Effects of Mountain Rivers Cascade Hydropower Stations on Water Ecosystems

China is rich in hydropower resources,and mountain rivers have abundant water resources and huge development potential,which have a profound impact on the pattern of water resources allocation in China.As the main way of water resources and hydropower development,the construction of cascade hydropower stations,while meeting the requirements of water resources utilization for social development,has also brought adverse effects on river ecosystems.Therefore,the impact of the construction of cascade hydropower stations on mountainous river ecosystems,where the minimum ecological flow of rivers must be ensured and reviewed.In addition,this paper proposed the deficiencies and outlooks for cascade hydropower stations based on previous research results.

Prospect of Jinsha River——A Huge Hydropower Base in China

This paper emphatically introduces the general situation, financial evaluation and competitive edge of both Xiangjiaba and Xiluodu hydropower stations, and briefs the preparatory works of Wudongde and Baihetan hydropower stations.

气候变化下澜沧江流域径流及水电站发电能力预测

气候变化会对流域径流和梯级电站发电能力产生重要影响。基于历史和未来气候情景数据,综合利用WACM水文模型和梯级水电站发电模型,对澜沧江下游5个梯级水电站的出入库流量变化和发电能力进行预测。结果表明:①澜沧江流域未来气温会有一定程度上升,但GFDL-CM3、GISS-E2-R-CC和IPSL-CM5A-MR 3种气候模式下的降水变化趋势不一致,分别为增加8%~24%、减少15%~45%和变幅较小(-4%~7%);②上游来水在GFDL-CM3模式下明显增加(16.15%),在GISS-E2-R-CC模式下大幅减少(-30.67%),而在IPSL-CM5A-MR模式下变化不大(-2.01%);③梯级水电站年均发电量受上游来水的影响显著,保证出力对来水减少更为敏感,当年均流量下降30.67%时,保证出力下降约80%。研究成果可为澜沧江流域应对气候变化影响的水资源和梯级电站调度管理提供参考。

兼顾生态的梯级水电站优化调度模型研究与应用

随着生态环境保护意识的提高,国家对水库开展生态调度的要求也不断提高。针对金沙江下游梯级电站复杂多样的生态调度需求,以经济效益最大为目标,建立针对产粘沉性卵鱼类生态调度和促进产漂流性卵鱼类繁殖生态调度的梯级水电站中长期优化调度模型;通过生态调度与电站运行目标的整体优化,得到生态调度开展时机的优化方案,实现兼顾生态调度和电站发电。在此基础上,选取丰、平、枯共30个典型年进行分析。结果表明:不同典型年下考虑生态调度后梯级发电量减少0.01%~0.27%,来水越丰,生态调度的影响越大。就整个消落期来看,生态调度与兴利调度没有明显的冲突,但会影响梯级电站的消落进度,导致上游两座电站消落提前1旬左右,对下游两座电站影响较小。

双江口水库对下游梯级水库群发电-航运联合调度影响研究

选取岷江流域为研究对象,按双江口水电站投产前后划分2种情景,构建SWAT水文模型和水库群联合调度模型,对比分析双江口水电站对下游梯级水库群发电与航运的影响。研究结果显示,在双江口水电站运行后,下游梯级电站入库流量显著提升,有效增加了水库兴利库容。目标水库群在每年枯水期平均发电量增加了50.59亿kW·h,其中双江口水库枯水期平均发电20.36亿kW·h,经济效益增幅超过16亿元;目标水库群年平均发电量提高了139.58亿kW·h,其中双江口水库年均发电108.69亿kW·h,经济效益增幅超40亿元。此外,岷江高场站的航运流量在不同保证率下也有所提升:90%保证率下提升了15.48%,95%保证率下提升了13.11%,98%保证率下提升了7.74%。研究结果为大型水库群枯水期联合调度及航运优化提供了重要的决策支持和理论指导。

金沙江上游水光互补中长期协调运行方法研究

充分发挥流域梯级水电站的灵活调节能力,实现水光互补系统的协同运行,是提升可再生能源消纳水平的重要途径。以金沙江上游川藏段正在开展前期规划工作的梯级水电站及沿江光伏电站为研究对象,建立了水光互补系统发电量最大化的中长期协调运行优化模型,同时计及梯级水电站、光伏电站和外送直流输电线路的运行约束,以评估水光互补系统的外送消纳水平。在算例分析中,测算了不同梯级水电站规划装机下的光伏电站最大装机和典型日外送发电曲线,并从丰-平-枯水平年、直流日最大调节幅度和是否配置抽水蓄能电站等方面进行模型验证和灵敏度分析,结果表明,金沙江上游川藏段水光出力具有季节资源互补性和日内电源互补性,提升梯级水电站或直流输电线路的调节能力、配置抽水蓄能电站均可以使光伏最大可接纳装机进一步增长。

基于流域电力生产数据中心的主设备故障诊断研究

随着智能水电站、集控中心的发展,各流域水电开发公司建设了电力生产数据中心,构建了标准化、规范化的数据模型,打通了底层系统通道。在电力生产数据中心的基础上,构建统一的主设备监测数据模型,并为应对现有设备报警模式的缺陷,分析专家知识和智能诊断方式的优势,建立了电站主设备的综合诊断系统,提供了多层次、多角度地的诊断参考意见,对推进智能水电建设、集控发展有着重要的意义。最后,以某混流式发电机组运行工况数据为例,分析并验证了综合诊断模型的有效性。

圆口铜鱼资源变化及物种保护研究进展

圆口铜鱼(Coreius guichenoti(Sauvage et Dabry))是国家二级重点保护野生动物和长江上游特有鱼类,为中国典型的淡水洄游性鱼类,研究梯级电站建设背景下圆口铜鱼资源变化对保护圆口铜鱼具有重要意义。综合文献调研及野外监测结果,发现圆口铜鱼资源量呈下降趋势,分布范围随着电站蓄水不断缩减并呈现出片段化,大坝建成运行几年后,库区不再有圆口铜鱼分布,坝下流水江段仍有圆口铜鱼分布;圆口铜鱼繁殖群体分布范围愈来愈窄,目前金沙江下游仅乌东德水电站坝下流水江段东川渡口能监测到亲鱼;攀枝花断面和巧家、皎平渡断面所监测到的圆口铜鱼产卵规模显著下降。通过对圆口铜鱼资源变化等研究进展的梳理,提出圆口铜鱼保护建议:加强栖息地和产卵场保护,构建人工产卵场;对圆口铜鱼人工种群应开展相应的遗传管理,并进行放流效果评估研究;修建过鱼设施,使圆口铜鱼能顺利通过大坝完成生殖洄游,保护其种群延续。

新能源对清江梯级电站运行影响分析研究

随着我国碳达峰和碳中和目标的提出,以风电、光伏发电为主的新能源将成为我国能源结构优化的主力军。从生产特性来看,新能源发电具有波动性、随机性、间歇性的特点,水电作为调节性能优异的清洁能源,其灵活快速的调峰能力可充分弥补新能源出力的不确定性。在区域电网内,充分利用水电及新能源,实现灵活互补优化调度,是构建清洁低碳多能互补电源体系的大势所趋,但同时,也会给水电的运行方式带来明显影响。以清江梯级电站为例,构建水、风、光互补运行出力模型,分析了新能源对清江梯级电站运行影响。

大通河流域梯级水电站均衡优化调度

梯级水电站调度涉及多目标和多约束优化问题,求解过程十分复杂。为此,该文构建梯级水电站均衡优化调度模型,利用遗传算法对该模型进行求解,并应用于大通河梯级水电站发电优化调度。相比等流量调节结果,均衡优化调度使大通河梯级水电站多年平均发电量和保证出力分别提高1.8%和2.1%。与单目标优化调度相比,均衡优化调度不仅能够提高梯级水电站多年平均发电量和保证出力,而且多年平均发电量和保证出力提高的程度很相近。因此,梯级水电站均衡优化调度能够兼顾水电站多目标调度,调度结果是合理的。研究成果可为水电站发电优化调度提供新思路,也可为大通河梯级水电站实际调度提供有价值的参考。

金沙江下游巨型梯级水电站移民安置生态环境保护工作的思考和建议

以金沙江下游梯级开发的向家坝、溪洛渡、白鹤滩、乌东德4座巨型水电站为例,梳理了国家对4站的生态环境保护总体要求,说明了环保措施实施体系构建情况,对比可研阶段分析了实施阶段环保措施的深化及费用变化情况;同时对水电移民安置生态环境保护工作在新形势下出现的问题进行了浅析,并就进一步做好生态环境保护工作提出了相关建议。

黄河上游梯级水电站储能作用在新型电力系统中的应用

新能源大规模并网后对电力系统调峰资源需求迫切,亟须全面提高电力系统中灵活性电源的利用水平,以维持电网安全稳定运行与清洁能源高效消纳。作为我国新能源并网比例最高的区域性电网,西北电网受近年来煤电新增装机少、抽水蓄能电站尚未投产、电化学储能调节规模小等因素影响,调节资源不足,制约了新能源的高效利用。通过充分发挥黄河上游已投产梯级水库的调蓄作用,进一步释放梯级水电站的调峰潜力,可实现类似储能的作用,有效节省抽蓄、电化学储能等调峰资源的建设成本。通过设立对照模型,分析了梯级水电站不参与调峰、直调水电站参与调峰和梯级水电站均参与调峰3种情景下的调峰能力差别,论证了梯级水电站参与调峰对电网调峰资源的积极贡献。

金沙江下游梯级水电站对区域气候的影响分析

已有研究表明坝式水电站蓄水对局地气候有重要影响,但目前对梯级水电站蓄水的气候效应还不清楚,尤其是在干热河谷地区。为深入研究梯级水电站对区域气候的影响,以2005~2020年金沙江下游向家坝-溪洛渡梯级水电站所在流域及周边区域38个气象站监测数据为基础,采用ANUSPLIN(Australian National University Spline)模型模拟流域内的气温、降水参数,进而采用PELT(Pruned Exact Linear Time)算法、CV(Coefficient of Variation)和Trend方法探究梯级水库蓄水前后气候的时空变化特征。结果表明:(1)ANUSPLIN模型能较好地模拟气温和降水,气温、降水模拟的相对误差分别介于2.26%~10.62%和9.74%~38.14%之间,且该模型对高温、旱季的模拟效果分别优于低温、雨季。(2)蓄水后流域年均气温的降温幅度较蓄水前有所增大,其中冬、夏季表现为气温增加,春、秋季表现为气温降低;年降水量降低的趋势也较蓄水前极大减缓,并且夏、秋、冬三季的降水量均表现为增加。(3)从突变检验结果来看,蓄水后冬、夏季气温均有突变现象;春、夏、秋季以及年降水量也都发生了突变。(4)蓄水后,流域气温、降水均呈现变异减弱、稳定性增强的特征,且距离库区越近,稳定性越强。研究成果有助于加深理解大型梯级水电开发所引起的气候变化效应。

“碳中和”背景下流域统一电价机制研究

中国现行水电电价机制呈现多样化,“一厂一价”现象日益严重。通过梳理水电电价发展历程,找出现行电价机制中被忽视的因素,包括水电外部性、梯级水电站间水力联系等。基于此,提出了“直接成本+正外部成本-负外部成本”的流域统一电价机制。在“碳中和”的背景下,实行流域统一电价有助于提高水资源利用率,促使水电行业融入电力现货市场,并可为全面认识各类发电能源的效益与影响提供依据。

金沙江下游梯级电站汛期及蓄水期调度策略研究

金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝四座水电站是长江防洪体系的重要组成部分。乌东德和白鹤滩水电站的建成运行,一方面使防洪调度的灵活性大大提高,另一方面也使得四座水库如何配合才能充分发挥梯级综合效益的问题变得更加复杂。以金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝梯级电站为研究对象,构建梯级电站优化调度模型,采用非线性规划和改进逐步优化混合算法求解,并基于长系列来水分析了梯级电站汛期及蓄水期的优化调度策略。结果表明:不同的来水条件下梯级电站呈现出不同的水库运用差异,若来水整体偏枯,则乌东德、溪洛渡、向家坝先释放防洪库容,白鹤滩后释放防洪库容;若来水前期偏枯后期偏丰,则乌东德、溪洛渡先释放防洪库容,白鹤滩、向家坝后释放防洪库容;若来水前期偏丰后期偏枯,则乌东德、白鹤滩、溪洛渡先释放防洪库容,向家坝后释放防洪库容;若来水整体偏丰,则乌东德、白鹤滩先释放防洪库容,溪洛渡、向家坝后释放防洪库容;四库防洪库容的运用随来水特征呈现出不同的分配比例。来水占比与梯级释放防洪库容占比呈现出较强的线性相关关系,通过线性拟合函数可以估计出各月的梯级防洪库容释放量。研究成果可为金沙江下游梯级电站的调度提供参考。

雅砻江梯级水电站运行数据管理优化模型

为解决雅砻江梯级水电站日常运行数据管理中存在的数据元素杂乱、计算及存储不规范、维护效率低等问题,采用“数据处理-计算存储-管理维护”技术链条,提出了基于对象和类别划分的数据元素处理技术、基于特征值的数据计算及存储规范化技术和满足读写快速性、质量可靠性及来源唯一性的数据管理维护技术等关键技术,以水电站日常运行数据为传输流搭建关键技术之间的耦合方式,由此建立了雅砻江梯级水电站运行多元数据管理优化模型。将所建模型集成至雅砻江综合自动化系统二期工程,有效提升了雅砻江流域电站运行数据的管理及维护能力。应用结果表明:提出的多元数据管理优化模型,能有效解决流域梯级水电站运行数据管理及维护问题,并为流域梯级水电站智能运行提供有力的数据管理技术支撑。

大渡河流域枯期发电计划滚动预测研究

在四川省电力供给“丰裕枯余”形势下,受市场环境因素复杂、电源竞争加剧等影响,发电计划精准预测是优化流域水电枯期发电方式的关键。对此,分别针对四川省主网供电量、新能源电量、国调网调电量、外购外送电量及省调水电火电电量进行分析,建立了大渡河流域梯级电站发电计划预测方法。结果表明,主网供电预测精度为91.8%,风光发电量预测精度为87.4%,归属于国能大渡河流域水电开发有限公司电站中长期整体发电计划预测精度为90.5%。模型可有效预测各电源电量,进而计算大渡河流域梯级电站中长期发电计划,并基于预测结果智能生成不同工况下的消落过程,为梯级电站群科学调度运行提供技术支撑。

玛尔挡水电站蓄水及投产对黄河上游梯级水电站的影响研究

笔者分析2024年玛尔挡水电站蓄水并投产后对黄河上游梯级水电站运行的影响,尤其是对下游班多水电站的影响;并针对该电站与班多水电站最大发电流量不匹配的问题,提出采取水轮机改造增容、新增小机组、防止泄洪闸门前水面结冰等应对措施。结果表明:黄河上游梯级水电站2024年损失电量约为多年平均发电量的7.64%,蓄水后对发电的影响相对较小;班多水电站将持续产生水量补偿发电效益。

基于GIS的流域梯级电站综合信息处理关键技术研究

在对流域梯级电站综合信息进行处理的过程中,存在着数据量大、分散性强、关联度高及处理较为复杂的问题。而目前的电站信息化维度低,数据处理自适应难度大,难以依靠实景数据提前设置可靠的电站运维及应急处置方案。文中在大量电站实景数据的基础上,建立了各站运行实况数据库,基于地理信息系统(GIS)平台,依靠大数据分析、人工智能现代先进信息技术,以提升指挥中心风险管控和决策能力为目标,生成了电站现有运行状态与隐患发展的3D可视化实况图。通过将不同电站的实景数据输入智能训练模型,将优化后的参数传递到在线监测模型即可实现数字化分析,进而及时掌握各站的隐患发展状况,实现流域梯级电站的信息整合与资源优化。