中国水电设备研究现状论文

未来水电站的发展将逐渐实现数字化、智能化。数字化水电系统可以实现水电与其他可再生能源协作，提供更具灵活性的电能来提升系统的辅助服务能力。不仅可以解决水电站在运作、维养、监管、分析等多流程中存在的隐性问题，并通过优化发电与调度安排，提升发电产能，实现经济效益增长。

将可视化与 GIS、粒子仿真、虚拟现实、边缘计算等技术相结合，数字孪生闽江流域水利工程，实现坝、堤、溢洪道、水闸、渠道、渡漕、筏道、鱼道、水电站、水质、环境、水位、降雨等的实时监测，实现对水力资源的可持续利用。

通过 Hightopo 将水电站厂房、生态鱼道、泄洪闸门等进行数字孪生，在云上打通虚拟和现实。集成业务系统中传感器采集的不同方面数据（例如生物信息、气象信息、水位水头信息、闸门启闭耗时、泄洪闸门开度等），然后通过接口的形式实现数据对接。虚拟模型可用于运行模拟和研究性能，可以将研究结果用于水电站运行效率的提升。

水电项目会影响上游和下游的水生生态系统，应当建造人工繁殖放流（如增殖站）、过鱼设施（工程补偿措施，如鱼道等）、自然保护区或其它补救措施维护生态平衡。通过 Hightopo 构建的可视化鱼道模块，清晰地展示出鱼道外观、结构、过鱼种类、洄游路线，让人了解鱼道的构造和运行原理。

水电项目会影响上游和下游的水生生态系统，应当建造人工繁殖放流（如增殖站）、过鱼设施（工程补偿措施，如鱼道等）、自然保护区或其它补救措施维护生态平衡。通过 Hightopo 构建的可视化鱼道模块，清晰地展示出鱼道外观、结构、过鱼种类、洄游路线，让人了解鱼道的构造和运行原理。

水电站水库能发挥滞洪和蓄洪作用。在水库溢洪道设置闸门，通过改变闸门开启度来调节下泄流量的大小。由于有闸门控制，防洪限制水位可以高出溢洪道堰顶，并在泄洪过程中随时调节闸门开启度来控制下泄流量，达到滞洪目的。蓄在水库的一部分洪水可在枯水期有计划地用于兴利需要。

通过智慧水利水电工程案例可直观地查看大坝主体数个泄洪闸门实时的启闭状态，辅以气象信息、水位信息数据显示，帮助集控中心的人员在汛期及时作出决策。

大型水电站都具有装机容量大的特点，影响着区域供电。一旦站内的水库、大坝（含副坝）、发电厂房、引水渠等发生故障，将造成大面积停电，严重影响社会的和谐稳定。水电站的智慧安防系统关联站内监控信号源，显示现场监控画面，对区域闯入、烟火、故障等进行监测，保障站内设施设备的良好运行。3D 场景内图标可点击查看相应监控画面、人员名称、报警时间、报警详情。

将 GIS 创新融入中，为可视化赋予更强大的地理智慧。支持接入多源异构数据，标注各个水电站位置信息，即时还原高精度真实现场。采集江河流域范围内的 DOM（数字正射影像）和 DEM（数字高程模型）数据，以真实的城市河道现状信息和周边景物信息为依据，对河道、河底的三维空间数据进行三维几何建模；然后叠加精细建模的水电站模型，并进行渲染优化；最后采用显示列表、纹理优先级、细节层级模型（LOD）等Hightopo渲染技术，实现三维河流实时逼真的虚拟场景显示，并提供丰富的人机交互手段。

力场粒子效果仿真模拟出江流流动，结合不同流速区间对应的不同粒子颜色，对流场进行渲染，实时展示流速数据。

仿真分析技术的应用范围涵盖社会的诸多方面，结合 Web 可视化引擎为工程仿真、气象预报、生命科学、科研教育、电力系统、交通运输、工业制造等不同领域的发展起到了推动作用，为不同的行业发展注入了新的动力。

水力发电与航运、养殖、灌溉、防洪和旅游组成水资源综合利用体系，让水力资源得到最大利用。未来，水电站的自动化、远动化等也将进一步完善推广；发展远距离、 超高压、 超导材料等输电技术，将有利于加速中国西部丰富的水力资源开发。