^(-3),根据《水电站大坝运行安全评价导则》综合判定,风险等级较高,应合理制定相应措施加强风险防范,降低风险损失。研究结果为制定梯级水电站风险防控措施以及进行风险管理提供了基础和支持。

考虑水电调节费用补偿的风光水联盟优化调度策略

针对风光水综合能源跨区消纳调度中的梯级储能和梯级水电联合调节调度、水电调节费用公平疏导等关键问题,提出了考虑水电灵活调节费用疏导补偿的风光水联盟四阶段优化调度模型。首先,建立了基于梯级储能调节的入网前风光出力波动平抑模型,使平抑误差和平抑成本最小;提出了基于相对波动系数的梯级储能调节成本和调节功率的公平疏导方法。其次,基于梯级储能和梯级水电联合调节的风光水联盟联合出力对电网负荷的跟踪,构建了风光水联盟与区域电网的主从博弈模型,优化电网电价和联盟售电计划,达到双方利益最大。然后,构建了计及风光水不确定性的前两阶段调度模型的鲁棒优化模型,获得兼顾经济性和鲁棒性的联盟各主体能量调度策略。最后,构建了基于合作者边际贡献指数的非对称纳什谈判联盟效益分配模型,实现合作剩余的公平分配和水电调节费用的公平疏导。算例结果表明,该方法提升了各利益主体合作后的净利润,有利于维系联盟合作的稳定性,促进风光水综合能源跨区消纳。

水电站机组负荷降维优化分配中的时间尺度效应

时间尺度是影响水电站负荷优化分配结果的重要因素。为探究时间尺度对水电站负荷分配的影响,研究论述了水电站调度中的时空尺度效应内涵及出现的原因,提出了包含发电耗水量、跨越振动区次数、机组启停次数、求解耗时等的尺度效应量化指标,并以ZM水电站为研究对象,基于水电站机组负荷优化分配模型,逐次递进分析了典型日考虑负荷过程随机性与负荷水平的水电站机组负荷优化分配尺度效应。结果表明:1)时间尺度越小更易捕捉负荷变化与水库运行过程,电站负荷优化分配的耗水量、机组启停与跨越振动区次数越大。时间尺度越大更易忽视或弱化机组启停以及跨越振动区等行为,产生潜在的安全运行风险。2)考虑负荷过程的随机性时,水电站负荷优化分配同样呈现尺度效应现象,但其影响程度与时间尺度大小影响相当。3)负荷水平越小或越大,不同时间尺度下电站机组运行方式变化较小,时间尺度效应越不显著;负荷水平居中时,时间尺度效应相对显著。研究结果可为水电站负荷优化分配的时间尺度选择以及模型降维求解算法提供科学依据。

基于VMD-TCN的水电机组健康状态监测系统设计

针对常规的水电机组运行监测系统以高频振动信号监测为主,低频振动信号监测失误问题较多,影响水电机组正常运行的问题,设计了基于VMD-TCN的水电机组健康状态监测系统。硬件方面,设计了AC102加速度传感器;软件方面,采集水电机组健康状态数据,对水电机组状态信号进行处理,判断机组健康状态。基于VMD-TCN分解水电机组健康状态监测信号,根据采集到的状态信号进行信号频段子模态分解,确保监测精准度。系统测试结果表明:该设计提升了系统的监测效果,系统性能良好。