Impact of Runoff Generation and Concentration Process in Watershed Reservoirs on Carbon Emissions of Power Generation Under Natural Disasters

ZHANG Jianmin; XU Yilong; XUE Yusheng; WANG Yukuan; XUE Feng; CHANG Kang

doi:10.7500/AEPS20230926004

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Impact of Runoff Generation and Concentration Process in Watershed Reservoirs on Carbon Emissions of Power Generation Under Natural Disasters

Power System Analysis and Optimization from Carbon Perspective | 更新时间：2025-06-16

- Impact of Runoff Generation and Concentration Process in Watershed Reservoirs on Carbon Emissions of Power Generation Under Natural Disasters
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 6, Pages: 1-13(2025)
- 作者机构：
  
  1.杭州电子科技大学自动化学院，浙江省杭州市 310018
  2.国网电力科学研究院有限公司（南瑞集团有限公司），江苏省南京市 211106
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  NARI Group Corporation(GF-GFWD-210338)
- DOI：10.7500/AEPS20230926004
  CLC：
- Received：26 September 2023，
  
  Revised：2024-01-11，
  
  Published Online：21 October 2024，
  
  Published：25 March 2025
- 稿件说明：
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章坚民,徐益珑,薛禹胜等.自然灾害下流域水库的产汇流过程对发电碳排放量的影响[J].电力系统自动化,2025,49(6):1-13.

ZHANG Jianmin,XU Yilong,XUE Yusheng,et al.Impact of Runoff Generation and Concentration Process in Watershed Reservoirs on Carbon Emissions of Power Generation Under Natural Disasters[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(6):1-13.
章坚民,徐益珑,薛禹胜等.自然灾害下流域水库的产汇流过程对发电碳排放量的影响[J].电力系统自动化,2025,49(6):1-13. DOI： 10.7500/AEPS20230926004.

ZHANG Jianmin,XU Yilong,XUE Yusheng,et al.Impact of Runoff Generation and Concentration Process in Watershed Reservoirs on Carbon Emissions of Power Generation Under Natural Disasters[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(6):1-13. DOI： 10.7500/AEPS20230926004.

摘要

对于新能源占比逐渐提高的新型电力系统，自然灾害不仅会对电力设备及系统产生物理及功能损坏，也会通过一次能源过程及特征改变引发可再生能源发电量或储能下降，导致其减碳能力下降，碳排放量增加。以水库水电站为例，其一次能源为流域汇集的入库水流和具有势能的水库水体，受到流域气象、地质地貌、水文河流、人类活动、人类工程以及诱发的山火、暴雨、洪水、滑坡等多灾种的严重影响。首先，文中提出了基于流域产汇流机理的水库入流及水库防洪调度仿真计算模型，揭示了多灾害以及信息失误对该调度模型的各类影响机理。大量仿真计算揭示了流域气象-自然灾害-信息对水库水电站一次能源过程和发电、泄洪及电力系统发电碳排放量增加的影响；仿真计算结果显示，山火、暴雨、洪水、滑坡等4类自然灾害以及信息错误导致的水库水电站及电力系统发电碳排放量增加是显著的，验证了自然灾害通过改变一次能源过程对新型电力系统减碳功能的重大影响。

Abstract

For the new power system with an increasing proportion of renewable energy

natural disasters not only cause physical and functional damage to power equipment and systems

but also lead to reductions in renewable energy generation or energy storage through changes in primary energy processes and characteristics

resulting in a decrease in its carbon reduction capability and an increase in carbon emissions. Taking reservoir hydropower stations as examples

their primary energy sources are the inflow of water collected from the watershed and the reservoir water with potential energy

which are severely affected by various factors including watershed meteorology

geology and landforms

hydrology and rivers

human activities

human engineering

as well as induced wildfires

heavy rains

floods

landslides

and other multi-hazard events. First

the paper proposes a simulation calculation model for reservoir inflow and flood control scheduling based on the watershed runoff generation and concentration mechanism

revealing the various influence mechanisms of multi-hazards and information errors on this scheduling model. Extensive simulation calculations have unveiled the impacts of watershed meteorology-natural disasters-information on the primary energy processes of reservoir hydropower stations

as well as their effects on power generation

flood discharge

and the increase in carbon emissions from power system generation. The simulation calculation results show that the four types of natural disasters

namely wildfires

heavy rains

floods

and landslides

as well as information errors

significantly increase carbon emissions from reservoir hydropower stations and power system generation

verifying the significant impact of natural disasters on the carbon reduction function of the new power system by altering primary energy processes.

关键词

Keywords

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