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RSS2023年 第10卷 第6期
2023, 10(6): 1-13.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.06.001
摘要:
目的 碳捕集利用与封存技术（CCUS）是实现碳中和的关键技术之一。广东沿海是我国开展二氧化碳（CO2）离岸封存项目的潜力区域。了解碳中和背景下CCUS技术发展现状，分析广东近海CO2封存潜力，有助于为未来我国开展大规模CCUS项目特别是离岸封存工程提供基础依据。 方法 文章综述了CCUS各环节的技术路线和发展趋势，探讨了广东近海珠江口盆地、北部湾盆地的CO2地质封存潜力，总结了我国CO2离岸封存面临的问题并提出相关建议。 结果 近年来，我国CCUS技术取得了较大进展，然而在运输、封存等环节的个别关键技术水平仍在研发示范阶段。珠江口盆地、北部湾盆地拥有巨大的CO2地质封存潜力，并且与广东沿海大型CO2排放源形成良好的源汇匹配关系，适宜开展CO2离岸封存项目。然而，我国离岸封存还面临技术不成熟、成本高、环境影响不明确、政策法规不完善等问题，需要从技术研发、项目集群布局、政策法规支持等方面推进，推动CO2离岸封存发展。 结论 未来我国应该加大对CCUS特别是离岸封存技术的研发和推广，为碳中和提供支撑。
2023, 10(6): 43-50.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.06.005
摘要:
目的 大规模新能源渗透是未来新型电力系统的重要特征，新能源高比例消纳和电力系统的安全经济高效运行之间存在一定矛盾，从系统整体经济性角度出发，提出了一种新能源送出合理消纳率的计算方法。 方法 该方法以新能源接入的增量总成本最低为目标，综合考虑了电网消纳成本、新能源弃电成本和环保成本等，系统研究了合理消纳率关键影响因素。 结果 通过实际海上风电、陆上风电及光伏等算例验证了该方法的有效性，并通过多算例的集中探索，总结新能源送出合理消纳率及送出方案选择的一般性规律。 结论 所提方法为未来高比例新能源接入下的电网规划提供新思路，为指导后续新能源接入系统、调度运行等提供了重要参考。
2023, 10(6): 14-25.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.06.002
摘要:
目的 随着国家为能源行业设立了碳达峰、碳中和的宏伟目标，对电站燃气轮机低碳排放技术改进的需求日益增长。国内对该目标的关键技术路径的探索亟待展开。燃气轮机的贫预混燃烧技术能使燃烧偏离理论空气量，是目前降低NOx排放主要技术，同时通过在天然气中掺混氢气燃烧，能够有效降低化石能源的消耗以及降低碳排放量。 方法 采用Chemkin-Pro软件建立一维预混自由传播火焰模型，比较不同当量比、初始温度、初始压力、掺氢比对燃烧温度、燃烧速率、污染物生成浓度、燃烧自由基、链式反应等的影响；模拟燃烧过程的温度分布、燃料组分变化及其排放特性。 结果 发现了通过在天然气中掺混氢气燃烧，能够有效降低化石能源的消耗以及降低碳排放量。但天然气掺氢的贫预混燃烧所带来的较高的火焰温度反而会促进NOx的生成，同时，在较低的当量比下将会产生更多的CO。 结论 基于以上研究，获得了掺氢燃烧的关键数据，为掺氢燃烧技术路径的完成奠定了基础。
2023, 10(6): 26-33.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.06.003
摘要:
目的 压缩空气储能作为一种长时储能方式，在削峰填谷、电网调峰、新能源消纳、辅助服务等方面具有广阔的应用空间，对于推动“碳中和、碳达峰”背景下加快推进构建以新能源为主体的新型电力系统具有重要意义。 方法 文章首先从压缩空气储能技术原理、技术分类对压缩空气储能的技术现状进行分析总结；根据已有技术，创造性地提出了中国能建压缩空气储能系统解决方案，即高压热水储热的“中温绝热压缩”技术路线以及低熔点熔盐+高压热水联合储热的“高温绝热压缩”技术路线，并介绍了系统集成及优化、主设备选型、储热介质、储气库、数字化网储协调等技术关键点。最后，围绕2条技术路线，分别介绍了相应的工程案例。 结果 研究表明，需要综合考虑压缩机系统、膨胀机系统、储热系统、储气系统等各系统的物质流、能量流耦合特点，开发适用于压缩空气储能用的压缩机、膨胀机、换热器等关键设备及地下储气库、网储协调等关键技术，进而提升电站转换效率。 结论 通过研究以期为后续开展压缩空气储能电站工程化提供科学参考。
2023, 10(6): 51-63.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.06.006
摘要:
目的 针对配电网接入储能进行削峰填谷的应用场景开展研究，以明确储能接入对配电网侧网络损耗和电压质量的影响。 方法 分析了高峰时段储能放电时，网损功率随储能注入电流和接入位置的变化趋势，然后分析了低谷时段，储能系统接入并进行充电时，网损功率随储能注入电流和接入位置的变化趋势。对于储能接入配电网进行削峰填谷对配电网电压的影响，分别从高峰时段储能放电和低谷时段储能充电的角度，研究了储能不同注入电流和接入位置对配电网沿线电压分布的影响。最后，考虑配电网总电压偏差指标，研究了配电网接入储能后对总电压偏差指标的影响。 结果 通过仿真计算，分析了储能电流和接入位置取不同固定或连续值时储能参与配电网削峰填谷对网损功率和电压损耗的影响趋势，并与理论分析进行了对比分析。 结论 研究将对各类储能设施在配电网中的协调规划和优化运行提供有益参考，具有较好的工程参考价值。
2023, 10(6): 64-70.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.06.007
摘要:
目的 在“双碳”背景下，电力系统的辅助服务需求也随之增加，但传统火电机组在AGC（Automatic Generation Control）调节方面仍存在许多问题。储能电池系统作为新兴的储能方式，因其具有响应快、精度高的特点，在辅助服务市场潜力很大。 方法 文章以广东地区电池储能参与某燃煤机组AGC调频为例，建立成本-收益模型，研究其参与燃煤机组AGC调频的经济效益，并针对不同的能量配置，从投资回收期、全寿命周期净利润、项目投资净现值三个维度的影响进行分析。 结果 随着能量等级的增加，项目的净利润和净现值随之增加，当能量等级从17.5 MWh变化到30 MWh时，净利润和净现值增速变缓。当能量等级为17.5 MWh时，项目投资回收期最短，当能量等级从17.5 MWh变化至30 MWh时，项目投资回收期有小幅度的增长。 结论 对于火电机组配置储能，当火电机组的容量配置3%~5%容量等级的储能电池，项目的净利润和项目投资回收期能达到比较好的效果，并且当容量配置为3%时的收益最好。
2023, 10(6): 71-77.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.06.008
摘要:
目的 针对广东省燃煤电厂联合储能AGC调频项目经济效益情况问题，通过建立典型工程案例的方法进行展示。 方法 文章归纳总结了最新版本南方区域调频辅助市场收益结算规则，计算出广东省内典型2×600 MW燃煤机组采用磷酸铁锂电池储能的调频性能指标，然后建立收益模型，对成本、里程、出清价格、运行时间等关键参数等进行了估算或假定，最后在采用合同能源管理模式下，从投资方角度测算其经济性并分析了在不同总投资、投运年份及收益分成情况下的财务指标变动情况。 结果 结果表明在已有测算的情况，除了第一种分成方案外，其他场景下的资本金内部收益率均超过7%。 结论 在广东地区四年内磷酸铁锂电池储能的调频项目具有较好的投资回报，此后随着总投资的降低和分成的提升，依然可以吸引投资方参与此类型项目。
2023, 10(6): 89-97.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.06.010
摘要:
目的 准确估计锂离子电池健康状态（SoH）对于未来的智能电池管理系统具有重要意义。为解决数据特征质量差以及模型参数调整困难的问题，提出了基于奇异值定阶降噪以及麻雀算法优化门控循环（GRU）神经网络的锂电池SoH估计方法。 方法 首先，从电池充放电数据中提取了3个与SoH衰减高度相关的指标，运用奇异值分解技术对特征进行降噪，提高了其与SoH的相关性。接着，使用麻雀搜索算法优化GRU神经网络的模型结构及参数，提高其对SoH的估计精度。最后，使用先进生命周期工程中心（CALCE）的电池数据集验证所提模型的有效性。 结果 实验结果表明，所提模型适用于电池SoH估计，其最大均方根误差（RMSE）仅为0.018 4；经过数据降噪以及算法优化后的GRU模型，其RMSE比初始模型减少了55.41%。 结论 文章所提方法实现了SoH的准确估计，可为实际工程应用提供参考。
2023, 10(6): 170-176.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.06.020
摘要:
目的 随着储能技术的发展，技术方案和应用场景愈加复杂。针对储能研究，基于技术路线的常规分类方法在某些情况下存在一定局限性。 方法 提出了一种基于对象层级的储能研究分类方法：按照研究对象从微观到宏观的层级顺序，将储能研究依次分为材料级、器件设备级、系统电站级、电力系统级。应用该方法对由CNKI检索得到的储能研究类期刊文献（共5 397篇）进行了定量分析。 结果 结果表明，2022年文献中电力系统级研究文献数量明显多于其他类型研究，2001~2022年被引次数前200位文献中电力系统级研究文献的数量和累计被引次数占绝对优势。2010年以前材料级和器件设备级研究文献占比较高，从2010年开始系统电站级和电力系统级研究文献比例逐渐增加，其中电力系统级研究文献增速较明显。2011~2022年新型储能年新增装机容量与文献数量之间呈正相关。由于系统电站级研究通常是直接面向实际工程的，该类文献数量与新增装机规模的相关程度最高。 结论 文章为总结储能研究成果提供了一种新思路，可为行业政策制定、产业链布局等工作提供支撑。
2023, 10(6): 34-42.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.06.004
摘要:
目的 为了改变目前以人工巡检为主的电厂巡检模式，提高电厂巡检作业的智能化水平，同时充分掌握机器人自主巡检系统的设计方法。 方法 文章从机器人自主巡检系统的设计思路出发，明确系统功能，分别从硬件架构和软件功能两方面给出巡检系统的设计方案。并以此设计方案为依据，设计出一台集先进性与实用性于一体的5G+机器人自主巡检系统。此外，为使得机器人的巡检结果能够更加直观地反映出电厂的实际运行情况，文章基于智能图像处理技术，完成了对仪表读数、阀门、按钮开关状态等信息的分析处理。 结果 5G+机器人自主巡检系统能够实现地图构建、任务部署，并能自主导航执行巡检任务，自动识别巡检设备，同时利用5G回传巡检数据，完成巡检结果分析并自动生成巡检报告。 结论 开发的5G+智慧电厂机器人自主巡检系统可大幅提升巡检效率，提高电厂运维的智能化水平，为电厂的自主巡检作业提供了有力的技术支撑，为专业人员全面掌握锅炉房、汽机房、升压站、辅助车间的运行状态提供可靠的依据，在实现减员増效的同时保障了重点区域设备安全运行，更好地助力智慧电厂建设。
2023, 10(6): 78-88.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.06.009
摘要:
目的 为满足我国工业飞速发展对热负荷的高参数、高品质的需求，充分利用超临界大容量机组效率高、背压式汽轮机发电机组的热能利用率高的优势，需要研制超临界再热型背压机并控制其运行。 方法 文章针对超临界背压机组，在对其热力系统形式和运行模式进行研究的基础上，提出了机组不同运行工况下的控制策略。建立了超临界再热型背压机汽轮机侧的仿真模型。 结果 通过对机组的关键控制策略进行仿真，验证了控制策略的正确性。 结论 为超临界再热型背压机技术的工程示范奠定技术基础，为现役抽凝机组的供热改造提供了借鉴。
2023, 10(6): 120-131.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.06.014
摘要:
目的 LNG（液化天然气，Liquefied Natural Gas）储备中心气化区工艺设备运用的技术分析与调研，是为解决西安引镇LNG应急中心气化区单一空温气化器编组运行结霜结冰问题而展开。 方法 内地在用的LNG气化技术主要有空温式与水浴式气化两种形式，空温式气化器在大负荷与低温季节运行时，设备周边易起浓雾，外表常会结霜结冰，水浴式气化器则无此现象。通过调研比较近年各地LNG储备中心以及沿海LNG接收站等各类场站气化工艺区气化设备的运行情况，工程上采用独立的LNG水浴式气化器能够实现设备外表无霜冰雾的气化生产；利用水浴式气化器与空温式气化器组合系统联合优化LNG的气化运行，既可获取利用空气蕴含的热能进行LNG气化生产，也能消除低温起雾及冰霜对LNG气化生产的影响。 结果 内地大储存量液化天然气的气化工艺，能够不受低温影响，顺畅完成气化过程的生产。 结论 构建绿色能源体系，基于新型能源网络的形成，高效能源输配与储存转换技术以及天然气与风光水氢等气电再生清洁能源的融合互补发展，完善的储能工程与技术具有重要支撑作用，大型LNG气化技术的优化是一项重要的工程实践。
2023, 10(6): 132-137.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.06.015
摘要:
目的 管道水力计算是天然气输配系统的重要组成部分，运用该理论可以分析管道管径与流速、压力降以及燃气密度等之间的关系，贯穿于天然气管道建设和管道运营的全生命周期。管道水力计算对管道输配的设计优化和运行调度有重要影响，文章旨在对某区域长输天然气主干管道水力进行模拟计算研究和分析，以期为该区域主干管道建设和运行优化等实践工作提供参考依据。 方法 在现有的区域管网中，利用PIPELINE STUDIO软件模型计算，模拟不同工况下该区域主干管道运行状况，聚焦“迎峰度夏”和“冬季保供”两个工况的极限条件，及时发现管线运行中存在的问题，分析存在的主要输气瓶颈。 结果 研究表明：无论是“迎峰度夏”还是“冬季保供”，该区域现状管道系统存在输气瓶颈，需要优化调整管道运行调度、管输流向和水力压力，进一步发挥区域管网最大输气能力。 结论 通过分析不同极限工况下的输气能力，提出优化运行、互联互通、技术改造方案，能够消除管输瓶颈，保证区域管网安全高效运行，满足市场用户变化的用气要求。
2023, 10(6): 98-104.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.06.011
摘要:
目的 在配电网自动化水平日益提升的现状下，为了解决传统配电网供电可靠性评估方法未考虑配电自动化影响的问题，文章提出了一种计及配电网自动化分区的城市配电网供电可靠性快速评估的方法。 方法 文章基于通路特征的节点划分法，通过划定配电自动化分区，定义大分段和小分段，提出适用于计及配电网自动化分区的供电可靠性提升效果评估方法。 结果 所提方法与中压配电网可靠性评估行业标准相比，充分考虑了配电自动化对降低故障定位、隔离和倒闸操作时间的影响，评估结果降低了22%左右。 结论 所提方法能更为精确地分析配电自动化水平较高的配电网供电可靠性，适用于停电时间基数较小的城市配电网区域。
2023, 10(6): 138-145.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.06.016
摘要:
目的 电力导线具有较长传输距离和所处空间环境复杂的特点，由于无人机激光点云技术可以完整和高效地获取电力导线及其周边空间对象的几何信息，针对现有的监督提取和无监督提取方法对于大范围复杂环境中点云数据提取中出现的缺失情况，针对主网和配网线路点云数据的空间环境特点提出了基于投影线特征以及区域生长算法的点云电力线快速提取方法。 方法 首先针对主网架空线路通常高于周围空间对象的特点，通过高程直方图阈值方法对电力线进行粗提取。考虑到配网区域，植被冠层高于配网线路的特点，对粗提取的电力线点云数据获取其K近邻数据点，并将点云投影在水平面上，通过判断点云的线性度量判断是否为导线点云。 结果 根据导线点云存在缺失的情况，通过区域生长方式获取所有导线点云簇，在此基础上将通过悬链线公式计算每个导线点云簇的悬链线公式，合并拟合距离小于阈值的点云作为同一导线点云。 结论 提出的方法针对电力巡检应用中导线快速提取的问题，克服了导线点云提取过程中的导线点云缺失以及植被影响问题，能够高效、高准确度实现导线点云提取。
2023, 10(6): 146-152.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.06.017
摘要:
目的 随着树障巡视次数的持续快速增长，可见光航飞摄影测量成为各地市供电局输电线路树障隐患最主要的巡视方式。由于机载激光雷达无法对大批量点云进行快速迭代巡检，可见光航飞摄影测量难以获取高精度点云电力线，在树木繁盛的情况下，又难以全方位判断并分析树顶、树冠和电力线之间的关系，进而造成电力线巡检过程中，树障隐患的误判、漏判等问题。为了解决该类问题，提出了利用激光雷达获取矢量化电力线。通过对多时期可见光航飞摄影测量采集的植被信息进行智能化分析得出树障的解决方案。 方法 针对可见光航飞摄影测量采集的影像数据无法获取高精度点云电力线；难以同时全方位分析树顶、树冠和电力线关系；激光点云数据无法大批量快速迭代等各综合情况，研发了一套适用目前常规树障巡视手段的功能全面、资源节约、适用于输电网和配电网的矢量化电力线多源时空数据架空线路树障快速分析处理系统。 结果 通过对激光点云及可见光影像数据的三维实景展现，实现了电力线树障隐患识别和分析功能，其中矢量化电力线完整准确，同时结合倾斜摄影技术，利用该树障隐患结果数据分析可以识别100%的树障隐患数。 结论 该技术解决方案准确并有效，提高了树障隐患巡视的效率及准确性，可为实际应用提供指导。
2023, 10(6): 105-111.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.06.012
摘要:
目的 文章旨在研究海上风电场钢结构腐蚀环境、现象和机理，剖析原因，提出海上风电场钢结构防腐的策略，确保海上风电场钢结构全生命周期的安全运行。 方法 以并网发电海上风电场为研究对象，根据不同基础形式、结构件、材料和部位在特定海洋环境中已发生的腐蚀现象进行分析。 结果 结果表明，在特定海洋环境下，不同基础形式、结构件和部位的腐蚀形式与速度存在差异；电化学腐蚀是主要的腐蚀形式，内应力和外力作用是加速钢结构腐蚀的潜在因素；制造质量控制及防护措施实施过程对于钢结构的腐蚀速度具有直接影响。 结论 综上所述，必须识别针对海上风电场钢结构制造特性、材料特性和环境特性而产生的各种潜在风险，并采取相应精细化防护措施消除隐因，同时对于某些关键部位需提高防护等级。
2023, 10(6): 112-119.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.06.013
摘要:
目的 “双碳”目标的提出赋予了能源消费强度下降和总量“双控”工作新的要求与内涵，在确保能效优先的同时，应充分考虑地区发展阶段，合理确保“双控”指标层层分解落实。 方法 以某市“十四五”能耗“双控”指标分解为例，选取可反映各区县（市）经济水平、能耗体量、节能潜力以及“十三五”节能目标完成情况的量化指标，构建基于层次分析和客观赋权相结合的组合赋权分配模型，对各指标进行权值计算，得出“双控”指标分配结果，再以聚类分析法对指标体系进行差异化分与类别聚合。 结果 通过对照组合赋权与聚类分析结果，基于多指标组合赋权和聚类分析的地区能耗强度下降目标分解算法均能得出基本一致的分解方案。 结论 再基于上述2种方法的结果，结合实际经济发展状况和政府管理需求，给予不同档次的能耗管理目标，兼顾了地区发展差异，符合国家“十四五”能耗“双控”制度要求和分解原则，具备可复制可推广的特性。
2023, 10(6): 153-159.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.06.018
摘要:
目的 为克服反应堆保护系统调试技术存在的不足，以提高反应堆保护系统调试效率和质量。 方法 设计了一套专用于高温气冷堆示范工程反应堆保护系统的自动化调试工具。该工具采用了先进的技术，能够自动化地完成反应堆保护系统的调试，可以大大提高调试效率和质量。 结果 阐述了高温气冷堆示范工程反应堆保护系统调试工具的研发与应用，介绍了调试工具的研发过程、难点及内容，以及信号输出、信号采集、数据处理、信息显示等自动调试功能的设计思路、实现方式及成果，经过高温气冷堆示范工程反应堆保护系统功能和性能验证方面的实际调试与应用。在调试过程中，该工具能够快速准确地发现和解决问题，证明了该工具的有效性和可用性。 结论 自动化调试工具可以提高反应堆保护系统调试的效率和质量，提高了反应堆保护系统的可靠性和安全性。同时，还需要继续研究和改进自动化调试工具，以适应反应堆保护系统不同的调试需求。
2023, 10(6): 160-169.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.06.019
摘要:
目的 随着国家对于电力市场体系建设的强调和推进，我国电力市场朝着更深入更统一的方向不断发展，为了促进电力市场建设，关于电力市场风险影响因素及其评价仍有待进一步研究。 方法 在考虑电力市场交易全周期的基础上，以事前风险、事中风险和事后风险为切入点，整合电力市场各阶段存在的风险，并建立电力市场风险评价指标体系。基于主客观赋权的思想，分别采用层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）和熵权法对指标体系进行赋权，采用模糊综合评价（Fuzzy Comprehensive Evaluation，FCE）对电力市场综合风险水平进行评价。 结果 通过不同电力市场的算例结果分析，证实了文章中所提模型的合理性、全面性和有效性。 结论 文章中所构建模型可对市场进行风险综合评价，为电力市场风险体系建设及未来发展方向提供理论参考。
