特约文章：黄河流域人水关系作用机理及和谐调控

人水关系复杂且涉及要素众多,探究人水关系作用机理,针对人水关系存在的问题提出和谐调控路径具有重要意义。本文以黄河流域为例,从人文系统与水系统的自身复杂性、耦合系统复杂性、相互作用复杂性三方面阐述了人水关系的复杂性;分析了人水关系作用过程,基于人水系统互馈作用关系揭示了人水关系作用机理,总结了现阶段黄河流域人水关系存在的问题;提出了利用和谐调控解决人水关系问题的基本思路和理论方法。“黄河分水”和“区域水资源与经济社会和谐平衡”两个实例应用研究结果表明,面对黄河流域复杂的人水关系,利用和谐调控理论方法可优化流域分水方案,提高区域和谐水平,促进人水关系和谐发展,为解决人水关系问题提供了有效的手段。     

蒙西电网水、火电联合最优经济调度模型的建立及求解

引入了非线性的建模及求解方法,对蒙西电网水、火电联合最优经济调度模型进行了探讨,利用大系统分解协调理论对复杂系统进行分解,得出各子系统的最优解和协调变量,弥补了内蒙古西部电网经济调度方案的不足。     

火电厂水务管理系统软件设计

根据水务管理的基本理论和方法开发了水务管理软件。通过对火电厂水系统的参数测试和分析研究 ,对全厂用、排水系统实现了计算机管理 ,并创建了一种适合火电厂水系统的优化模型。该软件对优化水系统平衡 ,达到节约水资源 ,减少废水排放具有重要的理论意义和实际应用价值     

巴彦淖尔市水市场水权交易模型研究

本文引入复杂适应系统理论,对水权交易模型中的生产用水主体进行概化,建立了三层次的生产用水主体划分;将生产用水主体的行为简化为用水、买水、卖水、节水四个主要行为;采用经济学主体方程来决定生产用水主体各种行为的产生和选择;以区域经济效益最大为优化目标。将模型应用于水资源短缺的巴彦淖尔市,初步分析结果表明,构建的水权交易模型能够很好地分析区域总潜可交易水量,并为区域水市场可交易水量的确定和水权交易价格的制定提供科学依据。     

黄河流域未来水资源时空变化

为了深入了解黄河流域未来水资源变化的时空分布规律,把Mann-Kendal方法（M-K）趋势分析的功能与重标极差分析（R/S）持续性分析的功能相结合,通过分析流域未来气象要素变化特征,揭示黄河流域未来水资源时空丰枯变化特征。结果表明,在年际方面,黄河中游南部区域（占流域面积5.36%）未来水资源供给形势乐观,黄河中游的中部区域（占流域面积29.42%）未来缺水风险增加。在年内方面,黄河流域未来水资源季节供给形势空间分布差异显著。随着春夏秋冬季节的演变,黄河中游中部和南部愈加湿润,北部愈加干旱;黄河流域水资源供给情况相同的区域相对集中。     

黄河流域水资源利用的多属性智能决策

针对黄河流域水资源开发利用具有多目标特征,研究引入决策支持向量机,利用升维和线性化的建模思路,实现对决策者偏好结构的自学习,求解全局最优解、回归多属性决策的隐性效用函数。研究将SVM学习功能与案例推理技术相结合,应用专家经验对决策方案的归类识别以及SVM决策偏好再现的启发模式,实现对决策目标系统的自动建模和推理决策功能,通过定量分析和定性推理的结合,弱化了决策过程中人为的因素,实现了流域水资源利用决策的智能化。通过对黄河流域水资源利用规划水平年案例研究,与专家决策的对比验证了模型和方法智能化和精确性。     

风光混合发电系统的功率协调控制

针对孤岛运行模式下风光混合发电系统的功率不平衡问题,结合风力发电和光伏发电的功率输出特性,提出一种风光混合发电系统协调控制策略。通过控制光伏子系统最大功率输出,调节风力子系统的功率输出跟踪系统所需功率差额,来满足蓄电池的充电和负载功率需求。考虑到风力子系统固有的非线性和运行过程中系统参数变化、外部干扰带来的不确定性因素,对风力子系统的功率跟踪控制器重点设计,基于系统模型采用现代非线性鲁棒控制方法设计了具有鲁棒干扰抑制作用的控制器,以实现对光伏子系统所发功率的补偿响应和实际运行中其功率输出的鲁棒性。理论分析和仿真结果均表明,所提的协调控制策略能够确保风光混合发电系统的功率平衡及其稳定运行。     

基于模块化思想的LCC-HVDC改进小信号建模及交互稳定性分析

随着电网换相型高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current, LCC-HVDC)技术的广泛应用,交直流混联电力系统的交互稳定性问题日益突出。首先基于状态空间平均法建立了考虑非线性换相重叠动态过程的LCC换流器传递函数模型。为适应愈加复杂的直流输电系统建模,提出利用模块化思想分别建立LCC-HVDC各子系统小信号模型,并推导了能反映交直流系统和换流器之间电气耦合特性的接口矩阵实现子系统连接,从而模块化建立精确且易于扩展的计及控制链路延时和锁相环输出相位波动的双端LCC-HVDC系统改进小信号模型。最后分析了控制系统参数和控制链路延时对系统小干扰稳定性的影响以及失稳模态的主导因素,揭示了双端LCC-HVDC系统交直流混合谐振机理及送受端交互影响具体过程。研究结果可以为系统参数设计、谐振抑制措施提供理论基础。     

长隧洞水力发电系统水机电耦联暂态分析北大核心CSCD

本文研究了长隧洞单机单管水力发电系统在水机电耦联条件下的建模及暂态分析方法。隧洞动态用传统的刚性水击理论描述,调压井作为连接隧洞和压力钢管的动态储能元件建模,压力钢管动态采用较为复杂的耦合水击4-方程模型描述。通过耦合水击的结合部耦合机制实现引水系统与水轮机系统的耦联,使用调速器控制方程和一阶发电机模型实现水轮机系统与电力系统的耦联。在此基础上建立了带长隧洞调压井引水系统水电站的水机电耦联非线性模型,提出了求解基于拉氏变换形成的状态方程的暂态耦联分析方法。算例表明,提出的理论模型和计算方法能较好地反映水力发电系统暂态过程中各子系统间的耦合动力学效应,并能有效预测暂态过程中各系统的参数变化量及变化规律。     

长隧洞水力发电系统水机电耦联暂态分析

本文研究了长隧洞单机单管水力发电系统在水机电耦联条件下的建模及暂态分析方法。隧洞动态用传统的刚性水击理论描述,调压井作为连接隧洞和压力钢管的动态储能元件建模,压力钢管动态采用较为复杂的耦合水击4-方程模型描述。通过耦合水击的结合部耦合机制实现引水系统与水轮机系统的耦联,使用调速器控制方程和一阶发电机模型实现水轮机系统与电力系统的耦联。在此基础上建立了带长隧洞调压井引水系统水电站的水机电耦联非线性模型,提出了求解基于拉氏变换形成的状态方程的暂态耦联分析方法。算例表明,提出的理论模型和计算方法能较好地反映水力发电系统暂态过程中各子系统间的耦合动力学效应,并能有效预测暂态过程中各系统的参数变化量及变化规律。     

柳林泉水同位素地球化学分析及水质模型

柳林电厂水源地是以岩溶泉水作为供水水源,根据泉水温度和水质资料,同位素地球化学分析表明：柳林泉岩溶水系统可划分为受现代降水补给的浅循环子系统和由古地热水组成的深循环子系统。初步建立岩溶水对流──弥散模型,预测水源地开采条件下的水质变化。     

汽轮机油系统含水量动态模型及其仿真研究

以 200 MW 汽轮机油系统作为研究对象,建立了油系统含水量的动态模型,模拟和分析在油系统不同的位置发生进水、轴封漏汽等故障时对油系统含水量变化的影响程度。     

质子交换膜燃料电池内水分布研究

提高不加湿质子交换膜燃料电池性能关键在于水的管理。研究质子交换膜燃料电池内水分布,是解决电池放电性能稳定,不加湿操作的基础,对加速燃料电池小型化具有重要意义。采用反应气循环使用实现生成水零损失,提出新型水管理系统对膜电极两侧水分布进行了研究。实验结果表明,阴极收集水量为正,阳极收集水量为负,且两极收集水量总和接近于电化学生成水量。恒电流放电实验表明,利用新型水管理系统的燃料电池可以稳定运行。     

基于地表水质变化的火电厂循环冷却水监督参数的调整

针对作为火力发电厂循环冷却水补充水源的地表水水质变化较大的问题,分析地表水水质变化对循环冷却水运行监督参数浓缩倍率、用水量等的影响,结合循环水系统水垢生成的机理及水质稳定控制原理,提出增加KSP指标来补充判断循环水系统水质稳定性及结垢倾监督控制方法。     

变论域自适应模糊的分层注水工艺控制

针对油田同步分层注水工艺具有强非线性、层间耦合强干扰、时变性、模型复杂等特点,采用传统基于模型的控制策略将导致系统不稳定、测调时间长及易出现工艺管柱憋压这一问题,提出一种新型的变论域自适应模糊控制算法,并设计了同步分层注水工艺流量调节控制器.该控制器通过伸缩因子实现论域跟随变量参数而变化,并可实现模糊控制与PID控制软切换,确保系统无超调,解决工艺管柱耦合憋压现象.单位阶跃仿真响应与现场运行实验表明,控制器适应性强,注水测调时间缩短了1/3,平均单次测调耗电节省160mAh,可长期保证注水合格率.     

南方沿海地区600MW超临界火电机组循环水系统设计选型

针对目前南方沿海地区600MW国产超临界火电机组循环水系统设计中选用的循环倍率较低、设计温升较高,造成在夏季工况下凝汽器压力长期偏高的现象,研究了火电厂循环水系统设计选型变更的可行性,提出今后在南方沿海地区循环水系统设备选型时应考虑使用循环倍率不低于75倍,循环冷却水设计温升不大于7K的建议。     

洞庭湖四口河系防洪、水资源与水环境研究

洞庭湖四口河系地区洪涝灾害频繁,防洪压力大,同时随着四口分流量逐年减小和季节性断流,加之水环境污染,四口河系地区季节性、水质性缺水问题严重。水利部公益性行业科研专项经费项目＂洞庭湖四口河系防洪、水资源和水环境研究＂由湖南水利厅牵头完成,取得了丰富的研究成果。通过项目研究,构建了洞庭湖四口河系水沙数值模型、区间洪水模型、水环境分析模型,分析了三峡工程不同运行方式下四口河系河道演变以及水资源和洪水的演变;在模型研究的基础上,结合水质监测资料、卫星遥感影像等,综合分析了三峡工程运用对四口河系地区防洪、水资源、水环境等方面的影响;在综合防洪、水资源和水环境分析结果的基础上,构建了洞庭湖四口河系地区综合调控体系。     

水轮发电机水门非线性控制规律的研究

基于非线性微分几何控制理论,给出了针对具有刚性水锤效应的水轮发电机组的非线性调速器控制规律。数字仿真实验表明,这种控制规律能够很好地解决刚性水击的控制问题,与弹性水击的比较表明,在弹性时间常数比较小时,这种控制规律也能够获得满意的控制效果。     

改进的梯级负荷分配耗能最小模型

针对梯级负荷分配耗能最小模型在实际应用中存在的梯级耗能与梯级水库状态转移路径有关的不合常理现象,文中研究了梯级水库的能量变化关系,分析了不蓄电能损失和尾水水头损失对水库能耗的影响,对耗能最小模型进行了改进和完善。以湖南五强溪—凌津滩梯级水库系统为例,仿真结果表明,与按耗能最小模型的最优方案运行相比,按文中改进模型的最优方案运行,梯级系统耗能减少了1.61%,说明改进的模型能够更准确地反映梯级水库系统的能量变化关系和规律。     

发电机内冷水系统密闭性能评判方法及应对策略

通过建立发电机内冷水pH值-电导率调控模型,定量表征了系统平衡电导率与系统密封性、系统的总水量、离子交换器流量及出口电导率之间的关系.阐明了系统密闭性能是否良好对pH值和电导率调控非常关键,从而为不同内冷水系统密闭性能的评估提供了一个评判方法.同时针对不同的内冷水系统,论述了相应对的可行的处理方法.