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RSS2018年 第5卷 第3期
2018, 5(3): 1-7.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.001
摘要:
[目的] 为迎对海上风电快速发展的趋势，亟需开发新型海上风电基础结构形式以满足大水深和深厚软基的设计需求。 [方法] 结合某海上风电工程基础设计为算例，以PLAXIS 3D大型有限元软件为平台，对一种新型大直径钢圆筒组合导管架风机基础结构进行空间三维弹塑性数值模型分析研究，采用合理可行的本构类型以及简化形式模拟风机基础的整体稳定性，考虑钢圆筒与土体之间的共同作用，分析风机基础的内力与位移；再用ANSYS软件建实体模型计算极限荷载工况下各构件的应力。 [结果] 研究结果表明：新型组合式风机基础内力和位移均可控，在理论上可适用于软基和深水区海上风电场建设。 [结论] 分析结果对今后新型海上风电基础结构的开发与研究具有一定的参考意义。
2018, 5(3): 8-18.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.002
摘要:
[目的] 文章为两篇论文中的第二部分，着眼于将欧洲国家的经济调控管理经验应用于中国电力系统当前面临的紧迫挑战之一——海上风电的有效并网。 [方法] 文章通过分析比较调控机制，总结出海上风电监管机制的五个要素：监管实体、有效非绑定程度、补贴管理方法、并网价格制定方法以及责任主体。结合中国国家发改委2015年颁布的电改“9号文”分析了中国并网调控机制及相关机制的变化，这些变化包括为中国并网企业引入单独的经济调控机制，可形象称之为“管住中间、放开两头”。 [结果] 为了确保实现调控目标，如：配置效率、成本效率以及服务质量(包括陆上风电和海上风电的及时连接和输送等)，新的监管方法仍需改进。两篇论文中的第一部分基于对三个欧洲案例的研究结果表明：TSO模型、发电机模型和第三方模型，都可以应用于中国。但是考虑到欧洲和中国的差异，建议中国采用和其首要目标最匹配的调控模式。 [结论] 如果中国的首要目标是改善发电和并网的协调发展，激励输电投资，则TSO模式是最好的选择。需要注意的是，采用具有法律约束力的并网计划、并网公司对于未能及时并网确立明晰的责任以及减少弃风弃光的发生，通过独立的监管机构来实施这一模式至关重要。
2018, 5(3): 19-25.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.003
摘要:
[目的] 为了在特高压与超高压电网规划设计中对相关电气设备电磁暂态特性进行评判，需要进行电磁暂态仿真专题研究。 [方法] 提出影响此类仿真结果的关键因素主要有电力系统潮流与短路资料、输电线路物理结构与电气参数资料、变电站主要电气设备详细电气参数资料的完整性与准确性以及仿真工具的适用性。 [结果] 基于权威的电磁暂态仿真软件，提出了进行潜供电流与恢复电压、工频过电压、操作过电压以及变压器中性点加装小电抗等电磁暂态特性仿真时应遵循的主要条件与要求，并阐明了相应的仿真结果与应用。 [结论] 研究成果已用于电网规划与输变电工程设计，可满足电力系统电磁暂态仿真要求。
2018, 5(3): 26-32.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.004
摘要:
[目的] 压缩空气储能系统在电能释放环节依托节流降压阀进行调压的方法，存在较大的空气压力能损失，降低了压缩空气储能系统的能量转换效率。 [方法] 引入喷射调压理论，通过高压流体对低压流体的自动卷吸作用获得中压流体的方法来完成调压过程，减少由节流降压阀引起的压力能损失。在研究过程中，分别构建了融合“节流阀调压”、“固定式匹配器调压”以及“可调式匹配器调压”三种不同调压方式的压缩空气储能系统并进行了性能比较分析。 [结果] 研究结果表明：“固定式匹配器调压”方法与“可调式匹配器调压”方法通过压力能回收，使得首台膨胀机可做功气流总量分别增加了2%与4.1%，储能系统的能量转换效率也由节流阀调压储能系统的59.26%分别提升至59.60%与59.97%。 [结论] 性能优化后的压缩空气储能系统能够服务于新能源电能并网需求，通过储能站与新能源电能发电站形成联合体的方式，促进新能源电能的消纳。
2018, 5(3): 33-41.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.005
摘要:
[目的] 为了推动采用再热温度630 ℃的1 000 MW新一代超超临界二次再热机组发展，需对某沿海电厂2× 1 000 MW新一代超超临界二次再热机组的可行性进行研究。 [方法] 文章分析了主机参数、主机技术条件、主机设备可行性、辅机设备可行性、主要系统配置、机组经济性和热经济性指标。 [结果] 研究表明：1 000 MW新一代超超临界二次再热机组是可行的，已具备示范应用条件。与1 000 MW常规超超临界二次再热机组相比，1 000 MW新一代超超临界二次再热机组热效率更高，污染物排放更少，经济效益较高。该1 000 MW新一代超超临界二次再热机组热效率达到48.72%，发电标煤耗达到252.48 g/kWh，供电标煤耗达到260.16 g/kWh，为国内最优水平。 [结论] 我国具有自主知识产权的先进马氏体耐热钢G115和带小发电机的抽背式给水泵汽轮机可以应用于新一代超超临界二次再热机组。
2018, 5(3): 42-47.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.006
摘要:
[目的] N2O、C2H6、SF6用于制冷剂或朗肯循环的工质，这些工质的临界点和物性特征使其具有作为超临界布雷顿循环工质的潜力。 [方法] 采用自行开发的MATLAB程序并调用美国国家标准与技术研究所(NIST)发布的REFPROP物性数据库，对超临界N2O(S-N2O)、超临界C2H6(S-C2H6)、超临界SF6(S-SF6)布雷顿循环进行热力学分析，并与超临界CO2(S-CO2)布雷顿循环进行对比。选择再压缩循环方式，分别计算得到了透平入口温度为300～550 ℃、压力为15～25 MPa，预冷器出口温度为32 ℃和47 ℃的各种工况。 [结果] 热效率计算表明：S-N2O、S-C2H6、S-SF6再压缩循环均表现较高的热效率，且比相对应的S-CO2再压缩循环的热效率高，再压缩循环热效率总是随着透平入口温度的提高而提高，但提高压力不一定总是提高循环热效率，提高预冷器出口温度导致循环热效率显著下降。流量计算表明，S-N2O、S-C2H6、S-SF6、S-CO2循环的总质量流量和透平入口体积流量均远高于同等参数条件的蒸汽朗肯循环，但这四种超临界工质循环的透平出口体积流量相近。 [结论] S-N2O、S-C2H6、S-SF6、S-CO2循环均有潜在应用价值。
2018, 5(3): 48-55.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.007
摘要:
[目的] 以风电为代表的可再生能源规模化并网造成火电机组发电负荷指令大幅频繁变化，调试协调控制系统参数时需要在汽轮机前主蒸汽压力控制品质与燃料量变化幅度之间做出权衡。 [方法] 从简单一阶惯性对象着手，依次增加积分、纯迟延、非最小相位特性，逐步推导出典型对象调节时间同控制器输出的最大调节量之间约束关系的公式。 [结果] 进一步结合火电机组协调控制系统机侧控制回路闭环情况下锅炉燃料量与机前压力对象模型，得到描述发电负荷指令扰动下机前压力变化与燃料量变化间约束关系的公式。 [结论] 通过仿真实验结果和机组实际运行数据的验证，该公式准确性能够满足实用要求。
2018, 5(3): 56-60.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.008
摘要:
[目的] 空预器低温腐蚀危及电厂锅炉的运行安全，需要对解决燃煤机组空预器低温腐蚀的不同方案的技术特点进行分析比较。 [方法] 分析了空预器的低温腐蚀解决方案。通过技术分析、能耗分析对提高空预器冷端空气温度暖风器方案和热风再循环方案进行了技术探讨。 [结果] 暖风器方案和热风再循环方案在解决空预器的低温腐蚀问题上各有其技术特点，暖风器方案虽然设备初投资比较大，但其系统特点具有明显的优势。 [结论] 对于空预器的低温腐蚀问题，暖风器方案的适用性更广。
2018, 5(3): 61-66.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.009
摘要:
[目的] 利用抽水蓄能电站优化火电厂的出力曲线，是提高电力系统经济性的重要手段。 [方法] 建立了抽水蓄能电站与火电厂联合优化运行的数学模型，然后以某实际电力系统为例对联合运行进行了优化模拟。最后探讨了联合运行节煤的内在机理。 [结果] 模拟结果表明抽水蓄能电站与火电厂联合优化运行降低了系统煤耗。 [结论] 建议要充分利用抽水蓄能电站来优化火电厂的出力曲线，提高电力系统运行经济性。
2018, 5(3): 67-71.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.010
摘要:
[目的] 柔性直流输电技术不断发展，至今已经成为主流的直流输电技术。面对远距离、高电压、大功率的送电需求，±800 kV级特高压柔性直流输电技术的工程应用迫在眉睫。换流变压器作为柔性换流站的核心部分，相关区域的布置方案非常重要，将会对全站整体布置方案产生重要影响。 [方法] 基于柔性直流换流站的技术基础，从电气接线、换流变压器布置、换流变广场布置、启动回路布置等方面进行分析，并根据其特点进行优化设计，提出了换流变区域的整体布置方案。 [结果] 换流变区域的整体布置方案可靠性高、可实施性强，节约了占地面积和投资成本。 [结论] 研究结果对±800 kV柔性直流换流站的工程应用有指导意义，有广泛的工程应用前景。
2018, 5(3): 72-76.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.011
摘要:
[目的] 在雨雪冰冻气候环境下，为了避免输电线路冰雪灾害事故的发生，需对输电线路进行融冰以加强其抵御冰雪灾害的能力，直流融冰装置是一种近年来应用广泛且行之有效的融冰装置。 [方法] 通过建立一种可行且有意义的技术来解决采用完全独立的两套融冰设备直流融冰装置设备投资大，占地面积增大，运维等费用成倍增加，整体经济性差的问题。提出一种可行的方法，即介绍了一种导线及地线复用新型直流直流融冰装置的主电路拓扑结构，可以一套装置实现导线和地线复用直流融冰的功能。 [结果] 获得的结果证明了这种技术是可行的和有效的。 [结论] 这项技术为进一步研究解决输电线路导线和地线覆冰、降低直流融冰装置投资、提高输电系统抵御自然灾害的能力具有重要参考意义。
2018, 5(3): 77-82.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.012
摘要:
[目的] p-y曲线法在计算钢管桩水平位移时的桩身受力状态有明显优势。 [方法] 开发了一套新的p-y曲线自动提取程序，根据提取的剪力用三次样条曲线进行拟合，然后一次求导得到p。 [结果] 研究表明：该方法提高计算精度的同时，降低了使用者的经验要求，方便工程推广使用。 [结论] 针对桂山海上风电场项目的大直径单桩基础现场试桩结果进行三维有限元分析，验证了该提取方法在桩土相互作用分析中的可靠性。
2018, 5(3): 83-88.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.013
摘要:
[目的] 超高大跨度结构在电力行业应用越来越多，其结构选型对工艺适应性及安全经济性意义重大。 [方法] 通过±1 100 kV昌吉换流站直流场工程实例，介绍了超高大跨不规则特高压户内直流场结构选型过程。根据户内直流场工艺布置及荷载特点，详细阐述了该户内直流场采用空间管桁架结构方案技术优势、结构布置特点及工艺适应性，介绍该户内直流场结构整体计算及主要构件的设计计算结果，并同网架方案进行了技术经济对比分析，展望了空间管桁架结构在超高大跨度不规则电力建筑中的应用前景和注意事项。 [结果] 对比分析结果表明：空间管桁架结构为空间自稳定系统，结构安全性好，工艺适应性强，加工安装方便，造型美观简洁。 [结论] 对于超高大跨度电力建筑可以优先考虑选用空间管桁架结构方案。
2018, 5(3): 89-93.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.014
摘要:
[目的] 在台风袭击下，一些20世纪80、90年代建设的110 kV和220 kV输电线路经常出现铁塔损坏的现象，为了加固和改造事故线路，需要分析铁塔损坏的原因。 [方法] 介绍了中国1979、1990、2002和2012四个版本规定的输电线路风荷载计算方法，比较了设计风速、风压高度变化系数、体型系数、风荷载调整系数和覆冰风荷载增大系数等主要计算参数的差异，计算了某铁塔节段和导线在四个版本规定中的风荷载。 [结果] 计算结果表明：12规定的设计风速相比79、90和02规定增大5%～10%；79规程中60 m以下铁塔不考虑风振系数的规定严重低估了塔身风荷载；四本规定中110 kV和220 kV输电线路不采用导地线风荷载调整系数的规定严重低估了导地线风荷载。 [结论] 各规定的铁塔和线条风荷载差异的主要影响因素是风速重现期、铁塔或导地线风荷载调整系数，这也是风灾倒塔的主要原因。
2018, 5(3): 94-101.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.015
摘要:
[目的] 建筑能耗模拟软件是建筑节能设计与建筑能耗评估重要的支持工具，而现行的建筑能耗模拟软件难以满足预制舱类工业建筑能耗分析及机柜级微环境控制设计的需求。 [方法] 提出了预制舱类建筑热平衡模型，基于该物理模型开发出预制舱类建筑能耗计算软件PCES，通过工程案例证明了PCES能客观地反映建筑物的能耗分布规律。 [结果] 计算表明：PCES可以实现对预制舱建筑围护结构、舱内热状况以及机柜级热环境状况进行求解，适用于工程节能设计与能耗分析。 [结论] 研究成果可实现建筑参数设定、能耗模拟与建筑热过程及能耗分析。
2018, 5(3): 102-105.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.016
摘要:
[目的] 为了应对我国西藏某输变电工程中遇到的高原地区盐渍土硫酸盐强腐蚀性环境，对混凝土结构耐久性进行特殊方案设计，以提高混凝土的抗腐蚀性能。 [方法] 通过研究硫酸盐对混凝土的腐蚀机理，分析影响混凝土耐久性的因素，找到防止或减轻硫酸盐对混凝土侵蚀的技术措施。 [结果] 结合工程实际情况确定了混凝土配合比，并在混凝土中添加抗硫酸盐类侵蚀防腐剂，提高了变电站灌注桩、承台等地下混凝土结构抗腐蚀性能。 [结论] 研究成果给硫酸盐强腐蚀性环境下的混凝土耐久性设计提供了参考。
2018, 5(3): 106-110.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.017
摘要:
[目的] 为研究脱硫废水引入自平衡渣水系统后所产生的Cl-的富集问题，建立了自平衡渣水系统中Cl-的浓度变化的物理模型。 [方法] 通过所建立物理模型的稳态和瞬态分析，对渣水系统中Cl-浓度的变化进行详细的理论推导，得到了可以应用于工程实践的计算公式，并利用推导所得的公式对具体工程案例进行了计算。 [结果] 结果表明：脱硫废水引入自平衡渣水系统后，Cl-会在刮板捞渣机内逐渐浓缩富集，经过一段时间后最终达到平衡浓度。根据国内燃煤电厂的工程数据进行计算，最终平衡浓度一般为脱硫废水Cl-浓度的2～3倍，达到最终平衡的时间一般在数百小时之内。 [结论] 所建立的模型和计算结果是正确并有效的，可为实际应用提供指导。
2018, 5(3): 111-114.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.018
摘要:
[目的] 文章旨在解决换流站阀冷喷淋水水质破坏导致系统故障问题。 [方法] 分析了水质破坏机理及常规直流换流阀冷却喷淋水对管路破坏的过程，研究提炼出水处理内容。 [结果] 研究成果为柔性直流换流阀冷却喷淋水提出一种优化反渗透处理技术方案，可高效去除喷淋水中破坏管路的各个因素。 [结论] 该处理工艺出水基本杜绝喷淋水在冷却塔盘管外壁结垢及其他水质破坏的问题，确保整个阀冷系统可靠的冷却效能和稳定的运行。
2018, 5(3): 115-119.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.019
摘要:
[目的] 悬浮带式输送机作为一种运行平稳、高效、环保效益好的物料输送设备，已广泛应用于粮食仓储、港口、化工等领域，然而在电厂运煤系统中应用却较少。文章旨在探讨悬浮带式输送机在火力发电厂运煤系统中推广应用的可能性。 [方法] 在分析悬浮带式输送机工作原理和技术特点的基础上，结合某工程设计实例，针对悬浮带式输送机和常规托辊式带式输送机进行经济性比较分析。 [结果] 研究表明：悬浮带式输送机运行和维护费用较低，全生命周期的经济性好、环保效益高。 [结论] 悬浮带式输送机值得应用于火力发电厂运煤系统当中。
2018, 5(3): 120-126.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.020
摘要:
[目的] 结合深圳大鹏新区独特的区位条件，以风光储能技术为支撑，可为充电基础设施提供多能互补的供电模式。 [方法] 为确保该模式下效益分析对象的典型性，以大鹏新区充电基础设施规划为依据，挑选其中三个具有代表性的充电基础设施地点建设风光储多能互补装置。同时，为更全面分析多能互补模式下的效益情况，选择经济、社会、环境等三个维度对三个典型对象展开分析。 [结果] 研究表明：在经济效益分析方面，根据充电基础设施建设规模构建充电基础设施用电量模型，以用电量为基数，在设定的项目投资内部收益率条件下，将运营期间的收入(充电服务费、光伏发电量等)作为项目收益，项目总投资(充电基础设施、风光储等)作为总成本，可计算投资内部收益、资本金内部收益及投资各方资金内部收益等情况；在环境效益方面，依照风光储建设规模测算清洁能源发电量，可量化风光储设备的节能减排指标；在社会效益方面，根据国家相关政策导向，可分析在社会方面带来的效益。 [结论] 综合经济、社会、环境等方面的效益分析情况，采用风光储多能互补模式支撑充电基础设施供电具有较好的示范作用。
2018, 5(3): 127-132,139.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.021
摘要:
[目的] 传统配电网规划工作在关注电网存在问题及发展需求的基础上，往往只注重对电网建设改造必要性的论证，而弱化对项目产生的运行成本、可靠性及报废成本的研究，即没有全面考虑到其他的综合效益，不利于供电企业的高效运营。 [方法] 提出了设备利用效益的概念，在此基础上提出了基于提升设备利用效益的配电网规划方案评估模型和优选策略。 [结果] 算例结果表明：该评估模型对不同规划方案全生命周期成本、安全、效能和收益等方面进行综合定量分析，使得规划方案优选结果更加科学合理。 [结论] 该优选策略具有可行性和优越性，为实际配电网规划工作提供了重要的依据。
2018, 5(3): 133-139.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.022
摘要:
[目的] 对于架空输电线路的巡检运维，利用机载激光LiDAR技术比传统巡检方式完成更高效率、高精度、低成本。 [方法] 以肇庆供电局架空输电线路巡检运维为项目背景，以直升机机载激光LiDAR技术在电网巡检工程中的应用为研究对象，研究并提出本次数据获取和数据处理所用的关键技术，探讨了机载LiDAR系统在电力巡检中的数据应用模式，并结合实践经验进行归纳总结与展望。 [结果] 成功验证了机载LiDAR系统在电力巡检中的应用，精确获取电网通道中的危险点信息，包括瞬时工况下的危险点、多工况下的危险点、交叉跨越危险点以及树木倒伏危险点空间信息。 [结论] 其分析结果可以辅助危险点治理等工作，有效地达到电网安全巡检预期目标。
2018, 5(3): 140-148,119.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2018.03.023
摘要:
[目的] 为推动工程风险管理与保险相关的新理论和新技术发展，为青年学者提供学术交流平台，第二届全国青年工程风险分析和控制研讨会于2018年3月30日—31日在武汉召开。 [方法] 会议由中国土木工程学会工程风险与保险研究分会主办，武汉大学、中国地质大学(武汉)、国家重点研发计划项目(2017YFC1501300)和国际土力学与岩土工程学会TC304工程风险评价与管理技术委员会共同承办。 [结果] 会议探讨了国际前沿的工程风险分析与控制理论和方法进展，促进了工程风险领域青年学者间的交流和合作。 [结论] 会议对推动我国工程灾害防治与风险控制学科的发展具有重要意义。
