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RSS2023年 第10卷 第2期
2023, 10(2): 1-10.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.001
摘要:
目的 海上漂浮式光伏的研究开发顺应国家能源战略发展的需要，迎合行业发展科技引领的背景，助力新兴经济产业链的开拓。为了深入探索海上漂浮式光伏系统的主要组成和核心技术，为我国发展海上漂浮式光伏提供理论依据。 方法 文章基于国内外关于海上漂浮式光伏的现有研究，提炼出柔性光伏的相关建设技术，验证了海上漂浮式光伏开发的商业可行性，介绍了大型海上漂浮式光伏（LOFPV）系统的配置组成并就柔性膜结构、系泊系统的水动力设计理论和方法依据进行了阐述，展示了海上漂浮式光伏的典型工程实践。 结果 海上柔性薄膜型漂浮式光伏具备轻质化、小型化、高换电效率、配置灵活等诸多优势，此外，膜结构可折叠，运输方便，安装便捷，整体结构无复杂衔接器，系统可靠性高，运维方便，文章的相关成果将对我国的海上漂浮式光伏技术发展具有较高借鉴价值。 结论 文章说明了柔性膜结构漂浮式光伏建造技术的功能性和可靠性，该结构型式未来必将是海上漂浮式光伏的重要应用型式。
2023, 10(2): 11-17.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.002
摘要:
目的 广东省目前暂未对海水抽水蓄能和海上光伏一体化进行研究。由于广东省具有漫长的海岸线，具备了海上光伏开发的基本条件，也具备了利用大海作为抽水蓄能下库的近海的海水抽水蓄能开发的基本条件，并随着国内对海水抽水蓄能难题的研究和关键技术的突破，因此，对海上光伏和海水抽水蓄能的一体化进行研究和探索很有必要。 方法 基于光伏工程的实践，给出了独立的光伏电站技术配置，并通过软件模拟光伏电站，对独立的光伏电站经济性作了测算；也基于抽水蓄能工程中的实践，给出了独立的抽水蓄能电站的原则性技术配置，对独立的抽水蓄能电站的经济性作了测算；对海上光伏与海水抽水蓄能一体化组合考虑后，通过经济评价软件对海水抽水蓄能与海上光伏一体化项目的经济性作了测算。 结果 得出了海水抽蓄与海上光伏一体化项目的原则性技术配置，及在不同容量配置下的经济性。 结论 在广东省开展海上光伏和海水抽蓄一体化是基于现实条件下的一个较好的选择，这种一体化通过海上光伏配置一定容量海水抽水蓄能较好地解决了光伏电源的不均衡性和不稳定性，在经济性上也具备一定的可行性，也利于“3060双碳目标”的实现，它更多地将电源投资、建设和运营交由电力市场参与主体决策和负责，当一体化项目实现正向收益并达到一定的投资回报率时，将极大地推动一体化项目落地和上规模。
2023, 10(2): 18-25.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.003
摘要:
目的 储能是发展新能源、实现碳达峰碳中和目标的基础条件，其中抽水蓄能是最主要的储能方式，但是抽水蓄能依赖地理条件，需要占用大量自然资源，优良的厂址资源十分有限。为了缓解抽水蓄能厂址资源需求与自然资源稀缺的矛盾，提出了一种耦合抽水蓄能的压缩空气储能系统，并从研究思路、概念方案和工程可行性进行分析，从而为抽水蓄能产业发展提供创新解决方案。 方法 围绕提高能量密度，以减小水库容量、降低水库高度差为突破点，运用压缩空气排水的方法，将水泵水轮机替换为压缩机和膨胀机，下库改为封闭结构的承压容器。储能时，压缩机将空气压缩至高压充入下库，并推挤下库内的水至上库。释能时，水从上库返回下库，下库内的压缩空气被推挤出，并经膨胀机释放。这可使相同条件下抽水蓄能的能量转换量提高数倍。为了论证耦合抽水蓄能的压缩空气储能电站的储能效果，设置上、下库高度差300 m，按照低性能和高性能两套设备参数，对40 MW/200 MWh的概念方案进行热力学分析和储能效率计算。 结果 结果表明：在低性能参数条件下，储能效率65.68%，在高性能参数条件下，储能效率70.81%；能量密度1.67 kWh/m3。 结论 耦合抽水蓄能的压缩空气储能系统可使水库容量或高度差大幅减小，大大降低厂址要求，并可使发展抽水蓄能受限的地区具备开发条件，且关键设备成熟，单位造价与常规抽水蓄能相近，技术经济上可行。
2023, 10(2): 26-31.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.004
摘要:
目的 湖北省应城市的世界首个300 MW级压缩空气储能电站是利用应城地下密封性好、容量空间大的已有盐穴作为储气库的。地下盐穴容积、形态和深度等参数条件对压缩空气储能电站的建设可行性起决定性作用。 方法 通过应城压缩空气储能电站项目实践，分析总结了高精度三维地震物探方法在探测深部盐穴形态时面临的诸多关键问题和处理技术。 结果 在探明地下已有盐穴赋存特征时，三维地震物探观测系统设计应满足高分辨率的需求，CDP网格应满足不低于5 m×5 m的精度，确保目标区覆盖次数大于30次。盐穴三维地震数据处理采用静校正处理技术、叠前去噪技术来提高数据质量。针对不同的激发接收条件采用一致性处理技术，并构建准确的速度场，实现准确深度归位。道积分属性、反射强度属性、甜点属性等在识别盐穴腔体空间展布上有明显优势，边缘检测属性对于腔体边缘刻画及连通性具有较强的指示。 结论 通过物探过程中数据处理及资料解释关键技术研究，清晰地探测了盐穴容积、形态、深度等参数，为盐穴工程的开展提供详实可靠的数据支撑。研究盐穴三维地震物探中的关键问题及处理技术，可为地下盐穴型大规模压缩空气储能建设提供参考。
2023, 10(2): 32-38.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.005
摘要:
目的 压缩空气储能电站在进行主厂房设计时缺少相应规范作为技术支撑，可参照执行的《压缩空气站设计规范》中存在一些有争议和不适用的规定，难以满足当前压缩空气储能电站大规模发展的需要。为了解决在规范执行过程中遇到一些重点问题，找到更优的主厂房设计方案。 方法 对空气储能用压缩机的爆炸危险性进行了分析，将合并厂房设计与分厂房设计做了经济性对比，并对压缩机房内压缩空气的储存容积做了整理和总结。 结果 结果表明：空气储能用压缩机不具备化学危险性，在设备质量达标的前提下也不具备物理爆炸危险性；合并厂房设计较分厂房设计可以节省大量投资；压缩机房内压缩气体的储存容积较主厂房体积占比较小。 结论 从工艺流程、系统集成度、整体经济性、运行维护方便等角度考虑，大规模压缩空气储能电站主厂房推荐采用合并厂房设计；并可根据工艺布置和检修运行需求，采取大平台布置结构；压缩机厂房与其它房间相邻时可设置甲级防火门，并应设置门斗等防护措施。
2023, 10(2): 39-47.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.006
摘要:
目的 燃煤与固体废弃物混合掺烧不仅可以实现固废的能量回收利用，也是实现燃煤发电的碳减排的路径之一。 方法 文章综述讨论了燃煤电站掺混固废的研究工作，主要介绍了基于目前主流的电站锅炉为反应器开展燃煤与不同固废掺混的燃烧应用与技术发展；从燃料经济性、混合燃料的飞灰特征、污染物排放以及碳税角度评价燃煤掺混固废的燃烧技术发展；最后讨论了直接掺混和间接掺混的技术的特点。 结果 燃煤直接掺混固废燃烧时需要尽可能减少对锅炉运行的影响，特别是气体污染物的排放以及飞灰对换热面的影响和飞灰无害化处置。间接掺混可以避免混合燃料燃烧对炉膛的影响，但是需要较高的硬件成本投资且耦合技术较为复杂。富氧燃烧技术依旧需要对现有锅炉结构优化来提高该技术的适用性。 结论 直接掺混可实现性与成本优于间接掺混，且循环流化床燃料适应广的特点有利于燃煤直接掺混固废燃烧技术的应用，随着基于循环流化床的富氧燃烧技术的发展将更有利于实现火电厂的碳减排。
2023, 10(2): 48-54.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.007
摘要:
目的 “碳达峰、碳中和”战略目标的提出增加了对新能源电力并网的需求，因此有必要提高燃煤发电机组的灵活性运行能力。 方法 文章详细介绍了现有燃煤机组灵活改造技术及常见的评价指标。灵活性改造主要包括：凝结水节流技术、燃煤机组耦合生物质混烧改造技术、燃煤机组制粉系统灵活性技术等；燃煤发电机组灵活性常用评价指标包括：发电机组厂用电率、锅炉热效率、机组发电标准煤耗率等。在此基础上，对灵活性改造技术以及评价指标进行总结和分析。 结果 文章提出了燃煤发电机组灵活性技术改造的7个发展方向及相关建议。 结论 原有机组的结构改进、新能源多形式的嵌入以及多储能协同提高燃煤机组灵活性是后续发展的主要方向，为后续燃煤发电机组适应“双碳”能源规划提供参考。
2023, 10(2): 55-61.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.008
摘要:
目的 近年来，天然气发电在我国构建清洁能源体系中扮演着重要角色，预计到2025年“十四五”规划期结束时，中国气电装机容量将会突破150 GW。二氧化碳捕集利用是气电实现“双碳”目标的关键路径之一。 方法 为此，设立1个600 MW等级天然气联合循环发电（NGCC）、1个CO2捕集和压缩（PCC）的综合工厂作为模拟对象。 结果 模拟研究表明：设计CO2全烟气量捕集、90%效率、CO2压缩提纯率为99.5%，燃气发电总出力输出下降了约16.05%，厂用电率增加5.55%，循环冷却水需求增加了约50.52%。 结论 通过经济分析显示，综合工厂的静态投资成本比单一发电厂的成本高54.28%，电力均等化运营成本（LCOE）增加了15.96%，给二氧化碳捕集的部署和发展带来了非常大的困难。但其中天然气价格仍然是影响电厂运营成本的最主要因素。
2023, 10(2): 62-70.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.009
摘要:
目的 在新型电力系统的构建进程中，新能源将保持高速发展态势。风、光等新能源大规模并网，其出力的随机性和波动性将给电力系统安全经济运行带来挑战。新型储能由于其具备快速的响应能力和削峰填谷的功效，再加上成本的逐步下降，未来将是电力系统不可或缺的灵活调节资源。 方法 储能容量规划是电力系统全局性问题，通过分析新能源消纳率和调频充裕度，从系统调峰和调频两个方面，以系统总成本最低为目标提出了省级电网储能规模分析方法。 结果 文章以省级电网实际参数为例，采用时序生产模拟软件分析了电源开机方式，对比了不同储能规模对全社会经济性的影响。 结论 结果表明，合适的储能规模可在提高新能源消纳的同时降低全社会成本，该方法的有效性得到了验证，可为实际应用提供指导。
2023, 10(2): 71-77.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.010
摘要:
目的 基于站内能量损耗来源和设备属性详细分类，提出了预制舱式磷酸铁锂电池储能电站能耗计算方法。 方法 从储能电站的角度论述了预制舱式磷酸铁锂电池储能电站能耗计算中需考虑的主要因素，进而将储能电站的能耗分为2个部分，即储能系统自身的损耗和辅助设备运行的损耗，并分别给出了每部分能耗的计算方法及效率值的选取方法。 结果 通过实际算例，分析了配置规模为2 MW/2 MWh的储能电池预制舱在典型运行方式下的全天运行能耗，并与现场试验结果进行了对比，从储能电池产热和空调传导热能的角度分析了现场试验结果和理论分析的差别，对储能电站的能耗统计提出了建议。 结论 研究提出的能耗计算方法较全面地论述了影响预制舱式磷酸铁锂电池储能电站能耗指标的主要因素，依据设备属性详细分类给出了主要设备的能耗计算方法，具有较好的工程参考价值。
2023, 10(2): 78-85.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.011
摘要:
目的 在保证变电站平均负载率相对合理、提高变电站利用小时数的前提下，为了解决目前电网存在的高峰负荷过高造成的变电站主变压器短时间重载问题，延缓电网的建设投资，保证电网经济运行，文章提出了基于满足主变N-1供电要求的变电站储能定容方法。 方法 首先，建立储能定容数学模型实现对负荷运行曲线削峰填谷、降低变压器最高运行负载率；然后，构建锂离子电化学储能定容经济目标函数，并开展建设锂离子电化学储能和扩建主变的建设投资对比，分析储能定容经济性；最后，结合实际变电站，提出储能配建规模的建议及经济可行的储能建设成本。 结果 通过分析，随着未来锂离子电化学储能单位造价降低，储能功率可按照变电站容量15%、充放电时长2 h考虑，储能系统单位造价降低至1 200元/kWh左右时，建设储能的经济优势明显。 结论 所提出的储能定容方法可以有效解决变电站短时间重载问题，并具备较常规输变电工程更优的经济性。
2023, 10(2): 86-91.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.012
摘要:
目的 项目实施前需要预评价燃煤电厂灵活性运行的性能，其中包括锅炉最低稳燃负荷技术指标的预测。原有的经验和算法不能满足电厂灵活性评价需求，需结合目前设备能达到的性能指标，拟定新的锅炉最低稳燃负荷的半经验计算曲线。 方法 结合文献资料与工程经验，选取与稳燃指标关联性强的参数，采用统计和回归的方法，拟合出半经验计算曲线。 结果 以煤的挥发分Vdaf、燃烧器总出力裕量系数φ作为自变量，并结合最小点火能量的统计分析值，可得到锅炉最低稳燃负荷的理论指标。 结论 新的计算曲线以工程资料可获得的已知参数作为输入，可相对精确地测算出不同条件下锅炉最低稳燃负荷的理论值，与实际运行试验数据吻合，可作为工程设计的工具。
2023, 10(2): 92-100.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.013
摘要:
目的 为了降低燃机电厂初期投资，在保证机组安全的同时，通过黑启动功能获取广东辅助服务经济补贴，提出了扩建燃机时采用多台柴油发电机组的配置方案，用于9F机组事故停机保安电源，同时又作为原9E机组黑启动电源。 方法 为了实现技术经济最优化，通过柴油发电机组配置及厂用电接线的多方案比选论证，给出了合理配置方案。并对推荐方案的事故停机控制逻辑以及黑启动控制逻辑进行论述。 结果 通过黑启动试验结果表明，各电气量均满足规范要求，推荐方案能满足黑启动功能并通过电网公司验证。 结论 多台柴油机同时用于黑启动及保安功能的方案，为今后燃机电厂黑启动及保安电源工程设计提供参考及借鉴。
2023, 10(2): 101-109.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.014
摘要:
目的 随着国内新能源发电行业的发展，补贴退坡和资源竞争配置等政策的实施，全生命周期平准化发电成本（LCOE）越来越被大家关注和使用，但行业内对LCOE的计算标准不一，文章主要为了解析其与内部收益率（IRR）的关系，来提高大家对LCOE度电的认识以及规范LCOE度电成本的使用。 方法 文章先对两者的特点和应用场景做了分析，然后通过两者计算公式的简化和转换，分析固定IRR反算电价和LCOE度电成本在模型上的差异和联系。最后通过某海上风电的实例分析，计算两者结果的实际差距，并分析造成这些差异的因素及敏感性。 结果 从结果来看，简化条件后两者的计算模型十分接近，两者差异仅为所得税。通过实例分析，造成IRR反算电价和LCOE度电成本差异的因素有建设期增值税抵扣、增值税和所得税的税后优惠、附加税、融资情况，且这些因素的影响方向和程度都不同。可以认为，IRR内部收益率反算电价与LCOE度电成本在原理上是近似的，但受到国内财税制度的影响，输入参数、边界条件的增加使得两者出现了差异。 结论 建议通过主管部门、行业协会等对LCOE进行适当的本地化修正，并结合环境影响成本和电力系统影响成本，使其可以横向比较不同发电形式的经济性，也可以在特定工程中，实现不同方案的经济性快速比较。
2023, 10(2): 110-118.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.015
摘要:
目的 雷击是造成±800 kV特高压直流输电线路故障的首要原因，开展输电线路防雷评估对系统的安全与稳定运行至关重要。 方法 文章依托我国某在建±800 kV特高压直流输电线路工程，根据工程设计使用条件选用导、地线型，通过沿线各海拔、气象区分布塔型数量，确定了主力杆塔；综合沿线各塔位地面倾角、土壤电阻率、雷暴日、气象区等分布比例，评估了全线耐雷性能，并针对工程雷电特性，提出了具体的防雷优化措施，此外，还对比了电气几何模型（EGM）法中关于地形考虑的2种方法间的计算差异。 结果 计算结果表明：工程综合雷击闪络率不满足设计参考值要求，全线以绕击防护为主，沿线雷暴日与杆塔正极侧的地形条件是防雷关键影响因素。 结论 将全线位于C级及以上多雷区，山区正极侧地面倾角≥25°的杆塔保护角采用−15°设计后，可满足雷击闪络率不大于0.10次/（100 km·a·40 d）的防雷要求，经分析对比邻近已投运±800 kV线路的耐雷性能与实际运行数据，论述了文章计算方法及结果的合理性。
2023, 10(2): 119-128.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.016
摘要:
目的 现有角钢输电塔已持续运行多年，结构损伤导致使用性能降低，同时老旧输电塔设计承载力已不满足现有规范设计要求。为了解决老旧输电塔承载力不足的问题，提出了1种角钢外贴槽钢并联加固方法，通过试验研究与有限元分析获得了加固结构承载力，并提出了基于弹性分析的屈曲临界荷载公式。 方法 为了获得构件的承载力，设置了2组试件的轴压试验，开展了2种构件轴压有限元数值模拟：未加固角钢、角钢贴合槽钢；根据破坏形式推导了基于弹性分析的薄板屈曲临界荷载计算公式。 结果 轴压试验结果表明：未加固角钢试件发生弯扭破坏，角钢贴合槽钢试件发生局部屈曲破坏，加固构件承载力可有效提高。 结论 角钢贴合槽钢改变了原有角钢的失稳破坏状态提高了角钢承载力，建立的有限元模型可真实反映加固构件破坏状态，理论计算公式可准确计算加固构件的轴压承载力。
2023, 10(2): 129-135.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.017
摘要:
目的 为了有效规避由于国内外工程设计规范不同引起的设计质量问题，结合中国现行《架空输电线路杆塔结构设计技术规程》(DL/T 5486—2020)、欧洲标准《1 kV及以上架空输电线路通用规定》(EN—50341—2012)，对输电线路铁塔角钢构件交叉斜材长细比计算方法进行对比分析。 方法 以工程中常见的有辅助材的交叉斜材布置型式为例，分别采用两种标准计算了其杆件长细比。 结果 研究表明：在计算交叉斜材同压时，中国标准采用计算长度修正系数来修正两根斜材的共同作用对受压构件稳定承载力的影响，欧洲标准采用验算两杆的受压稳定承载力之和大于或等于两杆所受荷载代数和的方法来保证构件的稳定承载力满足结构要求。 结论 在有辅助材的交叉斜材布置型式时，两杆同压且压力相等、两杆同压且压力不等、两杆一拉一压这3种情况下国标稳定承载力计算结果均小于欧标稳定承载力。
2023, 10(2): 136-142.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.018
摘要:
目的 针对于大数据与互联网背景下的数字化转型，分析了数字孪生技术在电网工程中的应用现状。 方法 基于构建的映射实际工程的三维模型，通过融合设备本体以及生产数据，形成现实与虚拟空间的数据纽带，并建立匹配电网运维工作需求的智能化电网数字孪生运维平台。 结果 平台通过对各子系统数据的调用传输与集中处理，实现了站端数据的深度融合。通过全景信息展示功能，实现了电网数据的可视化展示。通过智能辅助监控，实现了全场景的设备监控与人员管制。通过智能运维作业功能，实现了虚拟空间对现实工程的反向干预指导。 结论 数字孪生技术在电网工程中的应用，实现了数字化转型中的电网可感、可看、可控，有效地提升了新型电力系统下的电网日常运维作业的工作效率与系统智能化集成度。
2023, 10(2): 143-150.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.019
摘要:
目的 核电运行数据具有维度高、体量大等特点，而核电厂内部系统的复杂性导致难以构建相应的机理模型，因此依靠人工从核电数据中筛选出具有关联性的参数非常困难，而非关联性参数的混入将极大地影响模型精度，通过提高模型精度以达到精准建模的目的。 方法 文章提出了一种基于多尺度时间窗口的关联分析方法，该方法对目标参数进行状态切换点提取，依据不同传感器所记录数据的特点对各个传感器进行分类，再针对不同种类的传感器设计符合其特点的检测窗口，利用从目标参数所提取到的状态切换时间点，对各个传感器的相应时间邻域进行状态切换检测，计算各个传感器与目标传感器的关联匹配率来判断其关联性大小。 结果 利用真实的核电厂历史运行数据展开实验，通过建立的关联匹配率规则，成功地筛选出了与目标传感器具有关联性的传感器参数。 结论 实验结果表明，文章所提出的方法可以更为准确地筛选出关联性参数，与常用的皮尔逊相关系数相比，文章所提出的方法准确性更高。
