打造原创技术策源地的实践与探索——以三峡集团科学技术研究院为例

打造原创技术策源地,是中央企业强化国家战略科技力量、支撑高水平科技自立自强的关键所在。以三峡集团科研院的实践与探索为例,提出央企打造原创技术策源地的战略逻辑,梳理了央企打造原创技术策源地的抓手、重点路径和突出成效。提炼总结了央企通过六位一体的整合式创新加快打造原创技术策源地的启示与建议,为中央企业强化国家战略科技力量、助力高水平科技自立自强提供理论与实践参考。

海上风电腐蚀防护技术及应用研究进展

综合概述了海上风电设施装备腐蚀防护技术及应用方法研究进展。基于海上风电设备腐蚀防护技术的发展进程,系统归纳了海上风电工程设施在海洋环境下的腐蚀规律的研究,分析了海上风电腐蚀机理、典型腐蚀特点,总结了近年来海上风电腐蚀防护技术,介绍了海上风电工程腐蚀防护应用研究现状,为助力海上风电腐蚀防护技术发展提供参考。海上风电装备面临多种腐蚀区域影响,在腐蚀特性及应对策略上也存在差异显著,针对实际工况和结构特点开发综合防护技术将极大改善典型结构腐蚀问题,海上风电腐蚀防护技术的发展仍面临一定挑战。海上风电结构材料腐蚀规律尚不明确,腐蚀监测与评估技术薄弱,海生物污损问题尚无法解决,海上风电腐蚀防护技术仍需进行系统研究和长远发展。

基于文献计量分析的长江中上游鱼类资源研究综述

针对长江中上游鱼类资源领域研究,以主题“长江上游”“长江中游”“金沙江下游”“鱼类资源”“鱼类早期资源”为检索条件,筛选了2023年7月前中国知网及Web of Science核心合集数据库收录的503篇文献,利用CiteSpace进行文献计量分析并绘制科学知识图谱,在此基础上从文献数量分布、研究机构及代表作者分布、研究主题内容、研究热点及演变趋势方面对长江中上游鱼类资源领域研究进行了综述。结果表明:中国科学院和中国水产科学研究院等是该领域的领军机构;从发展趋势上看,该领域已形成了鱼类资源现状及变化趋势、鱼类资源的影响机制以及鱼类资源的保护对策3个重要的研究热点和方向。后面需进一步完善江段鱼类资源的长期动态监测方法、梯级开发背景下鱼类资源的变动情况以及鱼类资源的协同保护方法等方面的研究。

水风光多能互补运行关键技术研究现状及展望

在全球能源结构转型背景下,水风光多能互补系统作为现代能源体系关键组成部分,正日益受到重视。探讨了我国水风光资源分布情况,并分析了互补基地建设规划。剖析了水风光多能互补系统在规划期资源评估与系统集成、运行期预报调度与高效运行、消纳期电力交易与市场营销等关键阶段技术挑战。总结了当前在资源评估方法创新、系统集成优化、智能调度系统开发以及储能技术应用等方面最新研究进展,并对未来研究趋势进行了前瞻性展望,研究成果可为相关领域研究和实践提供参考和借鉴。

近60年洞庭湖水位演变态势研究

辨析洞庭湖历史水位演变态势对保护湖泊生态系统健康运转以及确保长江中下游防洪安全和水资源利用均至关重要。为了定量评估洞庭湖近60年来水位变化特征、程度及规律,基于洞庭湖鹿角、杨柳潭和南咀水文站19612020年逐日水位监测数据,应用Mann-Kendall检验法、小波分析法、累积距平法、滑动t检验法等方法对洞庭湖水位变化趋势性、周期性、突变性进行分析,进而采用IHA-RVA法综合评价洞庭湖突变年前后各站点水位改变度和整体水位改变度。研究结果表明:(1)19612020年,鹿角站和杨柳潭站年均水位呈上升趋势,南咀站年均水位呈下降趋势;3个站点水位周期性变化较为明显,呈现4~5个时间尺度的周期变化规律,第一主周期为55~56年;鹿角站水位突变年份为1979、2003年,杨柳潭站水位突变年份为1978、2003年,南咀站水位突变年份为2003年,综合确定2003年为3个站点突变年份。(2)通过分析突变前后3个站点的水位、时间、频率、延时和改变率5组32个水位指标改变度,发现杨柳潭站水位改变度大于鹿角站和南咀站,鹿角、杨柳潭、南咀站的整体水位改变度分别为43%、48%、42%,均属于中度改变。该研究可为进一步解析洞庭湖水文情势演变规律以及为长江中下游通江湖泊水资源合理利用和水生态环境保护提供参考依据和数据支撑。

天然气管道掺氢技术对管材影响及完整性管理研究

天然气管道掺氢技术能够改变天然气燃烧特性,提高燃烧速率,降低污染物产生,有助于实现碳达峰、碳中和目标,成为世界各国研究的热点。但是掺氢后可能对天然气管道管材造成氢脆、氢鼓泡、氢致开裂等风险。对国内外天然气管道掺氢技术研究进展进行简单描述,对掺氢对天然气管道可能造成的氢损伤进行介绍,提出掺氢天然气管道在完整性管理中控制要点,为掺氢天然气管道在国内的应用提供借鉴意义。

场地有限数据条件下土体不排水抗剪强度的概率分布的贝叶斯估计研究

针对勘察数据有限或不完备条件下设计参数取值不可靠的问题,建立了包含141个场地共1679组数据的黏性土参数数据库,分别采用基于单个场地数据的特定场地贝叶斯方法(SBM)和可综合利用多场地数据的层次贝叶斯方法(HBM)对黏性土不排水抗剪强度的概率分布进行参数估计。结果表明,与SBM方法相比,在场地仅有少量实测数据的情况下HBM方法能有效降低参数估计的不确定性,且受数据量影响小。采用留一交叉验证法(LOO-CV),结合点预测密度的对数值(lppd)比较了上述两种方法的准确度,结果表明HBM方法的lppdloo-cv指标更大,整体预测准确度更高。因此,HBM方法比SBM方法更适用于场地有限数据情况下不排水抗剪强度概率分布的参数估计,且HBM方法得到的后验统计值还可用于新场地的参数估计。

WRF模式中不同物理参数化方案组合在中国近海风能资源评估中的适用性研究

基于中尺度气象数值模式WRF(Weather Research and Forecasting),分别对我国广东、浙江、山东这3个近海典型风能资源储备区域进行了45组物理参数化方案组合连续1 M的敏感性试验,对试验中多要素的模拟结果进行综合评估,分别确定了适用于3个风能资源储备区各自排名前3的物理参数化方案组合,并对其模拟性能较优的原因进行分析。为了测试3个风能资源储备区筛选得到的物理参数化方案组合的适用性,利用不同于敏感性试验时段的模拟结果,结合海上测风塔和海洋气象站的实测数据开展进一步评估。结果表明,优选得到的物理参数化方案组合具有较好的适用性,其对近海的风速模拟性能较优,具有实际业务应用价值。

处理地下水模型单元疏干-湿润的两种算法对比研究

在使用网格单元中心差分格式的地下水模型中,对地下水网格单元“疏干(干)-湿润(湿)转化”的模拟极易引发模型迭代不收敛等异常情况,很大程度上影响模型的应用。本研究使用理想案例和丹麦应用实例,综合比较了MODFLOW模型的试算法与COMUS模型的全有效单元法对网格单元“干-湿转化”问题的模拟能力及算法特性。结果表明:(1)试算法的参数组合选取对模拟的收敛性和模拟结果都有明显影响,使用试算法时需要不断优化参数组合以避免模型迭代不收敛或模拟失真等异常情况,很大程度上增加了用户使用模型的难度和时间成本;(2)全有效单元法的模拟结果比试算法的模拟结果更具可靠性,全有效单元法的作用等同于理论上最优的试算法参数组合,使用全有效单元法时用户无需进行复杂的参数组合工作,因此该方法能有效降低模型的使用难度与模拟结果的不确定性;(3)全有效单元法中单元间水平向水力传导度算法实现了可以与经典调和平均法相比较的数值计算精度,说明全有效单元法在不涉及网格单元“干-湿转化”问题的地下水模拟中同样具有应用潜力。综上所述,全有效单元法更适用于处理地下水模型单元的疏干-湿润转化问题,并且有望在地下水数值模拟领域中得到更为广泛的应用。

水电工程生态效益评价指标体系研究

针对水电工程生态效益内涵模糊、生态效益价值难以量化等问题,以三峡工程为例,梳理现有生态效益研究,界定了水电工程生态效益内涵。基于河流生态系统服务功能,从供给服务功能、支持服务功能、调节服务功能、文化服务功能4个方面提出水电工程生态效益评价框架,构建水电工程生态效益评价指标体系。收集相关数据,针对不同效益指标进行定量分析,采取影子价格法等方法将其转换成可量化的经济价值数据。结果表明,三峡工程供给服务功能效益价值为1 047.83亿元,支持服务功能效益价值为200.74亿元,调节服务功能效益价值为833.8亿元,文化服务功能效益价值为195.56亿元,共计2 277.93亿元。研究结果可为长江流域建立生态产品价值实现机制,完善市场化、多元化生态补偿,提供技术支持。

考虑大气稳定度的风电场等效粗糙度模型研究

目前模型未充分考虑大气稳定度的影响,针对该问题,在不同大气稳定度下,通过建立风电场边界层的动量平衡关系和揭示风电场的流动不均匀性,提出一种适用于不同大气稳定度的风电场等效粗糙度模型。采用大涡模拟方法对所提模型进行验证,结果显示该方法能有效评估大气稳定度对风电场流动不均匀性以及等效粗糙度的影响,所得等效粗糙度平均误差约10%。

高洪水期运行水位对三峡水库泥沙淤积的影响

三峡水库泥沙问题直接关系到水库库容的长效保持。选取典型高洪水期,基于数值模型探究入库水沙量级、水沙异步及运行水位对三峡库区沙峰输移和淤积排沙的影响。结果表明:入库洪峰的增大抑制了涪陵沙峰比的衰减,并导致更多泥沙输运至坝前,使得坝前沙峰降幅受运行水位的抬升更为显著;变动回水区较常年回水区更易受到入库水沙异步影响,且随着来沙系数的增大,由低水位抬升时淤积占比更高;水库排沙比受入库水沙异步影响有限,且随着入库洪峰、沙峰的增大,排沙比增加的同时对运行水位抬升导致的衰减更为敏感。研究成果初步揭示了入库水沙异步及运行水位对库区沙峰运动与淤积的影响,可为三峡水库汛期优化沙峰排沙调度提供参考。

洞庭湖生态水位与生态需水量研究

为保护洞庭湖生态系统,基于洞庭湖鹿角、杨柳潭和南咀水文站1961~2020年逐日水位监测数据,开展洞庭湖生态水位和生态需水量的研究。运用天然水位资料法、湖泊形态法、生物空间最小需求法、年保证率法、最低年平均水位法和频率曲线法等6种分析方法计算得出洞庭湖生态水位,利用功能法计算得出洞庭湖生态需水量。结果表明:(1)洞庭湖东、南、西3个湖区最低生态水位分别为24.20,27.78,29.42 m,适宜生态水位分别为25.80,29.07,30.08 m。(2)洞庭湖东、南、西3个湖区最低生态需水量分别为6.31亿,10.02亿,3.83亿m^(3),适宜生态需水量分别为12.66亿,13.99亿,4.61亿m^(3),洞庭湖最低与适宜生态需水量分别为20.16亿m^(3)和31.26亿m^(3)。研究成果可为洞庭湖区域水资源合理配置、湖区生态系统健康运转和洞庭湖治理与保护提供参考依据。

不同稳定度下大气边界层模拟及实测数据验证研究

大气边界层的模拟是风电场风能资源评估的核心环节。然而,现有大气边界层模拟研究中广泛存在对实际气象因素考虑欠缺,从而导致模拟准确性不足的问题。为此,该文结合实际测风数据与开源计算流体力学软件开发了一套风电场大气边界层模拟方法。该方法通过对测风数据的分析处理,将地表粗糙度以及大气稳定度这两种关键因素纳入大气边界层的模拟之中,使其能更加贴近实际地模拟边界层内的流场状态。使用该方法在一个真实案例下进行模拟,并与测风塔实测数据进行对比以验证开发方法的可靠性。结果表明,开发方法在不同的大气稳定度下的模拟结果与实测数据吻合程度较高,相比于现有商业软件WT的计算精度有较大幅度的提升,具有一定的工程实用价值。

海上风电场吸力筒基础沉贯特性研究

吸力筒沉贯特性是影响其工程应用的重要因素。基于海上风电场吸力筒导管架基础筒体下沉过程的实测数据,研究真实海床地基条件下吸力筒沉贯阻力的CPT计算方法的可行性以及DNV规范推荐的土体沉贯阻力的经验系数的适用性,分析黏土层和砂土层中沉贯阻力的组成和负压下沉过程中的筒内土塞机制。研究结果表明:CPT计算方法能够较精确地计算吸力筒沉贯阻力,DNV规范推荐的经验系数高估了海床地基中淤泥质土、粉质黏土层的黏土经验系数k_(f)(z)以及砂砾、中砂、粗砂层等砂土经验系数k_(p)(z);负压下沉过程中,筒内土塞体积的发展规律与海床土层分布及土体物理力学性质密切相关。

基于改进加权核范数最小化的图像去噪算法研究

针对彩色图像的高斯噪声,在加权核范数最小化(WNNM)框架下,提出了一种对于彩色图像去噪的多信道(MC)优化模式。首先,选择多种类型噪声计算量,利用信道的冗余特性将RGB补丁连接起来,再引入权重矩阵以协调3种信道的图像保真性。把所提的MC-WNNM模型转换成线性等式约束现象,并采用交替位置乘子法(ADMM)解决。每个变量更新步骤都具有其封闭解,并能保证收敛性。基于真实用于无人机目标识别的彩色图像添加噪声进行仿真实验,实验结果说明,该算法相较现有的BM3D方法及WNNM方法具有明显优势。

可水力短路运行的三机式抽蓄机组研究综述

“双碳”发展目标的提出对电力系统中灵活调节电源的需求更为迫切。抽水蓄能电站作为当前电网中应用规模最大、技术最成熟的灵活调节电源,广泛使用的可逆式机组存在抽水工况功率不可调节的问题,限制了抽蓄电站的运行灵活性。研究证实采用三机式抽蓄机组水力短路运行可实现在抽水运行时的快速功率调节,更灵活的平衡间歇性清洁能源并网对电网的扰动,具备常规抽蓄机组所不具备的显著优势,是增强服务新型电力系统的有效手段。但具备水力短路运行模式的三机式机组在国内外仅有几个电站的应用示范,其研究在各国均处于起步阶段。我国仅有九十年代投产的羊湖电站采用了三机式机组,且由于多种原因一直未真正实现抽水调节运行。为提高新能源为主电网的灵活性,国外近年来加大了对三机式机组的研究和应用。为推动未来我国对三机式抽蓄机组的研究及应用,本文介绍了三机式机组的特点及国内外研究应用现状,对当前推动三机式机组技术应用面临的难题进行了梳理,提出了后续亟待解决的关键技术问题,可为后续开展相关研究提供参考。

促进水风光蓄一体市场化消纳的容量优化配置研究

水风光一体化开发是未来能源发展的重要方向之一。水风光多能互补建设面临着投资规模大、协调发展难度大、资源与电网需求分布不平衡等诸多挑战。抽水蓄能作为目前最经济、最高效、最成熟的一种储能方式,配合水风光一体化开发,在确保电力系统稳定运行的情况下,促进大规模的清洁能源消纳。通过研究水风光多能互补系统的运行特性及模型简化方法,构建综合定/变速抽水蓄能电站评价体系,厘清不同能源主体间的利益关系,进一步考虑合理的机制的制定,提高多清洁能源一体化的积极性。并对多能互补系统内部容量配置以及各部分之间联合优化调度进行研究,给出水风光蓄联合运行系统的容量优化配置方法。

金属化膜电容元件宽频特性研究

金属化膜电容器被广泛使用在换流阀等电工装备中,在电力电子开关快速动作的影响下,电容器将承受高频冲击,因此有必要研究宽频范围内电容器的特性。本文以单个电容元件为研究对象,使用数字电桥对20 Hz~2 MHz范围内电容元件的阻抗特性进行了测量,通过数据拟合和实验测量结合的方式建立了等效电路模型,并对不同频率下的阻抗特性和等效电路参数进行了分析。研究结果表明:在低频(<150 kHz)下,参数恒定的等效电路模型可准确地描述电容元件的阻抗特性和内部物理过程;而在高频(>150 kHz)下,电容元件内部不同区域的电流分布将发生变化,导致电容元件的等效电感和等效电阻等参数发生频变,引起阻抗特性发生变化。本文结果可对分析高频冲击下电容器劣化机理提供指导。

金沙江下游流域水风光多能互补调度研究

针对金沙江下游水风光多能互补运行管理中系统难度增高、调度需求复杂多变以及多时空尺度的不确定性等难点,主要分析了该流域水风光互补性,对水光风多能互补系统长-短耦合调度研究表明,金沙江下游水、风、光资源整体互补性良好。短期调度建议采用新能源优先并网,水电出力与风光弃电响应关系呈现两端大中间小的特征。风光新能源与水电打捆形成互补系统进行中长期调度。整个多能互补系统发电量将增加0.40%~0.48%,其中梯级水电较独立运行将损失发电量0.08%~0.25%,但风光新能源消纳水平可提升3.97%~5.99%。