[01001349]水电站运维合一智能建模关键技术及大规模在线仿真应用

该项目属于动力与电气工程学科领域。水电作为清洁能源在中国能源结构中占据重要地位，水电站安全高效运行对中国电力生产和国民经济发展具有重大影响。面向水电站“全站、全范围、全过程”的数字仿真系统，通过在计算机上建模水电站水-机-电复杂动态过程并仿真水电生产运行环境，可完成多种工况下的运行分析和检修维护。因其智能、安全、无破坏、可重复等特点成为电站智能运维和辅助决策的重要平台，随智慧电站大规模建设而面临重大需求。传统建模方法很少虑及水电站智能化特征和大规模应用场景而难以解决新环境下模型解耦与协同、伸缩与扩展、知识建模与数据融合等新难题。该项目以建模主动感知这一智能水电设备的本质特征为切入点，提出适配智慧水电站运维合一大规模仿真新应用环境的智能建模方法和关键技术，研发了水电站运维合一多维多媒体数字仿真系统平台，为智慧水电站建设提供重要解决方案。 该项目主要开展了以下三个方面的特色研究并取得创新成果： 1、研究并提出水电站运维合一大规模仿真的智能建模方法。针对智能水电站大规模仿真新的重大需求，提出适配水电站运维合一大规模仿真计算环境的智能建模方法及关键技术。研究面向主动感知设备的智能建模和精细化水电模型参数的智能优化辨识，并据此建立松耦合的可物理分布运行和动态协同的高精度水电站仿真模型库及运行支撑框架。 2、构建基于主动感知设备模型的水电站大系统解耦及动态融合技术的水电站全数字仿真平台。 深入分析水电站水力、机械、电气等子系统时间尺度和刚性特征，基于横向解耦将水电站全范围仿真模型解耦为若干个能独立计算子系统，基于纵向解耦将子系统根据层次和功能分为若干标准模块，实现仿真精确性和实时性的统一。同时基于智能建模方法和框架，面向智能水电设备组织柔性仿真服务，构建水电站全数字仿真平台体系。 3、智能水电站虚实融合、运维合一、知识机理模型一体的大规模在线仿真应用。基于智能电站和虚拟仿真电站的海量多元异构数据融合和专家知识，研究水电站虚实融合运维合一的知识建模和知识可视化，研发了虚拟现实场景下水电站全范围知识模型和机理模型合一、二维操作运行和三维检修维护一体的智能仿真系统，实现巨型水电站运维合一多维多媒体全数字仿真系统的大规模在线部署应用。 围绕该项目在核心期刊及国际学术会议上发表学术论文超过100篇，其中SCI2区及以上收录超过20篇，核心成果发表ESI高被引论文1篇，授权国家发明专利4项，实用新型专利1项，软件产品认证1项，软件著作权十多项。基于该项目成套关键技术的应用，已开发完成国电集团《大渡河大岗山水电站运维合一多维多媒体计算机仿真培训系统》、湖北能源集团《清江水布垭水电站仿真培训系统》、大唐集团《红水河龙滩水电站仿真系统升级改造》等多个项目，项目合同到账经费1000多万元，产生的直接和间接经济效益超过1亿元，成果直接支持了三峡大学电气工程国家级虚拟仿真实验教学中心申报建设，并广泛应用于大唐集团、国电集团、湖北能源集团的水电站运行值班员技术培训和技能竞赛，有效提升了国内水电站智能化及安全高效运行水平。