关闭/废弃矿井抽水蓄能开发利用现状与进展

探索清洁能源发展的创新途径是实现我国“双碳”目标的重要推动力。为解决大规模可再生能源电力供应不稳定的难题,新型电力系统的提出与加速成长促进了抽水蓄能电站的建设与发展,但生态保护与地形等因素制约了传统抽水蓄能电站发展。关闭/废弃矿井,由于具有丰富的地下空间及水资源,可创新性地开发抽水蓄能并延长矿区的经济寿命,降低对环境与经济的负面影响。为助力建立适合我国国情的废弃矿井抽水蓄能利用模式和管理体系,通过文献分析法综述了国内外废弃矿井抽水蓄能技术研究与应用进展。详细阐述了关闭/废弃矿井抽水蓄能技术原理、分类及其优缺点;总结了关闭/废弃矿井抽水蓄能电站利用模式,并在前人研究基础上对选址要素进行了修订;梳理了关闭/废弃矿井改建抽水蓄能电站的水-气两相流动特性、水泵水轮机工况特性、地下空间围岩稳定性及地下蓄水空间体积测算等的研究现状,明确了水泵-水轮机关键技术、地下空间稳定性控制关键技术等亟待解决的技术难题。此外,对关闭/废弃矿井抽水蓄能相关的生态与环境保护、市场需求与经济效益、政策与法规等研究成果进行了广泛的文献综述。发展关闭/废弃矿井地下空间抽水蓄能技术可为我国井下空间资源利用提供思路,为保障国家能源安全与经济社会高质量发展提供新途径。

基于SSA-LSTM模型的水电站能效综合评价方法

随着我国电力体制改革不断深化,水电已告别传统粗放型发展模式,亟需配套更为成熟、通用的能效评价体系指导水电运行调度工作。因此,提出一种基于深度学习的水电站能效综合评价方法,引入长短期记忆网络(LSTM)构建水电站理论发电量模型,对于给定的原始发电序列,利用奇异谱分析(SSA)提取出其趋势项、周期项及噪声,对前二者分别构建LSTM网络模拟后叠加得到理论发电量计算结果,在此基础上提出相对增发效益指标、能效相对提高率指标,利用熵权法得到水电站综合得分值,进而对南部某省12座电站进行能效评价。结果表明,该方法可以充分反映水电在调度运行中的能效特点,研究结果对优化水电站调度策略、提高水电调度水平具有借鉴意义。

超高延性水泥基复合材料耐久性研究进展

普通混凝土在特殊环境下容易出现性能劣化、耐久性不足的问题。超高延性水泥基复合材料(ECC)是一种纤维增强水泥复合材料,在拉伸载荷作用下产生微裂纹后具有应变硬化和自愈合能力,使ECC在各种环境条件下比普通混凝土有更佳的耐久性。综述了近年来国内外关于ECC耐久性的研究进展,总结了ECC在抗渗性、抗冻性、耐化学侵蚀性能、耐高温性、耐磨性相关方面的特点,并与普通混凝土进行了对比。研究发现:目前关于多因素耦合条件下ECC的耐久性研究、耐久性微观层面解释以及设计耐高温、耐磨性好的ECC等方面研究还不充分,基于此提出了几个未来研究方向。

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。

考虑调节费用补偿的海水抽蓄优化定容策略

通过海上风电与海水抽蓄联合运行参与电网的调峰调度,可有效促进海上风电消纳,助力电网调峰,但需要进行海水抽蓄多目标优化定容研究,解决海水抽蓄成本回收问题以及多目标之间的主观偏好与客观冲突对优化决策的影响等关键问题。为此,本文提出了考虑调节费用补偿的海水抽蓄多目标优化定容方法,通过海水抽蓄调节费用双向补偿机制,保障抽蓄调节利益;考虑风电不确定性,计及风蓄联合出力跟踪电网负荷误差最小、海上风电运营效益最大和海水抽蓄收益最大,建立风蓄联合运行多目标优化模型,实现多主体利益共赢。以双向补偿电价、海水抽蓄上水库容量、海水抽蓄机组容量为优化决策变量,通过NSGA-Ⅱ方法优化得到Pareto前沿解集;通过K-means算法对Pareto前沿解集进行聚类作为备选方案;采用层次分析法-熵权法进行主、客观赋权;通过TOPSIS方法将备选方案与理想方案比较排序选出最优解。仿真算例结果验证了本文海水抽蓄优化定容方案能够兼顾新能源消纳效果与多主体利益共赢。

高水头抽水蓄能电站地应力综合测试及抗劈裂分析

抽水蓄能电站建设处于加速期,合理布置地应力试验和精准获取地应力数据对高水头抽水蓄能电站意义重大。以某高水头抽水蓄能电站为案例,针对高水头抽水蓄能电站地形特点及地应力特征,在不同勘察阶段进行综合地应力测量,同时联合地应力场反演,获取空间三维地应力场分布规律并对围岩进行抗劈裂分析。综合实测结果表明:二维地表深孔结果随埋深梯度有变化,中浅部有应力集中现象,符合高水头抽水蓄能电站的地应力分布特征。三孔交汇法及孔壁应变法的地应力量值及方向吻合,地下厂房和高压岔管部位岩体的最大实测主应力为20.9 MPa,最小主应力为7.0 MPa;岩体以水平应力为主。最大主应力方向集中为NEE向。有利用综合实测结果加强模型精细化进行初始地应力场反演,能较好地反映此类工程的地应力场特征,利于围岩的抗劈裂分析及后续衬砌方案的选择。综合地应力测试对于高水头抽水蓄能的地应力获取具有可行性。可供高水头抽水蓄能电站工程的地应力勘察参考。

基于改进AHP及云模型的水轮机调节系统状态评价

针对水轮机调节系统综合评价不够全面,无法综合反映系统多指标、多层次的复杂性问题,提出了基于模糊层次分析法(AHP)-决策与实验室评估法(DEMATEL)-云模型的水轮机调节系统综合评价模型。首先建立基于主要设备和相关工况的多层次指标体系,采用模糊AHP计算评价指标的初始权重;通过DEMATEL法计算评价指标的相互影响与参照关系,绘制出指标因果关系图,并结合初始权重计算评价指标的综合权重;引入云模型得到评价指标各等级的隶属度矩阵。最后将权重结果与隶属度结合,得到系统综合评价等级。算例分析表明,该方法可高效快捷地对水轮机调节系统运行状态进行客观评价,为状态检修提供参考依据。

NB/T 35009-2024修订内容解读及抽水蓄能电站标准化工作历程回顾

本文回顾了抽水蓄能电站选点规划标准化工作历程,从90年代选点规划工作范围逐步扩展,一批代表性站点规划落地,选点规划思想逐渐成熟,首版标准于2003年编制完成。到2009年全国范围抽水蓄能电站选点规划系统性开展,继22个省(区、市)完成选点工作,第二版标准修订完成,有效指导了实践工作。随着抽水蓄能电站选点规划的管理流程和技术路线不断成熟,选点规划已成为前期工作和开工建设的重要基础。双碳目标提出以来,抽水蓄能中长期发展规划为行业发展带来新机遇新挑战,第三版标准修订工作适时开展,区分功能定位、明确技术要求,积极响应了当前新能源和抽水蓄能行业高质量发展的要求。

某抽水蓄能电站抽水断电过渡过程复核分析

抽水蓄能电站的抽水断电过渡过程威胁电站抽水工况的运行安全。以某实际抽水蓄能电站工程为例,在对电站抽水稳态工况复核的基础上,反演模拟了抽水蓄能电站单机抽水断电过渡过程,分析了数值模拟与原型实测结果之间存在偏差的主要原因。最后,对电站双机抽水断电工况进行了预测模拟。结果表明:单机抽水断电数值仿真模拟计算的过渡过程时域曲线与实测值时域过程的波动趋势基本一致且吻合良好,产生偏差的原因主要包括数值模拟中输入参数的不确定度及简化处理,以及过渡过程中真实压力脉动的影响。在对双机抽水断电工况进行预测模拟及修正后,过渡过程调保参数均未超过设计值,保障了电站抽水工况下的运行安全。反演分析成果可为其他抽水蓄能电站的设计及运行提供参考。

可再生能源用地趋势及面临问题对策研究

为实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和双碳目标,大力发展可再生能源已经成为全球能源转型和应对气候变化的重大战略方向和一致宏大行动。土地资源是实施可再生能源基础设施建设的基本保障因素之一,为利于推进可再生能源发展,有必要对可再生能源用地趋势进行预测,对未来用地可能面临的问题进行分析,并提出应对措施。

考虑水风光联合发电效益最大的水电站水库优化调度

为了经济合理地充分发挥水电站水库的调节能力,促进风光资源的高效消纳,基于微观经济学生产产品时存在的边际产量递减规律,以水电站水库调节能力为可变要素,将风光资源消纳视为“固定要素”的充分发挥,建立了水风光联合发电效益最大模型,可求解得到促进风光资源经济消纳的水电站水库优化调度方案。算例分析结果表明:在入库流量、负荷需求以及水库运行状态等因素一定的条件下,模型可充分反映水电站水库参与风光出力调节时对风光资源的消纳和水风光联合发电效益的贡献,给出了不同情景下水电站水库参与风光出力调节的优化调度方案,对于在保障电力系统安全的前提下充分发挥水电站水库的调节能力和提升水风光联合发电效益具有一定的参考价值。

水风光储一体化系统中储能平抑出力波动效果评价研究

随着新型电力系统的发展,风能、光能等高比例新能源的联网运行是实现其大规模开发利用重要途径,也是在双碳政策背景下节能减排的重要方式。由于风电和光伏出力具有极强的随机性与不可控性,高比例的风电与光伏接入电网势必会产生巨大的波动,从而降低电能质量,给电网运行带来许多不便。如何既能高比例地消纳风电与光伏,又能尽量减少其并网产生的不利影响成为一项重要课题。本文建立了风电、光伏及水电的出力模型,分析了不同情景下的出力特点与趋势,根据其出力的强不确定性、间歇性与周期性的特点,计算不同组合方式下的组合能源系统出力数据并对比分析。以某水电站为例,建立以水电调节为主的水风光发电系统,并在其中加入超短期储能装置,研究发现此组合能源出力系统可以很好地平抑出力波动并达到出力最高,且经济效益良好。

可持续生计视角下水库移民后期帮扶效果评估研究

基于广西岩滩水电移民的调研数据,运用组合赋权法、Topsis模型对由3种能力构成的可持续生计进行量化,并采用方差分析探讨后期帮扶及其具体措施对移民户整体和3种类型移民户可持续生计的影响,以此来评价帮扶效果。结果表明:移民户可持续生计整体处于中等偏下的水平,且非贫困户、一般脱贫户和低保脱贫户可持续生计水平依次降低;综合帮扶对整体移民户可持续生计的提升显著,具体措施是否参与对不同移民户可持续生计的作用不同,其中教育培训对3种类型移民户提升可持续生计均显著;参与帮扶措施多寡对非贫困户和低保脱贫户可持续生计的影响显著,但对一般脱贫户影响不显著。拓展了移民后期帮扶效果评估领域的研究方法,可以为精准高效推进移民扶持提供依据。

小水电集约化运维管理三方演化博弈研究

“双碳”背景下,为推进小水电集约化运维管理,保证其高质量发展。基于演化博弈理论,构建小水电业主、政府与运维服务企业之间的三方博弈模型,并运用Matlab软件进行数值仿真分析,以探究小水电集约化运维管理三方策略选择的演化路径。结果表明:初始策略的变化对博弈三方演化收敛速度有显著影响;在一定条件下,博弈系统将演化稳定于较理想的均衡状态(1,0,1);运维成本效益、政府奖惩力度、运维平台智慧度和方案收费系数是影响小水电实现集约化运维管理的主要因素。研究结论可为小水电业主参与集约化运维管理和政府制定相关政策提供一定的理论指导。

我国抽水蓄能现代化的发展历程、挑战与展望

抽水蓄能对于可再生能源的发展和新型能源体系的构建,助力实现“双碳”目标等具有重大意义。充分认识抽水蓄能的功能与作用,梳理我国抽水蓄能现代化进程中的政策演变及发展历程,分析我国抽水蓄能面临的困境与挑战,并对未来进行展望,有助于深刻理解和把握抽水蓄能与整个国家现代化建设之间的内在关系,有利于推动新阶段新征程抽水蓄能高质量发展,有望加快和推进我国形成国际竞争力强的抽水蓄能现代化产业。

抽水蓄能电站单机容量与机组转速选择

通过分析国内外已建抽水蓄能电站机组主要技术参数,研究抽蓄电站定转速混流式水泵水轮机水头与单机容量、参数水平的关系,提出了不同水头段抽水蓄能电站单机容量和比速系数选择原则,推荐了合适的机组额定转速范围,可提高抽水蓄能电站水泵水轮机选型设计的工作效率和成果质量。

蓄能机组暂态工况水力特性及关键部件强度特性研究

抽水蓄能电站以其调峰填谷的独特运行特性,发挥着调节负荷、促进电力系统节能和维护电网安全稳定运行的功能,是电力系统有效的、不可或缺的调节工具。近年来,随着“双碳”目标的提出,我国的抽水蓄能电站建设进入了快车道,并且向高水头、大容量、高转速的方向发展,从而对蓄能机组关键部件的强度设计提出了更高的要求。

基于一维水动力模型的小水电站最小生态需水量研究

小水电站在确定下泄生态流量时多采用多年平均流量法、最枯月平均流量法及流量历时曲线法等方法。南方地区小水电站多位于山溪性河流,水文资料不足。通过浙江省天台县某水电站坝下崔岙溪河道实测断面数据建立一维水动力模型,运用湿周法得出各断面的湿周-流量关系,均符合幂函数或对数函数变化规律;然后采用曲率最大法确定各断面的最小生态需水量,取各断面最小生态需水量的算术平均值作为该水电站的生态流量,结果大于多年平均流量法确定的生态流量,可满足崔岙溪的生态流量需求。图3幅,表1个。

抽水蓄能电站运行与维护

为全面落实党中央、国务院关于“双碳”的有关部署,充分发挥抽水蓄能在能源转型中的基础性作用,有必要对抽水蓄能电站运行稳定性等方面技术问题开展研究。抽水蓄能是目前全球公认的最成熟、最可靠、最清洁、最经济的储能方式,其工作原理是在用电低谷时期将水由下水库抽至上水库,将电能转化为水的势能;在用电高峰期将储藏的水势能转化为电能供给电网满足生产需求。

抽水蓄能电站重要螺栓安全质量控制技术研究

随着“双碳”目标的提出,构建以风电、光伏等新能源为主体的新型电力系统势在必行。但是由于风电、光伏的随机性和波动性,对电网的适应性和可靠性提出了更高的要求。抽水蓄能是当前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的电力系统绿色低碳清洁灵活调节电源,加快发展抽水蓄能,是构建新型电力系统的迫切要求。根据国家规划,到2025年,我国抽水蓄能投产总规模达6200万kW以上;到2030年,投产总规模将达1.2亿kW左右。