雅砻江梯级水库优化调度规则提取研究

针对确定性水库优化调度模型难以直接应用于实际操作的局限性,建立雅砻江流域“三库七级”梯级水库电站联合优化调度模型,采用Gaussian径向基函数提取各水库的调度规则,并率定和检验拟合效果。结果表明,雅砻江梯级水库电站联合优化调度运行的年均发电量为983.19亿kW·h,比设计多年平均发电量增加78.94亿kW·h(+8.73%);两河口、锦屏I级和二滩水库的优化调度过程呈现一定规律,Gaussian径向基函数拟合调度过程的决定系数R2均大于90%,能有效拟合其调度规则,且模拟调度结果相比设计值增发电量51.27亿kW·h(+5.67%)。     

极端枯水条件下梯级水库蓄水调度策略——以金沙江下游-三峡梯级为例

以发电效益最大为目标，探究适应极端枯水条件的金沙江下游和三峡梯级水库蓄水策略。结合蓄水效益最大规则和三峡供水调度需求，提出了极端枯水条件下梯级水库蓄水调度方式，以蓄水位目标为控制边界拟定不同水量分配原则的蓄水方案，选择典型极端枯水进行模拟调度和效益分析。结果表明：梯级水库蓄满的临界天然来水条件为8月—9月上旬来水不少于97%频率的典型来水（1994年），9月中旬—11月来水不少于90%频率的典型来水（1992年）；极端枯水条件下，梯级水库通过开展联合补水调度，能够满足三峡向下游供水的调度需求；梯级水库无法全部蓄满情况下，优先蓄满金沙江下游梯级水库可使发电效益更大，推荐优先蓄满白鹤滩水库，其次溪洛渡水库。     

清江梯级水库汛限水位联合设计与运用

在不降低清江流域自身防洪标准、不影响清江梯级水库在长江防洪系统中发挥作用的前提下,建立梯级水库汛限水位设计与运用模型,科学利用洪水资源。采用清江流域1951-2009年的日降雨径流系列进行分析计算,研究结果表明：水布垭和隔河岩水库的汛限水位分别采用387.5m和196m的方案,在保证原设计防洪标准不降低的前提下,可使清江梯级水库多年平均发电量增加0.21亿kW.h,增幅为0.302%;其中平水年和枯水年增加的发电效益更为显著。开展汛限水位联合优化设计,可显著地提高梯级水库的综合利用效率。     

梯级水库汛限水位动态控制

本文提出了一种梯级水库汛限水位动态控制方法,以清江梯级水库为研究对象,首先建立清江流域汛期的数值气象水文预报模型,滚动预报流域未来三天的洪水过程;其次建立基于"大系统聚合思想"的梯级水库长期优化调度图模型,通过二元Copula-SAR模型随机模拟梯级水库入库径流以反映其长期变化规律,并采用遗传算法制定优化调度图;最后依据长期与短期调度的耦合原则,建立基于"大系统聚合分解思想"的梯级水库汛限水位动态控制模型,并采用逐次优化法优化得到清江梯级水库汛限水位动态控制方案。研究结果表明:耦合了长期调度规则的梯级水库汛限水位动态控制方案相比未耦合长期调度规则的梯级水库汛限水位动态控制方案和原设计方案,2010年7月中下旬的场次洪水,清江梯级水库发电量分别增加0.59亿k W·h和3.14亿k W·h,增幅为6.20%和45.11%,在不降低防洪标准的前提下可显著提高洪水资源利用率。     

梯级水库汛限水位联合运用和动态控制研究

基于大系统聚合分解理论,建立了梯级水库汛限水位联合运用和动态控制模型,在不降低梯级水库防洪标准的前提下,最大限度地发挥梯级水库的兴利效益。以清江流域为例,选取丰、平、枯水典型年汛期3h的资料,分别按原设计方案和梯级水库汛限水位联合运用方案进行调度运行。结果表明:与原设计汛限水位方案相比,梯级水库汛限水位联合运用方案按库容最优分解策略动态控制,汛期发电量可增加1.79亿kW.h,增幅为4.51%;洪水资源利用率提高了2.73%。因此开展梯级水库汛限水位联合运用调度,可显著地提高水库的综合利用效益。     

洮河九甸峡水库优化调度研究

洮河九甸峡水库是一座综合利用水利枢纽.本文首先分析了洮河九甸峡水利枢纽的基本情况及其水库的目标功能,在此基础上建立了九甸峡水库优化调度模型,并采用改进粒子群优化算法(MPSO)对模型进行求解.经计算:对于平水年情况,九甸峡水库可满足上下游需水要求,并可比原设计情况多发电量0.31亿kW·h,比动态规划法多发电量0.05亿kW·h.     

清江梯级水电站联合调度图的研究与应用

针对清江梯级水电站开展了水库联合调度图的研究,结合库群补偿调度的库容效率指数方法,建立了基于微粒群算法的联合调度图研制模型。得到的联合调度图方案符合清江流域水文及梯级水库结构特点,同时具有调度决策直观、操作简明的优点。经模拟调度检验,联合调度图与现设计应用方案相比,清江梯级总出力不仅满足设计保证率,而且年均发电量可提高2.01亿kW.h,增长率达2.77%,减少弃水10.67亿m^3,减小38.96%。     

水库群蓄水调度多目标随机规划与聚类分析

梯级水库群汛后蓄水期蓄水时机、速率、次序决策面临径流不确定、多目标竞合关系复杂等问题。针对蓄水期决策难题,构建发电、蓄满、生态、上、下游防洪安全等指标的水库群多目标随机规划模型,生成非劣解集;采用K均值聚类法提取非劣解集类别特征,分析目标矛盾关系及蓄水机制。以溪洛渡-葛洲坝梯级水库群为例,结果表明：蓄水期来水越枯,蓄水难度越大,综合效益越低,枯水年发电量较丰水年下降了21.6%;上游防洪安全与发电量矛盾性最强,由枯到丰相关系数降低了0.047;溪洛渡、三峡蓄水呈分段式变化,前期快速蓄水,中后期缓速蓄水。本研究提出的耦合水库群多目标随机规划与聚类分析方法对于科学制定水库群蓄水方案具有参考价值。     

考虑动态洪水预见期的水库运行水位动态控制

为了在合理评估防洪风险的条件下提高洪水资源利用率,以潘口水库为算例,首先考虑为下游水库预留的防洪库容具有重叠使用的空间,对其汛期运行水位值进行了优化;其次利用预报预泄法建立模型,推求汛期运行水位动态控制域的上限值;最后重点考虑洪水预见期的动态变化,求解基于风险分析的动态控制域。计算得出,水库汛期运行水位可由原来的347.60 m提高至350.50 m,考虑洪水预见期的变动区间为[3, 6] h,以0.5 h为间隔,最终求得的汛期运行水位动态控制域为[350.50, 351.40] m,相应的发电效益可以分别提高0.19亿kW?h至0.25亿kW?h。结果表明,在综合考虑防洪安全与兴利蓄水的条件下,依据所提出的方案对潘口水库进行汛期运行水位动态控制是合理可行的。     

三峡梯级和清江梯级水电站群联合调度研究

开展对三峡梯级和清江梯级巨型混联水电站群优化调度研究,分别建立了以发电量最大和以发电效益最大为目标的水电站群联合调度模型,采用POA算法分别计算两个梯级单独运行和梯级联合运行在两种准则下的库容和电力补偿效益。选择1982-1987连续水文周期年的日径流资料进行计算,并与原设计方案相比,两种准则下联合调度的系统年平均发电量分别增加了60.90亿kW.h和60.71亿kW.h,年发电效益分别增加了14.37亿元和14.70亿元;在以发电量最大为准则的情况下,三峡梯级和清江梯级的弃水量分别减少了566.88亿m3和36.73亿m3,系统年均发电量增加了5.80%,库容补偿效益显著。     

三峡水库蓄水时机群决策方法研究

汛末提前蓄水能在风险可控的条件下提高水库蓄满率,增益良多。目前针对三峡水库汛末蓄水时机的研究很多,但侧重点不同,且最佳蓄水时机的选取缺少决策技术支持。为了将现有研究成果有效整合,供上级决策者参考,提出了专家群体最大满意度群决策模型。首先,各专家运用累积前景理论对蓄水时间方案进行排序,然后以专家群体满意度最大为目标,求解使专家群体满意度最大的群决策结果。结果显示,9月11日蓄水的方案可以在较小的风险条件下取得较大效益,为最优方案,该结果与传统决策方法结果相同,表明了所提群决策模型的有效性。此外,该模型充分考虑专家决策心理,尊重群体意见,结果有据可循,能为研究三峡汛末蓄水时机问题提供一种新的有效手段。     

考虑提前蓄水的高坝后期导流风险效益分析

后期导流过程中采用提前下闸蓄水方式,可获得更多发电收益。然而这一措施会在汛期增加大坝施工期漫顶风险,并加大满足蓄水要求的赶工成本,使导流方案决策更为复杂。本文以高坝施工期安全度汛为研究对象,考虑水文、水力不确定性,模拟不同初期蓄水下闸方案的导流风险率;针对不同下闸时机和蓄水保证率,计算蓄水历时、提前蓄水的发电增量和发电效益;综合后期导流风险概率、发电效益和下闸蓄水赶工成本要素,建立后期导流方案多目标决策模型,寻求提前下闸蓄水时机。通过雅砻江流域某在建大型高坝工程实例分析表明,该方法能综合评价提前下闸蓄水方案的经济性和风险情况,在此基础上寻求理想下闸时机。研究为高坝后期导流施工决策提供了理论和实践依据。     

1 000 MW机组低压加热器疏水系统的优化配置

4种方案的比较表明,1 000 MW超超临界汽轮机低压加热器疏水系统的优化配置方案是:6号低压加热器设疏水泵、7号和8号低压加热器设内置式疏水冷却段。在T-MCR工况下,这种设置的机组比低压加热器疏水逐级自流设置的机组可多发电约472 kW,加上优化方案使凝结水泵减少的电耗100 kW,机组可多发电约572kW。在年供电量相同的情况下,1台机组年节省标准煤约840。t     

Impact of Climate Change on Energy Production,Distribution, and Consumption in Russia

An assessment of the overall impact of the observed and expected climatic changes on energy production, distribution, and consumption in Russia is presented. Climate model results of various complexity and evaluation data on the vulnerability of various energy production sectors to climate change are presented. It is shown that, due to the increase of air temperature, the efficiency of electricity production at thermal and nuclear power plants declines. According to the climate model results, the production of electricity at TPPs and NPPs by 2050 could be reduced by 6 billion kW h due to the temperature increase. At the same time, as a result of simulation, the expected increase in the rainfall amount and river runoff in Russia by 2050 could lead to an increase in the output of HPP by 4–6% as compared with the current level, i.e., by 8 billion kW h. For energy transmission and distribution, the climate warming will mean an increase in transmission losses, which, according to estimates, may amount to approximately 1 billion kW h by 2050. The increase of air temperature in summer will require higher energy consumption for air conditioning, which will increase by approximately 6 billion kW h by 2050. However, in total, the optimal energy consumption in Russia, corresponding to the postindustrial level, will decrease by 2050 by approximately 150 billion kW h as a result of climate- induced changes. The maximum global warming impact is focused on the heat demand sector. As a result of a decrease in the heating degree-days by 2050, the need for space heating is expected to fall by 10–15%, which will cause a fuel conservation sufficient for generating approximately 140 billion kW h of electricity. Hence, a conclusion about the positive direct impact of climate change on the Russia’s energy sector follows, which is constituted in the additional available energy resource of approximately 300 billion kW h per year.     

基于排雨管道的雨水分段蓄能发电系统

为充分利用汇集在建筑物顶部雨水所具有的势能，设计了由弃流净化装置和蓄水发电装置组成的雨水分段蓄能发电系统。基于虹吸原理，具有将排雨管中的雨水先蓄后放、蓄能发电的功效；依据伯努利方程建立了虹吸管内雨水的瞬时流速、流量、功率和流经时间与水头的函数关系；以最大瞬时功率为目标函数、最大真空值为约束条件，对η型虹吸管几何参数进行优化分析，筛选出19组高度尺寸组合，再以单位长度内一次蓄放水发电产生的能量最多为优化目标，确定最佳组合为（4.5，6.0）。通过物理模型实验，证明雨水蓄能发电系统能达到设计要求，并建立了该系统单个蓄水发电装置一次蓄、放过程的发电量公式。论文研究的内容及研制的实验装置对于利用雨水蓄能发电的进一步研究具有一定的指导意义。     

白鹤滩首蓄期变形预测混合模型方法北大核心CSCD

首蓄期准确预测坝体变形,合理安排蓄水计划对于特高拱坝安全进入运行期具有重要意义。为解决特高拱坝首蓄期坝体变形预测较难的问题,本文提出了一种特高拱坝首蓄期坝体变形预测混合模型方法,并结合白鹤滩特高拱坝首蓄期坝体变形监测资料进行工程实例验证。该模型结合白鹤滩特高拱坝首蓄期三阶段蓄水计划的背景,结合三个蓄水目标下白鹤滩拱坝拱冠梁坝段正垂测点的监测数据量大小,在首蓄期初期采用多元回归模型,在首蓄期中后期对PLdb18-2到PLdb18-6五个测点采用优化的LSTM模型,对于坝顶的PLdb18-1采用多元回归模型。本文针对混合模型及全过程采用单一模型的预测结果和实测结果进行对比,本文提出的混合模型方法精度最高,误差率不超过4%,且具有较好鲁棒性。     

军用航空应急起动电源设计与实现

目前,国内军用航空应急起动电源多采用镉镍蓄电池组作为储能单元,镉镍电池组存在能量密度较低、成本高、寿命低等缺陷。为了减小航空蓄电池体积、质量,提升航空应急起动电源性能,提出了一种基于钛酸锂电池模组的航空应急起动电源系统设计方案,组装了一套34 Ah的钛酸锂电池模组替换原有的航空镉镍电池组,并且通过实验对比了钛酸锂电池组与镉镍电池组在常温与低温下大倍率放电性能。针对钛酸锂电池模组,研发了一套电池管理系统,实现了15 kW钛酸锂电池组军用航空应急起动电源的样机设计。     

18kW异步电机高压直流起动发电系统设计与实现

采用异步电机的起动/发电双功能电源系统将是战机、战车和汽车等移动电源系统的一个有竞争力的发展方向。结合18kW 270V高压直流起动/发电系统的研究工作,该文介绍了异步电机与变换器控制结合的起动/发电系统综合设计方案,通过两路三相变换器的功率开关的通断实现电机起动时Δ接法、发电时Y接法的转换运行,解决了起动时低压蓄电池供电和发电时输出高压的矛盾。分别阐述了异步电机起动运行和发电运行的控制策略,对比了异步电机"Y"、"Δ"2种接法下的转矩控制技术的特点,并简要介绍了宽转速范围内提供恒压电功率技术。这些关键技术使系统大大提高了发电的动静态品质和起动性能。最后给出系统仿真及样机试验结果。     

三峡水库9月分旬控制蓄水初步研究

三峡水库提前蓄水是充分发挥三峡水库效益的重要课题,而提前蓄水必然会提高三峡大坝的防洪风险,有必要提出一个有效的调度方案解决。本文在分析三峡水库洪水的基础上,提出了9月分旬控制蓄水的方案,针对不同频率的洪水组合进行了调洪演算,得到了9月各旬相应的防洪限制水位,并对其发电效益进行了比较。所得结论可供三峡工程在实际运行中制定调度方案参考。