混合式抽水蓄能电站群容量计算研究Ⅰ:短期调峰特征与梯级开发增益

依托常规梯级水电站修建混合式抽水蓄能电站(简称混蓄电站)成为提升电力系统调峰能力的重要途径。混蓄电站即可抽水又可发电的典型运行方式增加了水电基地的灵活性调节能力,为此亟需研究其运行方式以及与原有梯级水电站运行方式间的互馈关系。研究以黄河上游待开发龙羊峡-拉西瓦、拉西瓦-尼那混蓄电站为对象,建立含混蓄电站的梯级水电站短期联合调峰优化模型,分析混蓄电站对原有梯级水电站运行方式的影响,基于理论推导与数值计算两种方法揭示混蓄电站调峰效果的变化特征。主要结论如下:(1)混蓄电站抽水水量经由原有梯级水电站机组下泄,使得非填谷时段原有水电站出力增加,水电站上旋备容量降低;(2)龙羊峡水电站满发流量相对较小、拉西瓦水库调节库容较小以及日综合利用供水流量过大是制约混蓄电站调峰效果的主要因素,发现了综合利用流量影响混蓄电站调峰效果的临界特性,并提出了临界综合利用流量的计算公式;(3)发现并量化了混蓄电站梯级开发模式较单一开发模式所带来的梯级抽水调峰增益现象,并揭示了梯级抽水调峰增益背后所蕴含的“河流梯级反向再造”内在机理。

混合式抽水蓄能电站群容量计算研究Ⅱ:多尺度嵌套容量计算模型及实例

基于流域梯级水电站增建混合式抽水蓄能电站(简称混蓄电站),对保障新型电力系统安全稳定运行、促进新能源大规模发展和消纳具有重要意义。研究提出基于多尺度嵌套调度模型的混蓄电站群容量计算模型,该模型嵌套含混蓄电站的梯级水电站短期调峰模型、考虑短期调峰与综合利用供水任务的梯级水电站中长期优化调度模型两大核心模块;此外,针对该容量计算模型的高维特征,提出基于代理模型思想的求解方法。以黄河上游待规划的大型混蓄电站群为实例,分别计算混蓄电站单独开发、梯级开发、整体开发三种模式下电站装机容量以及抽水调峰效益,并推导理论公式揭示混蓄电站抽发循环效率及抽水时长对电站装机容量的影响机制。实例计算取得的结果:龙羊峡-拉西瓦混蓄电站推荐采用水泵机组+可逆式抽蓄机组形式开发,单独开发模式下,推荐装机160万kW;当其与拉西瓦-尼那混蓄电站梯级开发时,推荐装机205万kW。当混蓄电站设计抽水时长减小时,其装机容量可增加,调峰能力变大,但电站抽水耗电调峰效益不变。拉西瓦-尼那、李家峡-直岗拉卡、公伯峡-苏只混蓄电站推荐装机分别为75万、16万和59万kW。4座混蓄电站整体开发模式下,可用于新能源消纳的抽水调峰电量为年均87.42亿kWh。

不同生态流量需求下雅砻江中下游梯级电站联合优化调度

为协同雅砻江干流水力发电与河道生态流量需求,以中下游7座电站为研究对象,进行不同生态流量需求下雅砻江中下游梯级电站联合优化调度。基于改进型可变月径流法,计算了雅砻江主要生态控制断面最小、适宜及最佳生态流量过程;构建了以梯级发电量最大化为目标的雅砻江中下游梯级电站联合优化调度模型,并用遗传算法对其求解。结果表明:(1)随河道生态流量需求的提高,梯级电站发电效益和水资源利用效率均下降,其中锦屏二级电站发电量下降最为显著;(2)梯级电站保障发电效益正常发挥的同时,实施联合优化调度,其下游河道能维持更高层次的生态流量,一定程度缓解了流域水能开发利用与河道生态保护间的关系。

梯级水电开发背景下的外来植物入侵状况与防控管理--以澜沧江流域(云南段)为例

梯级水电开发是一种有效的可再生能源生产方式,但梯级水电开发与外来生物入侵之间的关系尚未得到足够重视。本文基于对澜沧江流域(云南段)梯级水电开发区的野外实地调查和数据搜集整理,查明了区域的外来入侵植物种类和分布状况,初步分析和探讨了梯级水电开发与外来植物入侵之间的相互关系。研究结果显示,澜沧江流域(云南段)共发现外来入侵植物202种,隶属51科和146属,其中来源于美洲的植物最多(126种,52.07%),草本入侵植物(71.78%)占主导,且大多入侵植物通过有意引入(76.23%)而来。风险评估显示,菊科、豆科和大戟科的植物对生态影响最为显著。在空间分布上,入侵植物的富集区域和生态危害严重区与水电开发区高度重合。现有证据尚不能证明水电开发直接导致了新入侵植物的增加,但确实在一定程度上促进了外来入侵植物在区域内的引入与扩散。同时,本文还针对性地提出了水电开发建设与运行中防控外来入侵植物的具体建议。

基于人造洪峰的三峡梯级生态调度仿真分析

为分析三峡-葛洲坝梯级电站(三峡梯级)生态调度效果及其影响,从保证三峡梯级下游河道生态流量、改善江湖连通和保护生物多样性等方面出发,制定了三峡梯级的生态调度目标,并在常规调度的基础上提出基于人工造峰的生态调度方法,通过多种调度方式的仿真结果,分析了不同来水条件下三峡梯级生态调度的效果,揭示了不同生态调度目标之间的影响以及人工造峰对防洪调度和发电效益的影响。研究成果可为开展三峡梯级生态调度实践提供借鉴。

气候变化对澜沧江下游梯级电站发电及生态调度的影响

近年来伴随气候变化地表径流呈极端化分布,为水电生态调度带来了挑战。为探究气候变化对电站发电和生态调度的影响、发电和生态目标间协调关系对气候变化的响应,以澜沧江下游梯级电站为例,结合多模式多情景未来径流预估结果及水库发电调度模型,针对发电及生态效益目标实施了单/多目标最优化。结果表明:在气候变化影响下,未来澜沧江径流总量将有所增加,水文变率将显著增强,河道生态所受影响也将增大;电站发电保证率及生态流量破坏率指标受不同调度方案的影响程度较气候变化影响更高,未来发电和生态效益的冲突依然存在;气候变化导致的水文变率增强可加剧发电与生态效益间的冲突,导致保持现有发电效益的同时增大对河道生态的影响。

梯级水电站上网电价模型设计

基于现阶段我国水电开发的特点和制定梯级水电上网电价的必要性,介绍了基于成本和基于市场的2种梯级水电上网电价模型设计,结合某流域梯级水电站建设开发情况,进行了案例测算及梯级水电上网电价模型的适应性分析,最后围绕制定梯级水电上网电价提出了若干政策建议。

金沙江梯级水库发电优化调度研究

以金沙江干流梯级水库群为研究对象,建立了兼顾保证出力要求以发电量最大为目标的梯级长期优化调度模型,利用遗传算法求解,同时还考虑了虎跳峡龙头水库的补偿调节作用,结果显示,梯级优化联合调度的效果更好,虎跳峡水库的补偿作用较为明显.

龙溪河梯级水电站水能利用提高率计算方法

针对发电量受径流状态的影响巨大,不能作为评价水电厂经济运行方式优劣标准的问题,提出以相对指标即水能利用提高率来评价水电厂经济调度方式优劣的方法,介绍了其计算原理,并以龙溪河梯级电站为例,通过计算证明了该方法在梯级电站考核问题上是合理可行的。

小水电梯级开发的河流生态环境承载力研究--以秋香江为例

为探讨小水电梯级开发对河流生态环境的综合影响,建立了小水电梯级开发的生态环境承载力模型,计算了典型小水电梯级开发的秋香江生态环境承载力,通过历史和现状的对比分析主要影响因子。建立的模型综合考虑了水文情势、岸带陆域生态、水域生态3个系统层,秋香江小水电梯级开发对水域生态和水文情势的影响较大,沿岸社会经济发展、人口增长与水电梯级开发共同作用造成的水质污染是影响水域生态的重要原因,同时小水电梯级开发对河道造成阻隔,对鱼类资源的影响较大,对于流量虽有影响但仍能满足生态流量。

秋香江水电梯级开发对鱼类资源 影响的调查研究

中小河流水电梯级开发对鱼类资源影响显著,主要表现为鱼类栖息环境的破坏。通过对广东省东江一级支流秋香江进行水生态调查与采样分析,对秋香江的鱼类资源现状进行了评估,并与历史资料进行对比研究,结果表明:由于秋香江流域水电梯级开发和其他人类活动导致鱼类缺乏合适的栖息环境,鱼类的种类和数量与历史记录相比急剧减少;鱼类种群结构较不稳定;鱼类多样性也逐渐降低。中小河流水电梯级开发应注重对整个流域进行统筹规划,保护河流水生态系统的完整性,严格要求水电站建设泄流设施并对其运行情况加强监管。

龙滩水电站在梯级调度与电力市场化改革中的作用

龙滩水电站是红水河梯级综合开发的巨型龙头工程。该电站建成后,为红水河流域实行梯级联合运行创造了条件,并在梯级联合运行中发挥重要作用。对红水河流域的水电站群实行梯级联合调度,可以充分利用流域的水能资源,可使红水河梯级电站更好地适应电力市场化改革的需要,提高企业的抗风险能力,争取社会和经济效益的最大化。

苏帕河流域梯级水库联合优化调度设想

针对苏帕河流域梯级水电站的特点,充分利用先进计算机技术和网络技术,运用系统工程、数理统计、动态规划等理论,对梯级水电站联合优化调度的理论方法进行了深入研究,确立了优化调度的内容和目标,特点和方法,建立了苏帕河流域梯级水电站联合优化调度模型,分析了梯级电站优化调度的技术方案,最后讲述了梯级电站优化调度的功能。

芭蕉河梯级水电厂的综合自动化系统

介绍了芭蕉河梯级水电厂的综合自动化系统。主要内容有:芭蕉河梯级水电厂综合自动化的设计原则、系统结构(开放式分层分布结构)、系统配置等,对已经投入运行的芭蕉河二级水电厂综合自动化系统的具体情况及其效果作了详细地阐述。

水电梯级开发对陆域生态弹性力的影响研究

基于秋香江2000、2005、2010和2015年四个时期的遥感影像及气象、水文数据,利用生态弹性力模型,对其流域及200米、500米岸边带的景观格局和生态弹性力进行分析比较,揭示水电梯级开发对其陆域生态弹性力的影响。结果表明:2000—2015年期间秋香江流域的生态弹性力呈现逐渐下降趋势,尤其在2010—2015年间更为明显,说明其生态系统的自我调节能力不断弱化;岸边带的生态弹性力呈现先下降后上升再下降的趋势,表明研究期间岸边带生态系统的自我调节能力有所提高;同期相比,秋香江200米岸边带的生态弹性力最高,其次是500米岸边带,最低的则是整个流域。2000—2015年秋香江流域及岸边带的生态弹性力有所波动,但总体变化不大,水电梯级开发建设未对研究区的陆域生态产生明显影响。

梯级流域智能水电厂总体方案设计

根据古田溪梯级电站流域现状,以现有监控系统、水调自动化系统为基础,研究古田溪梯级电站建设流域智能水电厂的任务和目标,设计梯级流域智能水电站的总体架构、网络结构以及软硬件配置等方案。

流域梯级电站水库地震监测台网规划与设计

随着水电工程的大规模开发,针对大中型首尾相连的长条形峡谷水库湖泊群,工程界从对诱发地震进行单体水库的孤立观测和研究发展成对系列梯级水库进行流域化观测和研究。一旦发生水库地震,单体水库之间在时间域和空间域是否会相互呼应、影响,成为学界关心的重点,因此目前的水库地震监测台网发展趋势越来越流域化,信息化,综合化。

岷江上游水电开发特点及其空间格局分析

研究流域的水电开发类型与空间格局,可为水库群的累积环境影响评价、流域水电优化布局等提供科学参考。在流域分割的基础上,对岷江上游水电站的基本类型、水电站的空间分布格局进行了全面分析,并构建水电开发率、水电开发密度和水电开发强度3个指标对流域水电开发程度作出综合评价。结果表明岷江上游流域水电站类型以高水头低闸坝的引水式小水电为主,高坝大库相对较少。梯级水电开发已拓展至岷江三级支流,汶川—都江堰河段是干流水电开发程度最高的河段,杂谷脑河是水电开发程度最高的一级支流流域。岷江上游流域的水电开发率远高于全国平均水平,梯级水电开发密度大于国内主要河流。农村小水电占水电站总数的82%,梯级农村小水电对生态环境的累积影响是将来值得深入探讨的问题。

红水河梯级电站喀斯特库区土地利用与景观格局变化研究

水电开发在带来巨大经济利益的同时也不可避免对当地土地利用方式与生态环境产生不同程度的影响。本文以红水河库区典型区域广西大化县为研究对象,基于1988年～2006年四期遥感影像资料,运用遥感与GIS技术和景观格局分析方法,分析了研究区土地利用与景观格局变化特点、土地利用动态变化对景观类型脆弱度的影响。结果表明:①整个研究期内研究区土地变化核心是水田、旱地、园地、城乡建设用地、水域、中覆盖荒草地、低覆盖荒草地、灌木林地与有林地,其中园地、城乡建设用地、水域面积显著增加,水田、有林地、灌木林地、中覆盖荒草、低覆盖草地、旱地大幅度减少,裸岩砾石地相对变化幅度不大;②各个研究期内土地利用变化有较明显的差别,库区土地利用变化的区域差异明显,各种地类相互转换复杂,土地退化及各地类转化为水域现象十分明显;③景观格局变化主要表现为景观呈破碎化趋势,景观多样性提高,斑块类型趋于离散,景观变化的区域差异与土地利用变化的区域差异基本一致;④不合理的人类活动、水电建设及脆弱本底环境对库区的累积作用是库区生态环境难以良性发展的主要原因,喀斯特库区土地资源开发存在较大的生态风险,人类活动强度超过喀斯特生态环境承载力范围将会导致喀斯特库区生态环境恶化,因此应采取有效措施进行治理,促进库区经济和生态环境的良性发展。

自适应多策略粒子群算法在水库群优化调度中的应用

根据梯级水电站优化调度特点,建立粒子群算法求解多阶段最优化问题数学模型。针对基本粒子群算法(PSO)在早期存在精度较低、易发散等缺点,后期出现"趋同性"和"早熟"等现象,提出了自适应多策略粒子群算法。并将该算法与基本PSO、改进型PSO、杂交PSO和收敛因子PSO分别在雅砻江梯级水库群优化调度中应用,通过对其优化结果的比较,验证了改进算法在加快收敛速度和提高算法精度方面的有效性。