碳中和背景下我国电力碳排放水平分析

电力低碳化转型对我国实现碳中和目标具有全局性战略意义。在总结我国近10年电力低碳化发展历程的基础上,以人口、城市化、经济总量与经济结构为边界条件和驱动力,分析预测未来40年电力增长过程和阶段性发展目标;以系统安全、供需平衡为约束,分析了化石电力占比、终端电力消费比重、核电发展规模以及碳捕集、利用及封存(CCUS)等因素对碳排放水平的影响;预计电力碳排放峰值将出现在2035年前后,达到60~65亿吨,随后逐年降低,到2060年降至10亿吨以内,辅以CCUS技术,可实现电力零排放。最后,针对需求持续增长与低碳转型长期并存的矛盾,提出未来电力发展须以安全供给为前提,优先开发可再生能源电力、多能发展、更大范围多能互补协调开发和互补运行的建议。

基于断裂能的混凝土弹塑性损伤本构模型和尺寸效应研究

为研究混凝土断裂特性与尺寸效应,引入断裂能和等效应变表示混凝土的损伤演化规律,结合混凝土塑性变形特征,提出基于断裂能的混凝土弹塑性损伤本构模型,并建立相应的数值计算模型。为验证数值计算结果的合理性,引入改进的能量尺寸效应公式进行对比分析。通过对三点弯曲梁的有限元数值模拟和断裂参数敏感性分析发现,尺寸较小的梁失效时,断裂过程区未扩展至特征长度,限制了能量耗散,从而提高了梁的抗断裂能力,增强了梁的名义强度;随着尺寸增大,失效时的断裂过程区逐渐接近特征长度,梁的名义强度逐渐减小;当断裂过程区达到特征长度后,结构名义强度不再随梁尺寸的增大而减小。

基于CEEMDAN和相关性分析的大坝位移预测

大坝位移数据受各种因素的影响,具有非平稳非线性的特征,针对数据预测精度低的问题,提出了一种CEEMDAN-PCCs-TCN-XGBoost组合预测模型.以某重力坝监测数据为例,首先,引入CEEMDAN算法捕捉非平稳数据的趋势信息和波动信息,联合PCCs算法确定影响数据波动的主要因素;其次,为了提高预测精度,趋势信息使用传统HST模型进行预测,波动信息利用主要因素作为输入变量进行预测,再分别应用TCN模型和XGBoost模型对数据进行预测最后累加得到最终预测结果,并将预测结果与EEMD-ARIMA、EEMD-LSTM-MLR等模型对比,结果表明,CEEMDAN-PCCs-TCN-XGBoost组合预测模型对波动频繁的大坝位移数据的预测更精确.

基于分区刚体-界面元方法的重力坝深层抗滑稳定分析

将坝体及坝基系统分界为可变形滑动界面、刚性滑动块体和刚性基床三部分,建立了基于滑动界面应力变形协调、分区刚体静力平衡的分区刚体—界面元分析方法,其未知量仅包含分区刚体变形及滑动界面上的接触力。结合基于极限平衡方程的迭代解法,可快速准确求解重力坝深层抗滑稳定安全系数。对局部滑面未知情形,可通过搜索求解最危险滑动面。该方法可同时满足上限极限分析的运动许可条件和下限极限分析的应力许可条件,克服了现有规范分析方法通过假定来满足下限极限分析条件的缺点。最后通过某重力坝深层抗滑稳定分析算例验证了该方法的准确性。

重力坝断裂数值分析研究

本文研究了预制缝重力坝模型的断裂特性。通过对模型的断裂过程分析表明,在有限元富集技术中引入粘结裂纹模型能够较好地反映模型的承载特性和破坏过程,可以得出与试验结果相一致的荷载响应曲线和裂纹扩展路径。数值方法指出模型试验中采用弹簧拉力计提供附加重力场的局限性。由于拉力计与模型存在联合作用,改变了模型破坏机理和形式,使模型呈现为延性破坏,因而不能反映原型开裂后的实际承载特性。模型试验中附加荷载的施加方式需要改进。

水电生态实践--分层取水结构

作为水电生态实践的重要组成部分之一,分层取水结构在水电开发程度高的国家很受青睐。以美国分层取水现状为基础,介绍了美国沙斯塔和饿马两个大型水电工程进水口的改建设计和运行效果,以及格兰峡水电站进水口改建的设计思想和存在的问题。分析美国水电开发以及运行中的经验、教训,建议我国水电生态工程建设要重视基础研究,论证要关注各利益相关群体,设计要体现水电生态工程的循序性、特殊性和前瞻性。

水利水电工程风险及其应对思路的探讨

从认识论和辩证法的观点进行分析,水利水电工程风险具有普遍性、客观性、发展性和累积性。在工程规划、设计、施工以及运行的各个阶段,风险应对的主要内容是风险识别、风险分析、风险控制和风险管理,需要采取避让、防范、监测和应急预案等综合对策措施,尽量降低风险水平。风险水平控制不仅需要从工程技术角度,而且还需要从国家、企业和社会管理角度,分析风险因素产生的根本原因,从制度上加以评估、决策、防范和控制。

混凝土断裂的连续-非连续方法

采用有限元形函数作为单位分解函数,位移间断用富集节点的附加自由度表示,建立了允许在单元内部位移非连续的局部富集公式以表征混凝土的开裂区域.富集基函数由节点形函数和节点形函数与间断函数的乘积的并集构成.非连续位移的扩展路径完全与网格结构无关.不同于以非协调应变为基础的嵌入非连续模型,对单元的类型没有限制而且间断位移可以贯穿单元边界.局部富集思想与扩展有限元类似,但富集点自由度保持节点位移的物理意义不变,使相邻单元无需进行富集运算.在变分公式中引入混凝土粘结本构定律,推导了考虑断裂过程区非线性影响的基本方程.对混凝土粘结裂纹扩展的数值模拟说明了该计算方法的有效性.

我国水电站大坝溃坝生命风险标准讨论

生命风险标准是一个非常敏感的议题,标准的制定需要综合考虑国家政治、经济、文化、公众心理和技术发展水平等因素。由于水电站工程规模大、失事后果严重,溃坝风险不可接受,溃坝生命风险标准应从严制定。在考虑各行业生命风险损失标准的基础上,初步探讨了生命风险标准制定的影响因素,提出我国水电站大坝统一的生命个体风险标准和社会风险标准。

跳回失稳研究

本文以单元形函数作为单位分解函数,位移间断用富集节点的附加自由度表示,建立了允许单元内部位移非连续的统一位移场函数。结合粘结裂纹模型,研究了结构从延性到脆性失稳的特性以及引起脆性破坏的影响因素。数值计算表明:增加脆性指数可以提高结构的承载稳定性;初始预制缝可以增加结构延性但会降低极限承载力。

重力坝模型的尺寸效应

利用两个不同比尺预制缝重力坝模型的试验成果,以有限元富集技术进行非线性断裂分析,建立了极限承载力和长度比尺的确定性尺寸效应公式。混凝土重力坝的断裂尺寸效应满足指数衰减关系,用三次指数衰减公式可以准确地预测原型的极限承载力。断裂过程区的相对长度是引起模型试验尺寸效应的主要原因。数值计算结果表明,断裂过程区相对长度不仅是与材料有关的参数,能否充分发展还取决于结构尺寸和几何形状;断裂过程区相对长度的尺寸效应不同于统计尺寸效应和断裂参数尺寸效应,具有尺寸范围效应。断裂过程区相对长度在小试件、大试件和相对无穷大试件的发展程度不同。

电力系统碳排放预测与分析

电力行业是我国碳排放大户,占全行业排放总量近40%。电力行业的减排成效直接关系我国“双碳”目标能否实现。本文阐述了我国电力行业发展现状和碳排放水平,预测了未来电力生产与消费总量,提出未来40年碳减排总量30亿吨的目标。通过对比分析,确定我国电力行业可行的准零排放水平,提出不同场景下的减排路径。对于构建新能源为主体的电力系统,分析了资源开发、系统安全和经济性等面临的制约因素,提出相应的对策措施和建议。

准脆性材料中强不连续问题的数值方法若干应用及其研究进展

综述了模拟准脆性材料开裂过程的数值计算方法的研究进展和工程应用,比较了表征强不连续问题的显式非连续模型和隐式非连续模型的优缺点．结合混凝土粘结裂纹,重点讨论了嵌入非连续模型,扩展有限元方法和富集有限元技术等非连续方法的构造特征和本质区别．从各种富集方法的理论完备性考察,以假定发展应变为基础的嵌入非连续方法虽然可以解决混凝土开裂过程中的应力锁死,满足内部边界的静力平衡条件以及反映开裂后的位移不连续问题,但嵌入非连续所采用的富集函数在开裂单元中并不能满足协调条件,使非连续两侧的应变不独立．其局限性是由于富集自由度在单元的水平上引入,而以单位分解为基础的扩展有限元和富集有限元的富集函数以节点自由度的方式引入,除具有嵌入非连续的优点,还可以有效消除嵌入非连续引起裂纹两侧应变的相互影响．文中同时指出了网格重构技术,弥散裂纹模型的局限性以及扩展有限元和富集有限元技术在构造方式上的细微差别．对于节点自由度方式引入的富集函数,其操作困难性在文中也作了说明．

饿马水坝分层取水系统改建设计和运行分析

饿马水坝由3个半圆形闸门构成的分层取水系统,可以有效提高下游河道水温,降低水温短期剧烈波动。下游河道水温和水质的改善有助于恢复水生生物种群,改善生物链结构;鲑鱼的数量、种类和尺寸都有较大幅度地增加。闸门在运行过程中启闭方便,但淹没水深和水头损失较设计有所增大。水库生物数量有一定程度的减少,闸门不能承受较大的水锤压力,维修费用高是分层取水系统的不利因素。

用连续-非连续方法分析混凝土梁的破坏过程

采用有限元形函数作为单位分解函数,位移间断用富集节点的附加自由度表示,建立了允许在单元内部位移间断的连续、非连续模型。非连续位移的扩展路径完全与网格结构无关。不同于以非协调应变为基础的嵌入非连续模型,对单元的类型没有限制而且间断位移可以贯穿单元边界,与扩展有限元方法在构造上也有本质的区别。结合粘结裂纹模型,对混凝土梁在剪切作用下的断裂过程模拟说明了该方法的有效性。

中国水坝安全状况分析与研究

综合国际和国内水电站建设情况,从历史溃坝资料、现行安全标准和目前水电站大坝存在的安全隐患等方面,对比分析了我国水坝的安全状况。通过溃坝概率分析,提出了溃坝风险防范的重点是中低坝,而提升流域安全水平的重点是高坝大库。最后提出建立运行期安全鉴定和重大技术问题跟踪评价制度,开展泄洪设施的隐患排查,推进极端气候条件下大坝安全性研究、特高坝工作性态和大坝退役机制基础性研究,加快推动流域风险管理和大坝安全管理相关立法的建议。

沙斯塔大坝分层取水改建设计

沙斯塔水电站进水口增设了分层取水结构的水温控制装置,成功地解决了下泄水温、下游生态恢复与发电之间的矛盾。其水温控制装置的改建过程和设计思想对我国水电建设有很好的启示作用。水温控制标准要根据下游鱼类的生活习性而定,单纯提高下泄水温不一定对鱼类有利;水温控制装置的设计应考虑枢纽功能、水库调节性能、水库分层以及调度运行等因素。

300m级高面板堆石坝适应性及对策研究综述

"300 m级高面板堆石坝适应性及对策研究"课题对已建的200 m级高面板堆石坝建设进行了系统的技术总结,并围绕拟建的300 m级高面板堆石坝的主要技术问题开展研究,即:经济优势及筑坝条件,筑坝材料特性,坝体分区与变形控制,坝体稳定性评价与变形控制标准,防渗和止水结构适应性,坝体填筑程序及施工质量控制等,取得了一系列成果。研究认为,在适当条件下,采取适当的工程技术措施后,建设300 m级高面板堆石坝是可行的。研究报告还提出了进一步的研究方向和重点课题。

面向新型电力系统的水电发展战略研究

践行双碳战略,能源是主战场,电力是主力军,构建以新能源为主体的新型电力系统是实现碳中和的必由之路。在分析碳中和背景下电力行业减排目标、电力结构及其占比的基础上,针对构建新型电力系统面临的问题与挑战,提出加快常规水电和抽水蓄能电站建设是新型电力系统可靠性和长周期调节能力的重要基础。结合我国能源资源禀赋和开发利用现状,提出强化水电与新能源协同发展战略思路,依托流域梯级水电建设更大规模清洁能源基地,并加快抽水蓄能电站和储能工厂建设的发展路径,重新定义了水电在新型电力系统中既提供基础电量又发挥容量功能的新定位,进而提出促进清洁能源大基地和储能工厂建设的政策建议。研究成果可为清洁能源基地规划设计和相关政策文件的编制与修订提供一定参考。

关于丰满水电站大坝全面治理设计研究的思考

建设于特殊历史时期的丰满水电站,高扬压力、大渗漏量、混凝土溶蚀冻涨等问题一直影响着大坝的运行安全。工程勘测设计缺陷和施工管理水平低下造成了大坝结构整体性差、坝体混凝土强度低以及坝基抗滑稳定裕度不足等先天缺陷。大坝可靠度严重偏低,与我国社会经济发展水平极不适应。为落实国家发展改革委员会关于丰满大坝全面加固治理的基本要求,从国家法律法规、行业标准、技术经济、社会影响以及政府决策等层面,全面阐述了前期工程的复杂性和艰巨性,对各种加固方案进行了综合分析评价;同时,对加固治理前期面临的问题提出了具体意见和设想。