研究平台面向国家能源重大战略需求，服务青海加快建设全国清洁能源产业产高地，助力打造黄河流域储能工厂。平台聚焦高海拔流体机械流动动力学研究、高海拔水风光多能互补系统运行及智能控制、高海拔地区水能-新能源互补系统基础部件材料及服役可靠性研究、高海拔地区水风光资源生态利用及基础设施灾变机理与风险防控研究等四个方向重大科学问题，重点攻克和解决高原地域水能高效转换与生态利用中装备与系统、材料与可靠性、资源生态与基础设施等关键技术难题。为青海省清洁能源产业产高地建设提供科技与人才支撑。
一、拟解决的科学问题
科学问题一：高原地区高海流域梯级水电站机组流动动力学
建立高海拔流体机械内部气液固多相流动相互作用模型，优化极端工况（高海拔、高寒）流体机械空化流动模型，构建高海拔流体机械空蚀破坏模型，提出多相流动、空蚀破坏数值研究方法与应对措施。揭示高速动水环境下流固耦合效应与流动状态、结构特性和机组运行状态的关联机制；提出复杂动水环境下结构局部失稳和疲劳失效的评判标准；揭示全水头全负荷运行和瞬变过程中多物理场、多尺度、多参数耦合对机组非线性振动和运行稳定性的影响机制。
科学问题二：流域梯级水电能源与风、光能源在不同时空尺度上的容量配置、调度与控制策略问题，高比例新能源与大容量算力负荷条件下电网的影响机制及水-风-光-储能源转换装置服役可靠性问题；
高比例新能源与大容量算力负荷条件下不同时间尺度分别适应中长期电量变化、短期电力波动、离网条件下实时电能质量扰动的梯级水电、风、光伏逆变器、抽蓄机组的可调节容量与速度等外特性调配参数范围及其相互配合策略，短期调度互补的水风光蓄控制能力模型、电网的影响机制及水-风-光-储能源转换装置破坏机理。
科学问题三：高比例新能源与大容量算力负荷条件下，高寒地区水-风-光-储能源装备基础设施结构劣化机理、智能预控。
高比例新能源和大负荷算力工况下流域大型水电机组基础设施工程灾变机理、流域冻土变化与水文变化的规律、多因素叠加作用下冻土工程的热、力耦合机制及其与多年冻土相互作用机理，数字孪生技术与高海拔地区水风光发电基础设施灾变预测技术。
二、承担的主要科研任务
方向一：高海拔流体机械流动动力学研究
1.全工况水轮机流动不稳定性研究
建立全工况水轮机内部流动模型，探究全工况水轮机内部流动不稳定演化过程及其规律，明晰水轮机内非稳态流动结构及其诱发压力脉动的关联关系，揭示全工况水轮机运行过程中多物理场、多尺度、多参数耦合对机组非线性振动和运行稳定性的影响机制。
2.抽水-压气-热蓄多元储能系统流体动力学研究
建立抽水-压气-热蓄多元储能系统模型，针对系统内部流体动力学行为开展实验和仿真研究，得到水头改变时机组内部的流动特性、能量特性及其变化规律，探究应用于新型储能系统的水泵水轮机机组在大变幅水头下运行时的水力稳定性；揭示变速抽水蓄能机组水力不稳定性诱发机制和相变储热能量转换过程。
方向二：高海拔水风光多能互补系统运行及智能控制
1.综合能源系统优化与稳定性问题
不同地理环境和气候条件下，通过综合能源系统的优化配置，提高系统的运行效益和稳定性，包括如何有效地结合水、风、光等多种能源，以及如何利用人工智能算法进行容量优化配置。
2.跨时间尺度的能源协调与经济性问题
在长期和短期尺度上如何协调水、风、光等多种能源的调度策略，以平衡系统的经济性和运行的灵活性，同时考虑到不同时间尺度下能源供需的变化和波动。
方向三：高海拔地区水能-新能源互补系统基础部件材料及服役可靠性研究
1.高比例算力负荷条件下水能-新能源转换装置服役可靠性研究
基于水能-新能源转化系统，聚焦储能系统需求，收集和总结青海省电源结构、出力特性和负荷特性等信息，研究高原环境下，多能互补系统中的储能装置的需求，针对储能系统的安全性、一致性、热失控与能量转化问题，进行系统建模与仿真研究，结合储能系统的建设成本、响应速度、循环寿命等关键经济因素，研究符合高原气候特性的储能系统配置技术。
2.水轮机、水泵、风力机抗磨蚀新合金材料开发及服役可靠性研究
针对黄河水微生物、泥沙、与季节性水质变化对水轮机、水泵的磨损与腐蚀情况，尤其聚焦高比例新能源的多能互补系统中，水轮机、水泵在“调能”的过渡过程中由于频繁动态变化、巨大的峰谷差造成的不稳定应力造成的材料强度、耐磨与密封问题，对流体机械相关部件的服役性能与失效机理进行研究，开发相关新型合金材料、表面抗腐耐磨涂层材料与材料修护技术。
3.新型储能与能量转换材料开发研究
聚焦在高比例新能源下的多能互补系统中的储能需求，立足于高原高寒环境，以电化学储能为主，研究电化学储能设备及材料在高原环境中的失效机制与服役性能，开发替代磷酸铁锂电池的高比能量、高安全性电化学电池，研究绿氢、绿氨等高比例新能源余电转化材料。
方向四：高海拔地区水风光资源生态利用及基础设施灾变机理与风险防控研究
1.黄河上游多能互补运行对流域生态保护与修复的影响机理研究
研究黄河中上游在水风光多能互补方式下流域生态保护与能源利用的关系，提出在清洁能源转换对生态影响机制，提出水能及多元新能源互补利用方式下黄河流域生态评价指标。
2.高海拔地区水能资源工程基础设施灾变理论与智能风险防控技术
研究揭示水能资源工程重大基础设施的多因素致灾因子和灾变机理，建立水能资源基础设施智能灾变风险防控技术体系。将“力学理论+专家经验”为主的基础设施传统的风险防控的方式，转变为由“领域知识+机器学习”驱动的“采集-设计-施工”一体化风险防控的方法，实现水能资源基础设施风险的智能防控。提出水能基础设施环境灾害评价系统和方法，对青海地区水能资源基础设施对周边环境的影响做出定量化评价。