气候变化条件下大型灌区小水电群优化运行研究*

大型灌区中的小水电群优化运行方案研究对促进区域清洁能源利用、减少区域碳排放和保护生态环境具有重要意义。本研究以位于中国安徽境内的淠河灌区为例,开展气候变化条件下大型灌区水资源系统模拟和小水电群运行优化研究。结果表明,随着未来区域降雨和气温的微量增加,按现状工程运行方案系统不能满足设计期城市供水保证率要求,而水电站群年均总发电量增加几可忽略。经优化设计后,佛子岭水库汛限库容提高6.2%,供水专线流量方案变更为25.7m3/s,非灌溉期充止库容0.98×108m3,灌溉期充止库容为0.59×108m3,则水电站群年均可多发电115×104k W·h,使灌区供水、发电系统获得可观的社会及经济效益。     

灌区地面水与地下水联合配置模拟模型研究——以泾惠渠灌区为例

考虑了灌区的社会、经济和水资源等系统，采用模拟技术，建立了灌区地面水与地下水联合优化调度的模拟模型，并以泾惠渠灌区为实例，预测了灌区的需水量、来水量、供水量，并通过模拟模型计算及灌区水量供需平衡分析，得出在一般干旱年，河流径流比较丰沛，地下水供水量占总供水量的25％左右，地下水可以得到补充涵养；在干旱年或特旱年，地下水供水量占总供水量的30％左右，可以利用地下水库进行水量调节，地下水主要依靠丰水年的地面水及灌溉渗水进行补充涵养，以确保灌区水资源的可持续利用。     

基于生命周期的溪洛渡水电站水足迹评估

水足迹作为体现水资源消耗的指标,其在水电行业的应用有助于更准确地评估水电项目的环境成本。研究从生命周期（全周期）的角度出发完善水足迹计算方法,将建设期和运行期均考虑在内,对溪洛渡水电站的总水足迹和净水足迹分别进行了计算,得到溪洛渡水电站总水足迹为0.56 m3/GJ,净水足迹为0.02 m3/GJ。分析得到砂石骨料加工用水在溪洛渡水电站建设期水足迹中贡献率最大,在净水足迹中贡献率最大的为运行耗水增量,而在总水足迹中贡献率最大的为运行期耗水;同时分析了生命周期跨度的改变对总水足迹和净水足迹组成的影响。研究还将溪洛渡水电站的水足迹与国内外水电站和其他产能业进行了对比,展现了以其为代表的我国金沙江水电基地对水资源利用的优势性。     

水电站分期发电调度规则提取方法

针对水电站发电优化调度需求，提出了结合灰色关联度（GRA）和贝叶斯模型平均法（BMA）提取水电站水库分期发电调度规则方法。在确定性优化调度模型基础上，首先确定决策变量和影响因子属性集，基于GRA筛选分期影响因子；然后分别采用多元线性回归模型、支持向量机模型及BP神经网络模型拟合得到分期水电站水库发电调度规则；最后应用BMA进行多模型结果加权平均获取最终分期水电站水库发电调度规则。以新安江水电站为例，对本文的方法进行了验证。研究结果表明，基于GRA和BMA结合的调度规则提取方法不仅可以提供精度较高的均值模拟，而且能较好地保持确定性优化调度的发电效益。     

考虑未来径流变化的丹江口水库多目标调度规则研究

气候变化会引起水文循环和入库径流变化,改变当前水库各调度目标的制约关系,影响水库调度规则。考虑未来径流变化对水库调度的影响,推求相应的水库多目标调度规则对未来水库管理有着重要意义。本文以丹江口水库为例,建立了考虑未来径流变化的多目标优化调度模型。以全球气候模式(GCM)模拟结果作为未来气候变化情景,将降尺度处理后的气象要素输入可变下渗能力(VIC)模型预测丹江口水库未来入库流量序列,采用非支配排序遗传算法(NSGA-II)算法推求多目标调度函数集,结合设计的水库调度图得出兼顾丹江口水库供水和发电的多目标调度规则。通过对比分析发现,目前的调度规则不能很好地适应未来径流变化,而考虑未来径流变化的多目标优化调度规则能有效协调供水和发电的矛盾。以发电和供水为主两种不同调度规则对各目标的影响存在差异,其中主要考虑供水的调度规则能显著提高(18.7%)水库的供水量。     

梯级水电站经济运行评估新方法研究与应用

现行水电站经济运行考核评估方法根据实际来水以及初步设计和调度图(对于无调节能力电站则根据考核水位)计算考核电量,核心概念是节水增发电量.本文提出以优化挖潜为目的的新考核评估思路,提出基于"理论最大发电量(效益)"的"发电完成率"概念,采用精细模拟与优化调度耦合模型初步建立了新的评估方法.以三峡-葛洲坝梯级水电站经济运行...     

缩短供水渠道岁修期增发电能的实践

陈村、纪村两座梯级中型水力发电站,为振兴皖南经济发挥了重要作用。但由于向纪村电站供水的渠道岁修期过长损失了大量电能,本文对此作了分析和总结。1岁修工期严重制约纪村水电站效益的发挥纪村水电站为陈村水电站下游二级电站,装机2台总容量34MW,年设计发电量1.65×10~8kWh。它利用陈村水电站发电尾水,及陈、纪两站区间1600km~2的地面迳流,通过41km长的渠道供水发电。纪村水电站坝前无调节库容,属迳流式水电站。因该电站     

对我站重力拱坝观测系统的评议

陈村水电站以发电为主,兼有防洪、灌溉等效益,枢纽工程属一等工程,其中大坝系混凝土重力拱坝,共分为28个坝块,最大坝高76.3m,坝顶弧长41.9m。水库最大库容28.29亿m~3。装机3台,总装机容量150MW,至1988年底,共发电47.47亿kWh,为国民经济的发展作出了巨大贡献。     

青海湖水量平衡变化及其对湖水位的影响研究

利用1961—2015年青海湖的实测水位及气象观测资料建立了青海湖年水量平衡方程,估算了青海湖逐年的湖面降水、湖面蒸发及入湖流量,分析了水量平衡各要素的变化趋势。在此基础上,通过回归分析等方法研究了不同因子对青海湖水位变化的贡献率。结果表明,青海湖水位在2005年之前呈下降趋势,2005年之后水位上升。青海湖多年平均降水量为14.6×108 m3,多年平均入湖径流量为24.4×108 m3,多年平均蒸发量为40.1×108 m3。1961—2015年间湖面降水呈增加趋势,入湖径流在2003年后增加显著,而湖面蒸发在2000年后呈减少趋势。入湖径流和湖面降水的增加及湖面蒸发的减少共同导致了青海湖水位在2005年之后回升,其中入湖径流对水位变化的贡献率最大,为38.2%。     

水库发电优化调度模型的对比研究

水电发电效益是水库调度的核心内容.为了寻求满意的发电效益,在考虑水电站水库自身约束和系统调峰要求,建立以系统发电效益最大为目标的优化调度模型,并通过乌江渡水库实例计算,对发电量最大和发电效益最大两种优化调度模型进行对比分析.结果表明：后者较前者更符合实际.     

基于逐步逼近思想的改进蓄能增量最大模型

传统蓄能增量最大准则未考虑水电站发电效率的影响,并以时段平均值近似计算蓄能增量,无法真实反映水电站调度目标。针对上述不足,首先引入能效系数来反映水电站对水能资源的利用能力,对传统蓄能增量最大准则进行了改进;其次采用逐步逼近算法对改进蓄能增量最大准则中各水电站的能效系数进行了优化计算,并建立了基于逐步逼近思想的改进蓄能增量最大模型;最后以堵河流域潘口、小漩梯级水库为研究对象进行了实例计算。结果表明,所建模型科学合理,通过模型计算能够有效提升梯级水库蓄能,增加梯级水电站的发电效益;相比于现有模型,该模型对应的优化效果更加明显,能够为“以电定水”模式下的生产实践提供更加有效的指导。     

水火电力系统多目标优化调度

水火电力系统多目标优化调度模型的确定在整个电网经济、安全运行中起着非常重要的作用。本文首先分析了大型水库的3种水能形式,建立了水电站发电模型,并在此基础上提出了耗水微增率的计算模型。在考虑发电成本时,引进了煤炭价格因素,并建立了新的发电成本函数模型。最后以水电站总发电用水最少和火电站总发电成本最低为两个目标函数建立调度模型,并对该模型进行了优化计算。仿真计算结果表明了本文提出的调度准则具有可行性和适用性,能给系统调度员作出最佳决策提供一定的依据。     

声音

"目前云南省水电装机累计达到2572万千瓦,水电库容270亿立方米。要统筹兼顾发电企业、用水户等各方利益,深入研究供水量、供水范围、投资分摊、项目建设运行管理等相关工作,加紧研究制定合理电价、税收补偿等相关政策,有效解决相关区域的缺水问题。"     

基于仿电磁学算法的梯级水电站多目标短期优化调度

在以水定电的调度策略下,建立水电站获得单时段最佳发电效益的水头和发电流量协调条件,以此为基础构建一天内梯级水电站发电量最大和发电流量正的偏差平方和最大的多目标短期优化调度模型,并采用仿电磁学算法(electromagnetism-like mechanism,ELM)对其求解。采用自适应步长、空间缩减和变异等策略来改善仿电磁学算法的性能。通过递归策略将蓄水量、水量平衡等约束转化为由发电流量表示的约束条件,以达到降低变量维数及提高算法效率的目的。以一个8级梯级水电站为例进行仿真,结果表明仿电磁学算法可有效求解具有复杂约束的非线性优化问题,也验证了所建模型可通过抬高水电站平均发电净水头及降低发电流量,实现对发电量和发电用水量之间的协调,提高梯级水电站运行的综合经济性。     

基于长短期记忆神经网络的光伏阵列故障诊断

目前的故障诊断方法无法精确识别与定位光伏发电系统中光伏阵列的故障,导致光伏发电运维成本增加。为此,本文提出一种基于长短期记忆（LSTM）神经网络的光伏阵列故障诊断模型。在MATLAB/Simulink软件环境下,搭建光伏发电系统仿真模型,采用扰动观测的最大功率点跟踪（MPPT）算法和电网电压闭环控制策略,分析光伏组件断路和遮挡等故障的机理,并对光伏阵列故障状态进行仿真,研究不同故障状态对光伏系统输出特性的影响,进而获取故障特征参数。建立LSTM神经网络故障诊断模型,采集光伏阵列在不同故障条件下的特征参数作为训练样本,对模型进行训练,并与BP神经网络模型进行比较,发现LSTM神经网络模型的测试正确率高于BP神经网络。采用光伏实验平台模拟不同光伏阵列故障,将故障特征参数输入LSTM神经网络故障诊断模型进行诊断,结果表明,LSTM神经网络故障诊断模型能够精确识别和定位光伏阵列故障。     

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。     

新疆和田植被水分利用效率的SEM-ANN模型构建

水分利用效率（WUE）反映了消耗单位质量水所制造的干物质量,是评估植被生长适宜性的综合指标,但是WUE的复杂影响机制使得区域多种因素的驱动贡献不甚明晰。为了探究多种因素对WUE的直接或间接影响关系,以求得到更好的WUE模拟效果,本研究构建了结构方程模型（SEM）与人工神经网络（ANN）相耦合的SEM-ANN模型。由SEM确定WUE影响因素之间的结构关系及影响程度,然后转化为ANN的拓扑结构。结果表明：在新疆和田地区,不同植被类型WUE的影响因素和影响层次有所不同;温度、降水、饱和水汽压差、风速均对植被WUE有着不同程度的直接影响;在草地及耕地中,增强植被指数（EVI）可体现为为间接影响WUE的中间变量;而在灌木及常绿针叶林中,标准化降水蒸散发指数（SPEI）将作为中间变量。经过SEM优化后的ANN结构,拟合效果更好,SEM-ANN模型对于生态系统的环境控制和WUE的模拟有着很高的解释性和精确性,这为提高新疆生态系统的高效用水能力以及预测未来气候变化下WUE的响应状况提供了理论依据和模拟途径。     

水电站变出力系数的神经网络估计方法

围绕如何提高水电站中长期发电调度出力系数估计和出力过程计算精度的问题,引入神经网络数据挖掘技术,综合考虑水电站水头、发电流量等水电站关键状态信息对综合出力系数K的影响,建立了以水头、发电流量和入库流量为备选输入、以综合出力系数K为输出的三种神经网络模型,进而提出了三种水电站发电调度出力计算变K值的神经网络估计方法。结合三峡水电站多年实际运行资料,将本文提出的变K值估计方法与多种传统K值确定方法进行了综合对比。结果表明,本文提出的变K值估计模型或方法具有更高的K值估计、出力和发电量计算精度,为实现水电站中长期发电调度精细化出力计算提供了新途径,具有显著的工程应用价值。     

高压直流输电送端水电站孤网频率稳定性

为分析高压直流输电送端的带调压室水电站的孤网频率稳定性,本文采用了系统理论分析和时域数值模拟相结合的方法,利用系统的传递函数和霍尔维兹判据,得到了系统在不同特征参数下的稳定域.本文着重分析了水电站水力-机械子系统的影响机制,包括调速器参数和调压室相关特征参数等.研究结果表明,本文得到的稳定域与时域数值模拟结果一致,水电站的水力不稳定性将引发系统超低频振荡,不利于高压直流输电送端的频率稳定性.因此,对于高压直流输电送端的稳定性评估及改善,建议不仅应考虑电气侧的因素,还应考虑水力-机械子系统的因素.     

机组供水改造的辅助技术实践与分析

大盈江三级水电站装有4台50 MW的混流式发电机组,水轮机型号为HLA722C—LJ—290,额定水头84 m,最大水头106 m,最小水头77 m,额定流量66.8 m~3/s。技术供水采用钢管取水自流供水的方式。由于电站属于径流式电站,每年汛期