Establishment and evaluation of operation function model for cascade hydropower station

Toward solving the actual operation problems of cascade hydropower stations under hydrologic uncertainty, this paper presents the process of extraction of statistical characteristics from long-term optimal cascade operation, and proposes a monthly operation function algorithm for the actual operation of cascade hydropower stations through the identification, processing, and screening of available information during long-term optimal operation. Applying the operation function to the cascade hydropower stations on the Jinshajiang-Yangtze River system, the modeled long-term electric generation is shown to have high precision and provide benefits. Through comparison with optimal operation, the simulation results show that the operation function proposed retains the characteristics of optimal operation. Also, the inadequacies and attribution of the algorithm are discussed based on case study, providing decision support and reference information for research on large-scale cascade operation work.

Chaotic Optimal Operation of Hydropower Station with Ecology Consideration

Traditional optimal operation of hydropower station usually has two problems. One is that the optimal algorithm hasn’t high efficiency, and the other is that the optimal operation model pays little attention to ecology. And with the development of electric power market, the generated benefit is concerned instead of generated energy. Based on the analysis of time-varying electricity price policy, an optimal operation model of hydropower station reservoir with ecology consideration is established. The model takes the maximum annual power generation benefit, the maximum output of the minimal output stage in the year and the minimum shortage of eco-environment demand as the objectives, and reservoir water quantity balance, reservoir storage capacity, reservoir discharge flow and hydropower station output and nonnegative variable as the constraints. To solve the optimal model, a chaotic optimization genetic algorithm which combines the ergodicity of chaos and the inversion property of genetic algorithm is exploited. An example is given, which shows that the proposed model and algorithm are scientific and feasible to deal with the optimal operation of hydropower station.

Operation Analysis on T&D Equipment in Three Gorges LeftBank Hydropower Station

The paper outlines the Yangtze Three Gorges water conservancy complex. It describes the power transmission and distribution equipment in the Three Gorges LeftBank Hydropower Station, especially large high-voltage distribution devices. It elaborates the measures for suppressing GIS over-voltage and the tests on VFTO, besides technical measures to ensure safety and stability of power system in the station. It also makes some analyses and summaries about the problems encountered in operation of the equipment.

Optimal Operation of Multi-Objective Hydropower Reservoir with Ecology Consideration

Aiming at the problem that traditional optimal operation of hydropower reservoir pays little attention to ecology, an optimal operation model of multi-objective hydropower reservoir with ecology consideration is established which combines the ecology and power generation. The model takes the maximum annual power generation benefit, the maximum output of the minimal output stage in the year and the minimum shortage of ecological water demand as objectives, and water quantity balance of reservoir, reservoir storage, discharge flow, output and so on as constraints. Chaotic genetic arithmetic is developed to solve the optimal model. An example is studied, showing that the annual generation of the proposed model is 8 million kW?h less than that model without ecology consideration, which is about 0.28 percent. But the proposed model is in favor of river ecology protection, and can promote the sustainable utilization of water resources. So it is worthy and necessary for the optimal operation of hydropower reservoir with ecology consideration.

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.

基于改进模糊故障树法的梯级水电站联合运行期风险分析

以我国某大型梯级水电站为例,基于文献分析法识别其联合运行期的风险源,建立风险指标体系,对传统的模糊故障树法进行改进,在其量化风险概率的基础上,利用层次分析法确定基本事件重要性权重,二者相结合对梯级水电站联合运行期进行风险分析,计算出梯级水电站联合运行期的风险发生概率。结果表明,梯级水电站联合运行期的风险发生概率为4.22×10^(-3),根据《水电站大坝运行安全评价导则》综合判定,风险等级较高,应合理制定相应措施加强风险防范,降低风险损失。研究结果为制定梯级水电站风险防控措施以及进行风险管理提供了基础和支持。

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。

汛期水风光多能互补动态调度模型研究

为充分利用水电站水库汛期在预报无洪水或小洪水时的调节能力,将汛期运行水位动态控制域对应库容作为调节风光运行的可用库容,在提高水库调节能力的基础上给出了考虑入库洪水实时状态的汛期水电站水库动态消纳风光调度模式,以风光出力期望值加水电出力之和与负荷偏差最小为目标,结合风光出力不确定性建立了汛期水风光多能互补动态调度模型,并以福建省水口水电站为例进行模拟调度计算。结果表明:所提动态消纳风光调度模式能够在保证防洪安全的前提下充分合理利用水位动态控制域内的调节能力来调节风光出力,使失负荷时段数和发电量缺口期望值相较于传统调度模式分别降低约37%和32%,水电站水库平均发电水头提高约4.39%,不仅可提高系统出力可靠性,且能增加系统运行效益。研究成果可为汛期调节风光出力提供参考。

基于最优流量分配的水电站短期精细化调度研究

在水电站发电调度研究中,因“以水定电”和“以电定水”两种模式应用场景不同,通常独立使用短期调度模型或实时调度模型,这会导致调度过程中各时段出力的求解有所偏差,难以保证短期调度与实时调度出力计算的一致性和最优性。因此,通过构建最优流量分配模型,将短期调度模型和时段内机组最优流量分配模型进行耦合,可得到短期调度模型中各计算时段内的理论最优出力,实现电站与机组在短期及实时调度层面的无缝衔接。以阿尔塔什电站的发电调度为例,通过计算发现所建短期精细化调度模型的调度期发电量提高了近9%,相较于传统优化调度方式额外提高了5.5%,极大地提高了水电站的经济效益。

基于工业互联网平台的水电站数据资产转化系统设计与应用

随着工业互联网技术的快速发展,作为能源领域的重要组成部分,水电站正面临数字化转型的迫切需求。基于长江电力的工业互联网平台,设计并建设了向家坝水电站数据资产转化系统,旨在实现对水电站运行作业过程数据资产的积累、转化与共享,进而提升运行人员的工作水平,实现水电厂安全、经济、高效运营的目标。

基于VR技术的水电站运维仿真系统设计

水电站运维需要技术人员具有较高的熟练度,在运维仿真系统上进行运维操作训练,而操作的真实性影响实际运维效果,因此基于VR技术设计水电站运维仿真系统。分析水电站的层次结构,在此基础上采用VR技术建立水电站的虚拟环境,提高运维仿真操作的真实性;设计漫游控制模型,支持用户在水电站虚拟环境中的场景交互。利用Unity 3D引擎开发虚拟水电站功能,设计人机交互平台、共享内存区及程序通信、简报系统。实验结果表明,所设计系统建模效率和精度较高,可准确地完成水电站中设备运行状态的监测。

农村小水电多要素智能管理探索与实践

农村小水电站存在机组效率低、出力不足、运行水平低、安全监控不足、管理难度大等问题,为此,选取广东省龙门县开展农村小水电站多要素智能管理探索与实践研究。该小水电站利用了智能化改造、集约化运行、物业化管理等管理模式,采用了小水电智能控制装置与报警、安全生产图像智能识别、小水电集中监控服务端等智能管理关键技术。通过对龙门县6个小水电站的数据统计跟踪,研究发现引入小水电站多要素智能管理模式和关键技术后,小水电站运行效率普遍得到提高,年发电量增长了10%左右。相关成果可以为提高农村小水电站的自动化管理水平和安全运行水平提供参考。

基于大数据的水电站运维远程智能监控系统构建与应用

为解决偏远山区水电站运行维护难的问题,基于大数据、云服务、传感器和人工智能技术,设计开发了一套水电站运维远程智能监控系统,系统通过传感器对现场设备进行监测,然后通过局部均值分析法(LMD)对现场采集到的复杂振动信号进行分解处理,最后利用Elman神经网络的故障诊断专家系统进行故障诊断,可实现远程监测、控制和故障诊断等功能;系统在设计的100人并发用户下,CPU占有率仅为11.7%,每月消耗网络流量395.8GB<1000GB(设计网络流量),平均每一次响应时间仅为3.3ms;系统大大降低了运维人员的工作强度,提高了故障诊断效率,降低了运维成本,在实际工程中取得了较好的应用效果。

两种河床式水电站调度曲线的分析与研究

为了分析低水头、日调节或径流式水电站的出力情况,研究适用于水电站的发电调度运行方式曲线,笔者研究分析折线形和山峰形两种出力限制曲线,对两种曲线合理性进行分析和验证,并提出应用建议。结果表明,两种曲线均可以大幅提高水电站及电网调度对短期(日内)预想出力的预测精度。两种曲线均可适用于低水头、径流式水电站在不同水头条件的调度需求,有一定借鉴意义。

考虑混蓄与纯蓄配置方式的水风光蓄互补系统调度运行对比研究

流域梯级水风光综合能源基地配建抽水蓄能构建水风光蓄互补系统,是提高风光消纳能力、加速可再生能源一体化开发的重要途径。水风光蓄互补系统因地制宜既可配置混合式抽水蓄能,又可配置传统常规抽水蓄能。针对何种配置方式更优问题,从调度运行需求出发进行了研究。首先量化分析了水风光资源的季节互补性和日内互补性。然后分别考虑配置混蓄与纯蓄,基于精细化流域梯级水电模型,以负荷跟踪偏差率最小、弃能最小、水量利用率最大为目标构建了水风光蓄互补系统短期优化调度模型,从调度运行角度探究不同抽蓄形式对水风光蓄互补系统的影响。最后,通过某流域梯级水风光一体化基地算例表明,配置混蓄相较于配置纯蓄,不同运行场景下负荷跟踪偏差率均更小、弃能均降低、水量利用率均提高,综合运行效率也得到提升,表明配置混蓄对水风光蓄互补系统调度运行的提升优于纯蓄。研究可为流域清洁能源基地、抽水蓄能规划建设及调度运行提供决策支持。

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。

水头衔接的梯级电站水头分配问题研究

对于水头衔接的梯级电站,在两梯级电站总水头不变情况下抬高下游电站运行水位,一方面会增加弃水风险,另一方面会改变两电站利用水头,从而使两电站发电收益发生变化。为了研究抬高下游电站运行水位对梯级电站整体发电收益的影响,计算了抬高下游电站运行水位前后梯级电站收益变化,提出了发电用水增量系数评价指标,并基于弃水损失,研究了改变梯级电站水头分配后电站发电收益变化,给出了改变梯级电站水头分配是否有利于提高梯级电站总收益的判别条件,并以清江隔河岩、高坝洲梯级电站为例进行了探讨。结果表明:鉴于上下游电站电价、综合出力系数的差异,当满足提出的判别条件时,适当抬高下游电站运行水位可增加梯级电站的整体发电收益。研究成果可为梯级电站科学控制水位、平衡弃水风险和水头效益、提高整体发电收益提供理论参考。

向家坝水电站工作弧门运行安全观测综合分析

向家坝水电站表孔、中孔工作弧门泄洪处于局开控泄状态,对闸门的安全运行不利。表孔工作弧门采用三支臂设计,面板半径达到了30 m;中孔工作弧门门叶沿中部纵向分成左、右两节对称制作,中间通过螺栓连接。特殊的体型设计及非常规的运行状态需加强其运行安全研究。在374.45 m水位下对3、4号表孔,1、5号中孔工作弧门由全关到全开振动响应参数进行了观测,结果表明整体属于微小振动。该水位条件下表孔工作弧门振动较大区间在6~10 m,中孔工作弧门振动较大区间在8~10 m。同时对以往原型观测数据进行了整理、对比分析,向家坝运行近10年来工作弧门振动响应参数量级基本一致,闸门运行平稳,观测成果可为同类型闸门提供参考借鉴。

水电站运行标准化与智能化监测技术的创新与实践

研究水电站运行标准化与智能化监测技术,旨在提高水电站的运行效率、降低事故风险、实现经济效益最大化。通过本研究,可高效规范水电站运行管理流程,提高管理水平和运维效率。最终目的为实现水电站的智能化监测和管理,实时掌握水电站的运行状态,及时发现问题并采取措施加以解决。

水电站施工技术和运行管理的方法

水电站是一种利用水能转化为电能的重要能源设施,其建设、施工和运行管理关系到国家能源供应和经济发展的可持续性。随着社会的不断进步和环境保护意识的增强,对水电站施工技术和运行管理方法的研究和改进变得越来越重要。水电站的施工技术是指在设计规范的基础上,采用先进的施工技术和设备进行施工,以确保工程的质量和安全。而水电站的运行管理是指对已建成的水电站进行常态化的运营和维护管理,以保障发电的稳定性和可持续性。基于此,探讨了水电站施工技术和运行管理的方法,为水电站的建设和运营提供有效的指导和参考,以期能够为水电站的建设和运营提供有益的借鉴,促进水电产业的可持续发展,更好地满足社会对电力能源的需求,保护环境和生态平衡。