黄河上游青海水风光蓄一体化发电系统研究

随着双碳目标加速落实与黄河流域生态保护和高质量发展规划实施,统筹推进水风光一体化基地建设并构建多能互补发电系统,能提升跨省跨区电网错峰支援和余缺互济能力。通过采用归纳梳理的方法对黄河上游青海省水风光资源和多能互补著绩进行了分析,结果表明：青海南部水电势能、北部太阳能和西部风能资源潜力较大,但各种新能源随开发规模的扩大其可开发潜力呈下降趋势。青海省规划的风光容量配比为0.6∶0.4,2025年情景下水电与风光配比为1∶1.2,2035年情景水平下为1∶1.25。此外,在电网系统中尽可能少接风电多接光伏且弃电率保证在5%以内对电网稳定运行和投资成本具有正反馈作用。     

黄河干流水风光一体化能源综合开发研究

以黄河上中游干流已建、在建、规划的水电站及其周围的风光资源为对象,以水风光电出力特性及互补特性为基础,以风光电接入不增加水电站弃水并按照经济较优控制弃风、弃光率等为原则,开展黄河干流水风光一体化能源配置运行研究,结合互补运行特性、充分利用水电的调节能力、提高输电通道利用效率、统筹本地和外送消纳,在技术可行、经济合理的基础上构建了黄河干流水风光能源配置模型和经济分析模型,通过模型分析计算,提出经济合理的水风光电装机规模配比方案,及黄河干流2025年、2035年水风光一体化发展目标和布局。     

基于水风光一体化开发的黄河上中游水风光资源评价

黄河上中游地区水、风、光等清洁能源资源禀赋优势突出，为高质量推动黄河流域水、风、光一体化建设，实现“双碳”战略目标提供了基础条件。分析了黄河上中游生态环境条件、土地资源条件、水能资源条件，围绕调节能力强的水电站周边地区，开展风能资源、光能资源评价，提出风能资源、光能资源地理分布规律和开发潜力，为水风光一体化基地布局以及多种能源互补研究提供支撑。研究表明：研究区域内分布有自然保护区、水产种质资源保护区、水源保护区、风景名胜区、地质公园、湿地公园等多种类型环境敏感区，土地资源中草地面积最大，其次为耕地面积；上游的宁木特、茨哈峡、龙羊峡、刘家峡、黑山峡水电站，中游的碛口、古贤、小浪底水电站调节能力强，在相应河段具有龙头作用；上游龙羊峡及以上河段、黑山峡河段风光能资源最好，中游河段自上而下风光资源条件逐步变差，风能资源开发潜力3.75亿kW,光能资源开发潜力15.82亿kW。     

水风光打捆模式下新能源占比对水电机组效率的影响

水风光打捆可为新能源大规模高效、安全并网提供重要保障,有助于提高清洁能源利用效率,进而早日实现“双碳愿景目标”,但也将加剧对水电机组运行效率的影响。重点探讨了水风光打捆模式下不同新能源占比对水电机组效率的影响以及规律。首先,构建了水风光打捆送出模式下的日调度模型,然后以乌东德水电站及其附近的虚拟风、光电场为研究对象开展了算例研究。结果表明：随着新能源占比的增加,在枯期水电机组的运行效率会下降,而在汛期则呈现先升后降的规律;对比发现,在相同装机条件下,汛期水电机组效率的日内波动性较枯期小,汛期进行水风光打捆更有利于提高水电机组的运行效率。研究成果可为新能源大规模消纳背景下的装机容量优化配置和水电机组优化运行提供参考依据。     

风光水互补发电系统发电效率分析

笔者主要探讨风光水互补发电系统发电效率的分析。由于煤石油天然气等资源日益枯竭,清洁能源的利用变得非常重要。风光水互补发电系统是一种将风电、光伏发电、水电结合的发电方式,其发电效率对于清洁能源的发展具有重要意义。笔者首先介绍了风光水互补发电系统的原理和构成,然后分析了不同风光水互补发电系统中各种因素对发电效率的影响。最后,提出了一些提高风光水互补发电系统发电效率的建议,为清洁能源的发展做出一定的贡献。     

2021年中国常规水电发展现状与展望

中国地势西高东低,雨热同期、水量充沛,开发水能资源条件世界第一。2004年、2011年、2016年,中国常规水电装机规模分别突破1亿、2亿、3亿kW;2014年,年发电量突破10000亿kW·h。水电快速发展,不仅为中国经济社会发展提供了大量的清洁可再生能源,同时也为电力系统发展提供了宝贵的容量支撑,为新能源的高质量发展奠定了坚实的基础。系统总结了2021年中国常规水电发展现状,分析了制约水电发展的主要问题,并提出了相关的意见建议。展望未来20~30年,在实现“碳达峰、碳中和”自主贡献目标的伟大实践中,水电行业还将取得更大的进展,作出更大的贡献。     

黄河流域水-能源-粮食安全系统的耦合协调发展研究

为探究黄河流域水-能源-粮食安全系统协调发展对推动流域人地关系协调、高质量发展的意义,以黄河流域水-能源-粮食安全系统为核心,构建流域水-能源-粮食安全系统综合指数,采用主成分分析法计算各指标权重,利用耦合协调度模型对2007—2017年黄河流域水-能源-粮食安全系统耦合协调度进行测算,并对2018—2027年流域耦合协调度进行预测。结果表明:黄河流域水-能源-粮食安全系统综合指数处于中等水平;流域2007—2017年水-能源-粮食安全系统耦合协调度经历初级和中级耦合协调发展水平,整体呈上升趋势,发展潜力较大;黄河流域水、能源安全子系统综合指数呈现轻微负增长态势,对系统整体发展提升存在一定负向压力;预测结果显示流域耦合协调度在预测期内仍将保持在中级协调。提高黄河流域水-能源-粮食安全系统协调性,推动黄河流域高质量发展,必须统筹考虑水、能源、粮食之间的协调关系,从根本上加强流域资源与生态的综合高效管理。     

水风光互补系统灵活性需求量化及协调优化模型

利用水电等灵活性调节电源平抑间歇性风光发电是解决新能源规模化并网消纳的重要途径。依托云南电网实际工程,提出灵活性需求量化方法,采用分位点确定了风光电站集群出力概率分布的取值变化区间,生成不同概率的出力场景集,以量化描述面临计划的灵活性需求;集成6种灵活性调节指标,构建了灵活性裕量期望最大和不足期望最小模型,能够动态适应不同场景的水风光互补调度需求。通过实际数据分析了灵活性需求量化的准确性,以及不同来水条件、新能源接入比例、风光装机比例、水电机组特性、调峰需求对灵活性的影响,与预留备用容量方法相比,本文模型能够根据灵活性需求变化给出多类型电源互补调度方案。     

风光水互补系统发电效益-稳定性多目标优化调度

风光水互补系统联合运行是解决风电、光电等间歇性能源消纳的有效方法之一,但互补系统的发电效益与稳定性存在矛盾关系,如何分析系统的出力互补特性并解析效益-稳定性关系是本研究解决的关键科学问题。本研究在雅砻江流域风光水互补示范基地上开展研究工作,采用互补系统总发电量最大、出力过程变异系数最小为目标构建效益-稳定性多目标优化调度模型,采用径流、风速和太阳辐射强度等作为输入,分析调度方案出力互补特性与目标关系。研究结果表明:效益-稳定性目标之间的关系为总发电量越大,变异系数越大,出力过程平稳性越差;互补系统在日内时间尺度上的互补关系为从夜间到日间再到夜间,光电出力从零逐渐增大再变为零,风电出力从大变小再变大,存在日内互补关系,水电能源依靠调节能力可有效互补平抑风电和光电出力。     

“双碳”战略下水循环响应与需水情势变化

通过对相关文献的研究梳理，基于“双碳”战略任务要求与实施路径，对“双碳”战略下水循环响应与需水情 势变化等进行深入探析。研究表明，水、碳循环在自然界通过植物光合作用和蒸散发紧密相连，在经济社会中通 过水资源与能源的供-用-耗-排过程密切相关。“双碳”战略实施对水资源供、需两端均产生一定影响，供给端主 要表现在降水、径流的时空分布变化，需求端主要表现在产业结构、布局的调整以及伴生的需水变化。针对“双 碳”战略下的水-碳天然循环变化及其影响应进一步加强研究并制定适应性措施，同时加强经济社会领域水资源 与能源供-用-耗-排过程的主动调节，为“双碳”目标实现和经济社会高质量发展提供支撑。     

新阶段提升长江流域水能资源利用效能研究

为顺利推进新阶段水能资源开发与合理利用，分析了现阶段水能资源利用现状，以及风光新能源大幅并网运行后面临的机遇与挑战；以长江流域为研究对象，结合流域内典型案例，论证提出了拓展水能资源合理利用的改造增容、电站扩机及水库群优化调度等路径，从政策支持、电价形成机制、流域水风光联合调度与管理角度提出了有关建议。结果表明：(1)对存量常规水电机组进行增容改造无明显制约因素，具备广阔前景；(2)电站扩机符合能源绿色转型要求，在提升水电站电量容量效益、增强电站机组运行灵活性等方面作用显著；(3)水库群优化调度既可充分发挥水利水电工程自身综合效益，亦可结合水风光储一体化调度进一步释放常规水电的调节性能。     

风光水互补发电集控系统总体设计初步研究

为缓解风光等新能源并网消纳问题,将集控系统应用于风光水多能源电站群,利用风光水资源互补性实现资源的有效整合,推进能源的综合开发。详细分析了风光水互补发电集控系统的主要功能需求,在功率预测系统、水调自动化系统的基础上提出了风光水多能源综合优化运行,实现多目标风光水互补优化运行调控,提高风光水多能源电站群的安全经济运行水平。分析了监控数据流程,在此基础上,提出了集控系统总体架构,采用分层分布式体系结构,1+N多冗余设计,并从可靠性、安全性、实用性等方面提出了集控系统软硬件配置要求。设计研究可为解决新能源安全稳定经济并网运行提供较好的技术支撑,为类似工程设计提供参考。     

复杂水利-电力约束下梯级水电站短期多层级多目标优化调度研究

电网高强度的调峰调频任务和流域严格的水量调度要求,限制了梯级水电站调度运行的优化空间,造成水调电调协调困难、效益发挥不充分、机组长时间低效运行等问题。本文统筹考虑梯级水电站发电效益、调峰能力以及运行工况等目标,分别建立电网、梯级、电站等不同层级的调度模型,研究多层级多目标协同优化机制,提出模型求解方法。通过不同层级之间相互嵌套,滚动向前,在复杂水利-电力约束条件下保证梯级电站的安全高效运行。以黄河上游水电基地为例,该方法可在保障黄河流域水量调度要求和西北地区高比例风光全额消纳前提下,将梯级水电站发电量提升2.75%,耗水率降低2.38%,机组低效运行时间降低50.64%,且有效提升水电调峰能力,平滑了火电出力过程,对于梯级水电科学调度和安全运行具有科学意义和实际价值。     

黄河流域农业碳效应时空演变及公平性研究

为推进黄河流域农业低碳转型、助力流域农业高质量发展进程，利用系数法测算了2000—2020年黄河流域九省(区)的农业碳效应，分析其时空演变规律，并从生态承载能力和经济贡献能力两个角度探究了黄河流域省际农业碳排放的公平性与差异性。结果表明：黄河流域农业碳效应总体保持稳定增长的态势，内蒙古增幅最大，四川增幅最小，各省(区)农业碳效应均呈现出净碳汇特征；农业碳效应空间分布不均衡，总体上东高西低，下游高上游低。基于农业碳排放公平性评价模型中生态承载系数、经济贡献系数的数值差异可将黄河流域九省(区)划分为双优型、生态优势型、经济优势型、双劣型4种类型，其中山东一直为双优型、河南一直为生态优势型、四川和青海一直属于经济优势型、内蒙古由双优型转变为生态优势型、陕西和山西由生态优势型分别转变为经济优势型和双劣型、宁夏和甘肃一直为双劣型。     

四川“十四五”重点建设“三江”水电基地

正据中国产业经济信息网四川省发布《四川省国民经济和社会发展第十四个五年规划和二○三五年远景目标纲要》提出,科学有序开发水电,优先建设季以上调节能力水库电站,重点建设"三江"水电基地大中型水电站,推进白鹤滩、苏洼龙、两河口、双江口等大型水电站建成投产,加快建设拉哇、卡拉等水电站,开工建设旭龙、孟底沟、枕头坝二级等水电站。重点推进凉山州风电基地和"三州一市"光伏基地建设,加快金沙江流域、雅砻江流域等水风光一体化基地建设,因地制宜开发利用农村生物质能。     

深入推进黄河流域生态保护和高质量发展战略努力谱写水利高质量发展的黄河篇章

推动黄河流域生态保护和高质量发展,对实现"两个一百年"奋斗目标、实现中华民族伟大复兴具有重要意义。当前和今后一个时期必须深入贯彻黄河流域生态保护和高质量发展战略,推动新阶段黄河流域水利高质量发展,全面提升黄河流域水安全保障能力;从落实习近平总书记关于治水特别是黄河保护治理的重要讲话指示批示精神、贯彻新发展理念、树牢底线思维等3个方面确保黄河保护治理事业沿着正确方向前进;以黄河流域水利高质量发展为主题,从完善流域防洪工程体系、实施流域水网重大工程、维护黄河健康生命、科学推进水土流失综合治理、加强智慧黄河建设、建立健全节水制度政策、保护传承弘扬黄河水文化、强化体制机制法治管理等8个方面提出了全面提升流域水安全保障能力的措施;以政治建设、队伍建设、作风建设为重点加强党的建设,努力建设造福人民的幸福河。     

黄河流域作物生产与消费实体水-虚拟水耦合流动时空演变与驱动力分析

愈加有限的水资源是黄河流域生态保护和高质量发展面临的最主要矛盾和瓶颈。在部门用水竞争持续加剧的同时,内嵌在农产品中的虚拟水流动现象日趋频繁。本文以作物生产水足迹和虚拟水流动为表征参数,量化2000—2014年间黄河流域主要作物实体水-虚拟水耦合流动关键过程及其时空演变;从人口、社会经济、农业发展和居民消费4方面,运用扩展STIRPAT模型辨识其关键社会经济驱动因子。结果显示:黄河流域作物单产水平增加有效降低了作物单产水足迹,有效控制了作物生产总水足迹规模;随小麦、玉米和苹果等作物输出,流域作物虚拟水流动规模显著增加,2014年流域虚拟水总输出量占流域作物生产耗水的41%;人口和人均GDP对作物生产水足迹和虚拟水进出口量均起促进作用。     

黄河上游水电开发与生态保护路径研究

综述了黄河上游水电梯级开发现状和水电开发过程中主要生态环境影响,并对黄河上游生态保护现状以及国家相关保护政策条例进行梳理,分析了目前已开展的鱼类栖息地保护、过鱼设施、生态调度以及修复措施等生态保护措施,进一步研究了黄河上游水电开发与生态环境保护共存的发展路径,从水电开发与生态保护的矛盾点出发,提出水风光储能源互补一体化、加强流域环境影响评价、开展生态环境服务付费（PES）、水电梯级智慧化管控4个方面具有针对性的生态保护方案,以更好地缓解水电开发和生态环境保护的冲突、促进山水林田湖草沙生命共同体系统治理,推进黄河流域生态保护和高质量发展。     

黄河三角洲落实深度节水控水的思考

水利部印发《关于实施黄河流域深度节水控水行动的意见》,明确了全面实施黄河流域深度节水控水的总体要求、主要任务、保障措施,明确了黄河流域深度节水控水的路线图和时间表,为深挖全流域节水潜力、提升全流域用水效率提供了重要遵循和科学指引.山东省东营市地处黄河入海口,作为黄河三角洲中心城市,在落实黄河流域生态保护和高质量发展重大...     

风光水互补发电系统送出能力分析

针对风光水互补发电系统分析了影响系统送出能力的主要因素,构建了以接入风光规模最大为目标的互补送出能力分析模型。以金沙江上游叶巴滩电站及其周边风光资源组成的风光水互补发电系统为例,研究互补送出能力的敏感性。研究表明:系统中风光水出力具有较好的互补性,其中风电与水电的年内互补性最好;系统送出能力对系统送出通道容量最为敏感,对系统允许弃风光率的敏感性次之;当系统风光容量比例取0. 95,允许弃风光率取5%,系统送出通道容量取水电站装机规模224万k W时,叶巴滩电站可接入风光总规模80. 3万k W,可送出风光电量13. 05亿k W·h,系统送出通道利用率可提升6. 65%。