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欧洲能源研究联盟发布水力发电战略研究议程
发布时间:2020-03-21 15:50:26| 浏览次数:

欧洲能源研究联盟发布水力发电战略研究议程

      12月9日,欧洲能源研究联盟(EERA)发布了《水力发电战略研究议程》,提出了欧洲水电领域未来将开展的研究优先事项,以促进水电技术的进一步发展,为欧盟能源系统转型发挥重要作用。EERA是欧洲最大的低碳能源研究非营利性国际协会,由超过250家公共科研机构和高校组成,是欧盟战略能源技术规划(SET-Plan)的研究支柱,目前共开展了17个低碳能源技术领域的联合计划,确定了各领域的关键优先事项。本次研究议程提出了6个重点研究主题:水电机组;水工结构;电网、系统集成和市场;水资源、环境影响和气候适应;社会接纳、参与和政策研究;数字化。具体内容如下:

一、水电机组

      1、主要目标:以高度可靠、安全和可持续的方式解决当前尚未解决的问题,以提高水电机组性能,增强水电机组灵活性,提高使用寿命,降低停电风险。

      2、研究优先事项:全运行范围内和瞬态运行期间对水力机械的水动力和结构动力学进行精确数值模拟的方法;用于控制水力发电机组的系统动力学数字模型;研究含沙水流和气蚀现象以准确预测和缓解液压机部件腐蚀;水力机械及电机组件的先进材料特性和寿命评估方法;增强可靠性、可用性、可维护性、安全性和可持续性的水电机组组件先进设计、工程和制造方法;增加电力系统灵活性且提高水电机组可持续性的新技术。

二、水工结构

      1、主要目标:开发创新解决方案,以提高水电基础设施的可靠性、效率、安全性和环境友好程度。此外,进一步开发混合建模策略,即综合利用水力模型、数值模型和现场调查,以最大程度地减少与不同建模策略相关的不确定性。

      2、研究优先事项:开发创新方法以估算水工建筑物寿命,并使用数值和物理模型确定其性能;改进方法以确定水头损失;优化耐磨材料和除砂设施,以防止涡轮磨损;为水工结构开发新的设计和运行规范,包括运行实时监控,以提高水力发电厂的效率和可靠性,同时考虑梯级水力发电;开发有效、创新的方法以设计新型溢洪道或监控及升级现有溢洪道,包括优化物理和数值建模技术,以确定经济高效扩展现有溢洪道容量的可行性;通过不确定性分析来评估不同建模策略的性能,解决水工结构设计中的不确定性问题;制定水道、水库漂浮废弃物管理策略;更好地了解空气-水两相流的特性以及应对闸门振动和气蚀风险的方法;改进分析溃坝情况的方法,尤其是对堤坝和填料坝逐渐侵蚀的情况;量化由于陡峭山体滑坡和雪崩等运动对水工建筑物造成的危害;开发水工结构和水库的策略、方法和操作规则,以最大程度地减少水库沉降;改进和开发连通水域系统的水工建筑物。

三、电网、系统集成和市场

      1、主要目标:探索水电对提升系统灵活性、可靠性和稳定性的作用,研究未来电力系统中水力发电机组的设计技术要求,以及为满足新需求而对现有电厂进行改造的概念。

      2、研究优先事项:未来电力系统中水力发电厂的宏观经济和技术效益研究;未来电力系统中水电厂的运行要求;基于最新的气候模拟,开发开源的欧洲水库和河流数据库;为能源系统建模开发详细的开源欧洲水电模型和数据库;根据新市场设计研究不同灵活性供应商之间的交互;电网连接和变速水力发电机组的运行。

四、水资源、环境影响和气候适应

      1、主要目标:确保在不断变化的气候下进行环境友好的电力生产,优化水资源利用以适应不断变化的电力市场,探索在受管制水域进行水力发电、保护景观和生物多样性以及确保社会免受洪水和干旱影响的最佳运营制度。

      2、研究优先事项:不断变化的条件下可获得的水资源研究;将环境约束纳入水电运行和调度模型的指导研究;生产计划和法规的气候适应研究;优化现有水电基础设施以适应气候变化的影响;开发适合多种鱼类的双向鱼道;水坝、堰和进水结构,集成鱼类和沉积物的旁路通道;开发用于估算和补偿河流和水库中生态系统和生物多样性损失的工具;具有灵活运行机制的水库和河流中的水电设施;土地循环利用;受监管河流中气候变化与环境影响之间的相互作用研究;在不断变化的能源市场中优化水电相关储能技术(抽水蓄能、大型水库、缓解电力波动的装置等);研究不断变化的条件、日益严格的法规和气候变化下,化学品在河流和地下水中的传递过程。

五、社会接纳、参与和政策研究

      1、主要目标:针对水力发电在欧洲可再生能源转型中可能发挥的新作用,探索与可持续决策、有效的跨境监管、社会接受度和利益相关方参与有关的解决方案。为决策者、项目开发商、水电公司和公众改进有关水电基础设施的规划、部署和社会认可的知识库。

      2、研究优先事项:(1)提升公众接纳度,包括促进社会对开发新水电项目的接受程度,以及通过使用生态标签等方式鼓励消费者增加使用水电能源。(2)政策法规研究,包括研究特定政策、政策组合和法规对水电发展的影响及贡献;制定方案探索水电部门采取措施的能力,以提升一定比例的水电设施性能;研究欧盟和国家层面针对不同情况的促进和限制因素;探索将环境保护与水力发电相结合的解决方案,以实现能源系统的绿色转型。(3)规划和公众参与,建立公众和利益相关者参与综合规划和管理的机制,包括使用三维可视化技术以及与利益相关者共同开发场景。

六、数字化

      1、主要目标:探索与水电业务流程数字化相关的解决方案,涵盖整个价值链,包括规划、建设、升级、维护和资产管理、生产计划、标记分析和环境监控。利用数字化技术,通过改进业务流程和模型以优化水电运营方式,进而降低水电成本。

      2、研究优先事项:(1)设备级技术方面,包括:监视系统的安装和管理;质量保证和数据协调;涡轮和发电机的数字化模型。(2)系统级技术方面,包括:支持辅助服务的虚拟电厂;网络安全和预防网络攻击;大数据基准测试;与其他数字化方案的接口。(3)经济方面,包括:经济高效的运营和维护方法;来自数字平台的新业务模型开发。(4)环境方面,包括:根据新的可用数据改进流量模型;根据河床扫描数据开发河流数字化模型;基于水流的卫星监测数据进行模型验证;用于识别鱼类行为和鱼梯的图像处理方法。(5)社会方面,包括:提升现有技术和新技术的接受度;减轻跨学科协作的复杂性;维护和运行的技术管理研究

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