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研究气候变化对水电能的影响
摘要在本手稿中，主要目标是评估气候变化如何影响水生储量的可及性和波动，这直接影响了水力发能生产的性能和可靠性。该研究旨在了解降水模式，融雪时机和极端天气事件的变化，这些变化影响河流动态，水库水平和整体能源产能。它还试图确定自适应策略，以减轻负面影响，并在面对气候变化的情况下确保可持续的水力发电发展。这项研究评估了在气候变化的影响下，Karun 4大坝发电厂的性能，该国4大坝发电厂是该国最关键的发电设施之一。使用多标准决策方法（TOPSIS）来识别最可靠的一般循环模型（GCM）并降低不确定性。此外，还采用了IHACRES概念模型来模拟径流过程，而差异进化（DE）算法则用于优化水力发电能源的生产。与基线周期（1984-2005）相比，调查结果表明，在RCP 4.5和RCP 8.5方案（1984-2005）相比，RCP 4.5和RCP 8.5方案的预计温度升高分别为1.95°C和2.34°C。此外，该研究预测，在上述方案下，对Karun 4储层的流入径流平均减少了19％，43％。根据结果，预计将来的储层流入量在RCP 4.5方案下将减少9％的电力，而在RCP 8.5方案下，相对于工厂的名义容量，将减少每年的电力。关键字气候变化，水力发电能源，储层操作，不确定性，卡伦4大坝。1。引言产生和消耗的能源，尤其是可再生能源的能源具有非常重要的价值。可再生能源（例如太阳能，风能，水力和地热能）是可持续方法，在既定的选择中，在既定选择中都提供了大约14％的能源需求[1] [2]，水力发电厂是由于其独特的性质而被称为可再生能源的最重要来源[3]。从化石燃料转换为可再生能源对于获得全球环境可持续性至关重要。[4]。地缘政治动态中指出的转换进一步加强了当前的运动，这导致了传统燃料的供应链中断。
水力发电厂的示意图
水力发电厂：在数百年中，利用可再生能源的水力发电已被数百个百年来，作为电论性的可驯服。todai，它是生产可再生能源的最具效率和成本效益的方法之一。水电厂由几个关键组件组成，包括涡轮，penstock，发电机和调节器。涡轮是由水流驱动的，并将激能能量转化为电子能量。水是从上游储层带到涡轮机的，该水管可以调节水流以确保最佳性能。然后将涡轮机产生的电力发送到电动机，并将其路由到住宅和商业客户。系统中还存在溢洪道，以释放涡轮机无法使用的多余水。将此水返回到下游水库，完成周期。水力发电厂是我们能量混合物的无能组成部分，并且使用新技术（例如波浪和潮汐能），它将继续在未来中发挥重要作用。水电发电厂利用流水的动能发电，提供可靠的可再生能源。正确的流速和压力对于涡轮叶片至关重要，可防止诸如回流和减少能量损失之类的潜在危害。这种清洁能源替代方案有助于减少我们对化石燃料和碳足迹的依赖。通过利用水的自然潜力，我们可以在保护环境的同时产生电力。水力发电厂的示意图可能看起来很简单，但是它需要复杂的工程才能确保安全有效的能源产生。选择用于水力发电厂的地点需要考虑几个因素，包括水，存储设施，土地类型和成本，运输选择和环境影响。合适的位置应具有高水头，以有效地发电。此外，该站点必须提供足够的设施来构建大坝和存储库，以确保全年稳定的电源。水力发电厂的优势包括低运营成本，最小的环境影响和寿命长。与其他形式的能源产生相比，这些发电厂可以快速构建，并且需要更少的维护。此外，它们有助于灌溉和洪水控制，使其成为可持续能源解决方案的重要组成部分。但是，水力发电厂的缺点包括由于大坝的建设，供水不确定性以及偏远位置的高传输线成本而导致的高资本成本。此外，他们的操作和维护需要熟练的人员。水力发电是一种干净的能源，可对全球发电产生重大贡献，2012年，全球总电力占全球总电力。这种可再生能源形式提供了灵活性和低成本，使其成为寻求可持续能源解决方案的国家的有吸引力的选择。储存中存储的能量量取决于其“水头”水平。这决定了可以利用的势能。一个控制门调节从储层到涡轮机的水流多少，当门完全打开时，最大流量可达到最大的流量。水是通过一个称为牛皮纸的大钢管运到涡轮机，在那里动能取代了由于重力的拉力而引起的势能。涡轮机驱动发电机，不同类型的涡轮机适合各种头部水平：高头部的冲动和中低头部的反应。电涌箱有助于在大门关闭时存放多余的水，并在打开大门时将其释放出来，以满足增加的负载需求，从而帮助管理长束压力波动。传统的发电厂利用堵墙的势能，水的体积和头部决定了提取的能量。相比之下，抽水储藏厂在低电力需求期间使用第二个储层来存储水，可确保足够的水以达到高峰负载，而无需建造的大坝或水库。此方法还允许在不需要时未使用多余的水。与其他选项相比，水力发电需要更少的维护，并且寿命更长。此外，它可以提供多种目的，例如灌溉系统。但是，由于大坝的建设，初始投资是可观的。此外，将能源从丘陵地区的偏远地区传输到消费者的成本可能很高，从而更具挑战性。
代谢多样化的微生物在动态水力发电水库中硝酸盐还原条件下介导甲基汞的形成
布朗利水库是一个受汞 (Hg) 污染的水力发电水库，具有动态水文和地球化学条件，位于美国爱达荷州的赫尔斯峡谷综合体内。鱼类中的甲基汞 (MeHg) 污染是该水库令人担忧的问题。虽然甲基汞的产生历来被归因于硫酸盐还原菌和产甲烷古菌，但携带 hgcA 基因的微生物在分类学和代谢上是多样的，驱动汞 (Hg) 甲基化的主要生物地球化学循环尚不清楚。在本研究中，在连续四年 (2016-2019) 的分层时期测量了整个布朗利水库的汞形态和氧化还原活性化合物，以确定甲基汞产生的地点和氧化还原条件。对一组样本进行了宏基因组测序，以表征具有 hgcA 的微生物群落，并确定生物地球化学循环与甲基汞产生之间的可能联系。生物地球化学概况表明，原位水柱汞甲基化是甲基汞的主要来源。这些概况与以携带 hgcA 的微生物为重点的基因组解析宏基因组学相结合，表明该系统中的甲基汞生成发生在硝酸盐或锰还原条件下，而这些条件以前被认为可以阻止汞甲基化。利用这种多学科方法，我们确定了水文年际变化对氧化还原状态、微生物代谢策略、汞甲基化剂的丰度和代谢多样性以及最终对整个水库的甲基汞浓度的连锁效应。这项工作扩展了已知的有利于产生甲基汞的条件，并表明在某些地方通过硝酸盐或锰修正来缓解汞甲基化的努力可能会失败。
安大略省北部的水力发电机会
本报告强调，安大略省尚未开发的水力发电潜力对我们的电力系统越来越有价值。安大略省经济各部门（例如交通运输部门）需要实现电气化，并满足人口和经济增长带来的需求，这将从 2029 年或更早开始给电力系统带来压力。到 2040 年，如果现有资源无法继续供应（续签即将到期的合同），则可能出现 70 TWh 或 35% 的能源供应缺口，如 IESO 的 2021 年度规划展望所示（见图 1.1）。水力发电可以提供大量基载电力来帮助填补这一缺口，同时还能为安大略省经济的关键领域创造发展机会。
了解博尔德市的电力来源博尔德市的大部分电力来自可再生水力发电资源（胡佛大坝和格伦峡谷
了解博尔德市的电力来源 博尔德市的大部分电力来自可再生水力发电（胡佛大坝和鲍威尔湖上的格伦峡谷大坝）。 2023 财年，这种电力的平均价格估计为每兆瓦时 (MWh) 30.47 美元。 博尔德市的用电量范围从较凉爽月份的约 22 兆瓦 (MW) 到夏季高峰期的约 50 兆瓦。 博尔德市租赁了埃尔多拉多谷的市政府土地用于太阳能开发。 自 2022 年 1 月（Townsite Solar 工厂开始发电时）以来，该市已承诺每月以每兆瓦时 39.95 美元的价格购买 5 兆瓦的能源。 该工厂拥有 232 兆瓦交流电和 90 兆瓦交流电储能的额定容量，所有这些都流向米德变电站进行输电和配电。 该市也是银州能源协会的成员。 Silver State 为博尔德市以及内华达州南部的其他实体安排购电和送电。该协会监控需求，以确保博尔德市在需要时始终有电，包括需要现货购电时。一些合同涵盖八个月，其他合同涵盖较短的期限，以涵盖电力需求较高的温暖月份。这些来源符合稳定电力的条件。为什么博尔德市还没有完全依赖太阳能……太阳能仍然比水力发电更昂贵。能源专家警告说，干旱可能会在未来几年影响成本。小型市政公用事业（如博尔德市）的联邦法规要求公用事业必须能够随时为所有客户提供所需的所有电力，无论天气条件或环境因素如何。传统太阳能仍然被视为间歇性电源。只有在阳光充足的情况下才会发电。夜间不发电，阴天、雨、风或雪都会影响发电。太阳能生产商正在与能源存储研究公司合作，开发太阳能电池存储。越来越多的太阳能发电厂将电池储能作为其产品组合的一部分，但这仍处于早期阶段。传统的太阳能发电只有在有稳定电源时才能使用。联邦法规要求市政府签订合同，在太阳能不再发电时立即提供电力。这种电源称为旋转备用。它要求市政府付钱给发电厂，让其持续发电，并在间歇性电源（太阳能）停止发电时（例如在夜间或阴天）立即供电。无论市政府是否使用，发电厂都必须始终保持电力供应，并且市政府不能将电力卖给其他来源。根据法规，市政府需要支付两次电费 - 一次用于太阳能，一次用于旋转备用电力。旋转备用的成本通常高于传统电力合同。
利用水力发电站和蓄水发电站的可操作性提高英联邦国家电力系统的可靠性和运行效率（以俄罗斯和乌兹别克斯坦共和国的发电厂为例）
电力系统 (EPS) 作为生产设施具有许多特点，其中最重要的是电力生产过程与任何其他生产过程有着根本的不同。这种不同之处在于，在能源领域，能源生产、分配和消费的循环是同时进行的。因此，如果没有消费者对电力的需求的相应变化、高压电线和配电网为消费者提供电力的准备就绪，就无法改变电力生产。EPS 运行面临的最重要挑战是最大限度地高效地重新分配所生产的能量，即协调不同时间间隔的发电和消费计划。消费过程 (负荷计划) 是不均匀的，这取决于人们的生活节奏、消费性质等。提高 EPS 可靠性和模式可控性的最重要方法之一是高效地重新分配和积累所生产的能量。在全球大型电力供应站的运行实践中，解决电力消耗不均的问题，是通过建立专门的可机动电力设备（调峰电厂、燃气轮机电厂），或者利用在高峰时段消耗电力的储能系统（核电站）来实现的。
与浮动太阳能PV相辅相成，用于白天高峰
可再生能源是我们未来能源需求的基石。尤其是，太阳能的速度比以往任何时候都更快。浮动太阳能光伏（FSPV）最近获得了陆基大规模PV安装的合适替代品。利用水面来放置太阳能电厂是一项有希望的技术。不仅它利用水作为房地产，而且还有其他几个优势。例如，FSPV可以使用现有的传输和分配基础设施，这是水力发电厂的一部分。在本文中，我们评估了FSPV工厂及其与巴基斯坦一个小型水库现有水力站的整合。我们已经研究了FSPV工厂整合的500 kV，132 kV和11 kV电压水平。此外，我们为能量利用的有效利用设计了一个水力极优化模型。与仅生产水力发电相比，由水力发电和200 MWP FSPV组成的组合系统总体上产生了3.5％以上的功率。更重要的是，FSPV的生成与每日午间峰值负载相吻合，因此是国家电网的峰值植物。©2020 Elsevier Ltd.保留所有权利。