2023年06期目次

专家论坛

  • 新型电力系统典型场景与协同控制策略

    毕亚雄;方九兵;

    以习近平同志为核心的党中央审时度势，提出“力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”目标，同时提出建设新型电力系统的重大决策部署。建设新型电力系统是电力行业落实“碳达峰、碳中和”目标的重要任务，本文重点从全面完整认识新型电力系统的形态出发，从物理电网和市场机制两个维度，结合我国资源禀赋和南方区域三个典型实践案例，提出并阐述了新型电力系统将呈现“煤电和水电为主要基础支撑，核电和气电为重要补充，风能太阳能等新能源发电为增量主体”的典型特征。在此基础上，提出保持新型电力系统稳定存在的主要风险与挑战，进一步给出“电网调控级-场站集控级-发电机控级”三级控制协调互动的解决方案，通过发挥调度系统维持系统安全稳定运行“中枢大脑”的作用、场站级功率控制系统“承上启下”关键枢纽作用、机组配合源网协调控制指令执行作用，推动系统参数、场站参数、电机参数有效交互，达到控制效率效益最大化的目标，有效解决“场站多机型、地域多结构”特征给电力系统安全稳定运行带来的诸多挑战。

    2023年06期 v.9;No.52 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 1573K]

  • AIGC技术在水电行业的应用前景探索

    金和平;李德龙;罗惠恒;

    2023年2月，《数字中国建设整体布局规划》正式发布，该《规划》指出，应培育数字经济核心产业，推动数字技术和实体经济深度融合，在能源等重点领域加快数字技术创新应用。作为国民经济的基础支柱产业，水电行业的数字化、智能化、智慧化建设显得尤为重要。然而，目前该行业的传统应用系统主要关注流程和管控，缺乏有效的智能化技术手段，无法高效处理和应对信息的快速增长和数据孤岛。而通过利用AIGC技术，水电企业基于自身的业务需求对来源更广的信息进行深度加工，将形成的高质量企业知识应用于企业经营中，从而满足水电站智能运行、维护管理、智能调度决策等高级应用需求，降低水电站的运营成本，提高经济效益，进一步发挥信息的价值以推动水电行业的数字化转型升级。

    2023年06期 v.9;No.52 6-14+19页 [查看摘要][在线阅读][下载 3399K]

  • 新形势下我国抽水蓄能技术新突破与前景展望

    路振刚;叶宏;梁廷婷;徐亚楠;张晨;谭学奇;安小丹;王超跃;

    近年来，抽水蓄能建设经历了新的实践和挑战，促进了工程技术的新发展、新理念和新认识，我国在该领域积累了丰富的工程技术经验。为进一步总结新形势下我国抽水蓄能成套设备自主化实践新突破，本文回顾了我国抽水蓄能电站发展历程，介绍了抽水蓄能技术新突破并探讨了其未来的发展方向。未来抽水蓄能应在建设高水头、大容量、变速抽水蓄能机组基础上，大力开展数字化智能抽水蓄能电站、大型交流励磁变速抽水蓄能机组、中小容量全功率变频抽水蓄能机组的可行性研究，更好地发挥抽水蓄能在实现“碳达峰”“碳中和”目标、推进能源清洁低碳转型等方面的关键作用。

    2023年06期 v.9;No.52 15-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1625K]

  • 新时期抽水蓄能电站高质量发展的思考

    周兴波;周建平;杜效鹄;

    在“双碳”战略发展目标驱动下，抽水蓄能电站开发进程加快。基于新时期水电高质量发展要求，阐述了抽水蓄能发展规划、勘测设计关键技术、施工安全和建设管理模式，以及投资开发主体和商业模式，提出抽水蓄能产业加速发展必须坚持系统规划、统筹开发、协调发展，坚持因地制宜、讲求效益、防范风险，所有参与企业应共同维护产业链健康生态环境，促进抽水蓄能产业健康可持续发展，为中国电力事业的发展做出应有的贡献。

    2023年06期 v.9;No.52 20-24+36页 [查看摘要][在线阅读][下载 2265K]

特别策划——水电工程清洁能源装备、系统与冷却技术研究

  • 基于双层多情景的风光抽水蓄能混合系统多目标随机优化研究

    刘杰杰;李尧;孟现阳;吴江涛;

    风能、太阳能等可再生能源已成为减少环境污染的有效供能方式之一。然而，由于其出力的随机性、不稳定性以及间歇性，难以被电网全部直接消纳，导致了大量的弃风弃光，而将风光和抽水蓄能电站结合有望解决这一问题。本文针对风-光-抽水蓄能混合系统，采用双层多场景随机优化模型，以一次能源节约率、年均成本节约率以及二氧化碳减排率作为目标函数，对混合系统经济、技术以及环境性能进行了优化分析，得到了混合系统的最优容量配置和运行策略。结果显示，综合考虑系统经济性以及环境收益，可以实现年均成本节约率为49.9%，二氧化碳减排率为61.8%。仿真结果表明，所建立的模型能够有效地实现混合系统的容量及运行规划，模型具有较高的可行性。

    2023年06期 v.9;No.52 25-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 3342K]

  • 抽水蓄能机组油槽液位与推力轴承损耗关系试验研究

    欧阳宁东;李宁;钟海权;杨培平;马信武;訾世才;

    某抽水蓄能机组采用低损耗推力轴承系统，降低损耗约30%以上，该技术的原理是通过降低推力油槽内润滑油的液位，减少推力油槽内转动部件的搅油损耗，从而达到降低推力轴承总损耗的目的。本文以某机组参数为例，进行了理论计算，同时开展了验证性试验。试验结果和理论计算具有一致性。试验证明了低损耗推力轴承的设计原理正确，可以减少推力轴承搅油损耗。该技术方案最终成功应用于电站，运行效果良好，具有推广价值。

    2023年06期 v.9;No.52 31-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 2571K]

  • 大型水轮发电机推力轴承热边界层隔离降温技术及工程应用

    钟海权;欧阳宁东;杨培平;

    推力轴承镜板工作面通常附着一层厚度小于1mm的热油，称为热油边界层，导致推力瓦进油边温度远高于油槽油温。本文分析了热油边界层对推力轴承性能的影响，介绍了热边界层隔离降温技术的原理、热油隔离装置的结构及工程应用效果。模拟试验和工程应用结果表明，热边界层隔离降温装置能够明显提高推力轴承承载能力、降低运行瓦温5～20K。

    2023年06期 v.9;No.52 37-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 2915K]

  • 大型蒸发冷却发电机定子绕组绝缘电阻测试及分析

    熊舟;何强;赵世海;吕晓雯;焦东围;

    本文结合发电机定子绕组蒸发冷却系统组成，提出了不接屏蔽端和接屏蔽端两种测量发电机定子绕组绝缘电阻测量方法，并对定子绕组绝缘电阻测量值偏低进行分析处理，通过不同测试条件下的对比试验，发电机定子绕组在充液状态时，采用接屏蔽端方式能够准确测量定子绕组绝缘电阻。

    2023年06期 v.9;No.52 44-46+54页 [查看摘要][在线阅读][下载 2355K]

  • 400MW蒸发冷却水轮发电机定子带绕组整体吊装技术应用

    蔺旭东;张振;徐腾蛟;

    本文以李家峡水电站400MW蒸发冷却水轮发电机定子带绕组整体吊装为例，详细介绍了吊装流程，并通过有限元计算完成了定子带绕组整体吊装变形情况校核。以定子挠度、圆度为主的前后测量数据表明，整体吊装流程和有限元校核计算手段可有效保障水轮发电机定子吊装前后安装质量，可为同类型机组工程安装提供参考。

    2023年06期 v.9;No.52 47-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 2651K]

2023年中国水电青年科技论坛优秀论文

  • 关于抽水蓄能电站设计中过机含沙量计算问题的思考

    陈含墨;林丹彤;

    抽水蓄能电站是我国电力系统中最为经济可靠的大型储能系统，其工作效率受到泥沙问题的制约。目前，有关抽水蓄能电站允许过机含沙量尚无明确的规范要求，在行业内通常采用过机含沙量小于0.05kg/m3这一参考值。结合工程实践经验，提出抽水蓄能电站过机含沙量计算优化的思路，包括：(1)考虑泥沙级配，分析不同粒径泥沙对机组叶片磨损程度；(2)考虑泥沙的垂向分布、取水口高程和抽水影响范围计算含沙量；(3)考虑泥沙的沉降过程；(4)结合上游水库排沙、拦沙过程修正天然来沙过程。同时，还提出必要时需增设拦沙坝，经济评价时增加更换机组费用，以求客观地评价抽水蓄能电站的可行性。提出的思路可以为工程设计提供参考。

    2023年06期 v.9;No.52 52-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1613K]

  • 基于增强现实（AR）、深度学习与大数据技术的分布式水电站智慧检修系统研究

    王靖;

    水电是我国清洁能源的重要组成部分。水电站检修对水电站稳定运行具有重大作用。为确保水电站稳定运行，提升水电站检修智能程度，描述了一种基于AR、深度学习、大数据的分布式水电站智慧检修系统，并详细阐述其架构、业务逻辑与技术细节，以期做到系统部署后水电站检修水平显著提升，机电设备的正常运行平稳，帮助水电站获得更大的经济效益。

    2023年06期 v.9;No.52 55-59+91页 [查看摘要][在线阅读][下载 2437K]

  • 特高拱坝运行期温度场仿真反馈及其与设计温度差异研究

    侯春尧;柴东;宁少庆;程恒;周益;

    温度荷载是特高拱坝的主要荷载之一。以中国西南某特高拱坝为例，基于大坝温度监测资料，分析了坝体温度的时空演化规律。在此基础上，采用有限元仿真分析方法，对大坝上游表面温度边界条件以及混凝土热学参数进行反演，仿真分析了拱坝长期运行的温度演化过程。对比分析了设计库水温与实际库水温的分布特征，研究了设计条件和实际条件下拱坝蓄水运行期温度场的差异。研究结果表明，大坝运行期温度时空演化规律符合常规认知，仿真反馈计算值与监测值吻合较好，可以反映坝体实际温度场分布情况；设计条件下，坝体温度在封拱灌浆后缓慢地升高，逐渐趋近于稳定温度，实际条件下，坝体温度在封拱灌浆后升高了7.1～9.2℃，封拱后8～12年达到最高温度，40～80年回落至稳定温度。

    2023年06期 v.9;No.52 60-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 4244K]

  • 基于任意转子位置静止时域响应试验的同步电机动态参数辨识

    马一鸣;贺儒飞;彭煜民;肖洋;李泽泉;

    三相突然短路试验是工程上用于辨识同步电机性能参数最常用的方法，然而试验中会产生较大的瞬态短路电流，安全性差。静止频率响应试验与静止时域响应试验等静态方法虽然可提高试验安全性，但必须开展转子预定位，难以应用于大容量电机。提出一种基于任意转子位置静止时域响应试验的动态参数辨识方法，在确定转子位置角后，通过一次试验即可辨识出电机d、q轴的全部参数，操作简便，并在一台动态模拟电机上完成了验证。

    2023年06期 v.9;No.52 70-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 2814K]

  • MagCS磁介质混凝沉淀集约化技术在水电工程施工废水处理中的应用分析

    武国柱;陈锐睿;

    水电工程施工废水大多具有水量大、悬浮物（SS）含量高、冲击负荷强等特点，常规处理技术因其设施占地面积大、维护难度大、运行成本高、出水不够稳定等弊端，承包商运行意愿差，施工废水处理问题较为突出。基于MagCS磁介质混凝沉淀集约化技术应用分析，旨在探索一种能够适应水电工程场地狭小、设备维护简单、运行成本低、出水稳定可靠的高效废水处理技术，为水电工程施工废水处理技术工艺选择提供借鉴。

    2023年06期 v.9;No.52 76-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 2146K]

  • EPS电能转换系统的有源阻尼解耦控制策略研究

    程福泉;杨朝廷;刘薇;张烨;丁进伟;

    三相电流源型PWM整流器（Current Source Rectifier,CSR）因其可实现网侧单位因数和正弦波电流控制，具备电能双向传输能力，广泛应用于应急电源系统（Emergency Power Supply,EPS）的电能转换系统。针对CSR的LC滤波电路容易产生谐振，以及带容性负载输出时，数学模型阶数增加导致控制器参数设计复杂等问题，提出了一种组合型有源阻尼解耦控制策略。首先，在d-q坐标下建立带容性负载的CSR数学模型；其次，CSR交流侧采用电容电压反馈（Capacitance Voltage Feedback,CVF）和电感电流反馈（Inductance Current Feedback,ICF）的组合型有源阻尼控制，以抑制交流侧LC滤波器谐振尖峰并提高系统阻尼比，直流侧采用状态反馈控制以稳定直流母线电压；然后，调节d轴开关分量实现系统网侧电压电流同相位运行；最后，通过MATALB/Simulink仿真及实验，验证了该控制策略的可行性。

    2023年06期 v.9;No.52 80-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 3846K]

  • 基于模糊数学方法及层次分析法的水电工程定量综合风险评价研究及应用

    袁东成;张晓光;潘建;朱哲;

    针对目前水电工程采用的定性或半定量安全评价方法存在的主观性强、只能针对单一风险进行评价等问题，采用模糊数学方法，通过单一风险分级结果归一化得出模糊关系矩阵，通过层次分析法求得模糊权重集合，两者取交集得出综合风险评价集合，从而定量求得综合风险值及等级，实现了水电工程安全评价从定性或半定量的单一风险评价到定量综合风险评价的重大突破，并在水电工程安全预评价及安全验收评价中均得到了成功应用。

    2023年06期 v.9;No.52 87-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 2339K]

主机及其辅助设备

  • 抽水蓄能6+6长短叶片机组对厂房振动的影响研究

    向明;李海玲;赵聚平;杨晖;杨恒;

    黑麋峰抽水蓄能电站为了解决原机组在过渡过程及部分运行工况下厂房局部振动比较强烈的问题，对机组进行了改造，在世界范围内首次采用了6+6长短叶片型式的转轮。本文建立厂房结构的三维有限元模型，对机组改造后的厂房振动特性进行研究，对比分析机组改造前后的厂房振动响应，表明相同出力工况下，转轮改造后厂房结构总体振动响应较转轮改造前降幅超过50%，说明应用6+6长短叶片型式转轮的机组能够有效降低厂房振动影响。

    2023年06期 v.9;No.52 92-97+107页 [查看摘要][在线阅读][下载 2422K]

  • 基于噪声特征的水电机组故障诊断技术研究与实践

    郝国文;何铮;陆小康;陈泽阳;夏斌强;魏李;郭晓敬;朱思多;

    在水电机组状态监测与故障诊断方法中，噪声分析具有比较独特的作用，但由于其频率成分复杂，产生噪声的因素众多，噪声监测与分析并没有受到与振动、摆度、水压脉动等信号同样的重视程度，但噪声分析作为稳定性状态分析方法的有效补充，能够在机组出现故障时，为其诊断和原因追溯提供更多的依据。本文对水电机组噪声特征进行了总结和归纳，尤其是基于水力因素的噪声源和噪声产生过程进行了分析，然后对噪声特征值的计算方法进行了讨论，并结合智能化噪声监测分析系统的应用，提出了噪声监测的软硬件解决方案，最终提出了一套基于噪声特征的水电机组噪声诊断方法。实践证明，噪声监测和诊断方法在水电现场具有良好的有效性和实用性，能够为机组状态检修提供支撑和依据。

    2023年06期 v.9;No.52 98-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 2924K]

规划与设计

  • 基于数字孪生的智能水电厂建设初步研究

    梁艳;徐希涛;徐静波;郭正扬;谢小燕;

    数字孪生技术可促进工业化与信息化深度融合，进一步提高智能水电厂的管理效率和管理水平。本文对基于数字孪生的智能水电厂的整体架构、数据底座、孪生平台及孪生应用四方面进行了初步研究，通过探索基于数字孪生技术的应用模式和功能，为数字孪生技术在智能水电厂建设中落地应用提供方法参考。

    2023年06期 v.9;No.52 103-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 2292K]

  • 我国混合式抽水蓄能电站开发优势及制约

    潘雪;赵添辰;李凯玮;能锋田;

    在“双碳”目标政策背景下，电力系统中新能源大规模、高比例并网，灵活性电源的不足制约了新能源的高效利用。我国水力资源丰富，结合梯级水电站建设混合式抽水蓄能电站，可大幅提高新能源综合利用率，同时开发实施容易、建设周期短、水库淹没环境影响小、投资省，是补充纯抽水蓄能发展和构建新型电力系统的有效手段。本文通过混合式抽水蓄能与常规抽水蓄能机组进行对比，分析混合式抽水蓄能电站的开发优势和独特作用，同时，对全国混合式抽水蓄能站址初步分析筛查，提出全国范围内混合式抽水蓄能的站址资源综合分布情况。并根据现阶段混合式抽水蓄能开发建设的存在制约因素，提出相关政策建议。

    2023年06期 v.9;No.52 108-114+120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1855K]

水情测报与水调自动化

  • 钱塘江梯级水库中长期多目标联合优化调度研究

    朱彦泽;卢名燊;刘森宇;程磊;

    新安江、富春江水库是华东电网的主力调峰电厂，对电网的安全、稳定运行起着重要作用。为了充分利用钱塘江流域的控制性水利枢纽——新安江水库的调节能力，进一步发挥梯级水库群的综合效益，本研究以新安江、富春江梯级水库为研究对象，建立协调发电量及弃水量的梯级水库联合调度模型，并采用DPSA算法求解，得到不同典型年下梯级水库联合优化调度过程。结果表明：与单库调度运行相比，联合优化调度的发电量提高2.85%、弃水量降低17.5%，联合调度能更好地发挥两库的水资源综合利用效率。

    2023年06期 v.9;No.52 115-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 2439K]