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广东省红树林碳储量与碳汇潜力估算
苏思琪, 邹冠华, 余云军, 文芳, 张乃文
, doi: 10.16516/j.ceec.2024-001
摘要:
  目的  红树林生态系统具有极高的固碳能力,是全球碳循环的重要部分。探索其碳汇潜力可促进减缓和适应气候变化,为我国碳达峰与碳中和提供一种潜在的海洋方案。  方法  通过研究红树林蓝碳评估的方法学,开展广东省碳储量和碳汇潜力的估算。广东省红树林碳储量约为3 222 034.79 t C,其中植被碳储量约为1 094 464.79 t C,土壤碳储量约为2 127 570 t C。不同红树林群落中,桐花林的植被碳储量含量最高,约为1 508 930.79 t C,其次依次为白骨壤、秋茄、无瓣海桑,植被碳储量分别约为1 508 930.79 t C、859 115.16 t C、193 295.54 t C和660 693.3 t C。  结果  根据《红树林保护修复专项行动计划(2020-2025年)》,2025年广东省营造红树林55.00 km2,碳汇潜力可增加36 171.49 t CO2-e ~99 890.67 t CO2-e,有较大的碳汇潜力。  结论  本研究可为广东省红树林碳汇造林提供科学依据,对我国碳达峰与碳中和事业具有重要意义。
基于智能控制的燃煤锅炉灵活调峰技术分析
宋民航, 杨宏燕
, doi: 10.16516/j.ceec.2023-347
摘要:
  目的  随着对火电机组灵活调峰的需求骤增及信息技术的飞速发展,火电企业正由传统运行及管理模式,向更加清洁、高效、可靠的数字化及智能化方向发展,如何提高燃煤机组灵活调峰过程中的智能化、精准化及可靠性,已成为行业内人员所关注的重点问题。  方法  文章针对深度调峰的背景需求,首先对燃煤锅炉灵活调峰中的典型问题进行总结,同时分析了应用于锅炉的控制理论整体发展状况。基于此,分别从锅炉燃烧性能优化控制、宽负荷脱硝精准控制、锅炉运行能效控制、主辅机设备监测及诊断等4个方面对基于智能控制的燃煤锅炉灵活调峰算法模型及应用进行了综合分析。  结果  在此基础上,详细探讨了智能控制理论及模型在燃煤锅炉灵活调峰中的研究进展及应用效果。  结论  目前,基于燃煤锅炉灵活调峰过程中的常见问题,需要在燃烧组织方式稳燃能力深度提升的基础上,提高基础数据获取准确性,促进数据及知识的互补融合,加强多目标优化控制及DCS控制系统优化等,同时兼顾调峰经济性与机组寿命之间的辩证优化关系,从而为提高燃煤锅炉灵活调峰能力提供智能化及精准化解决方案。
漂浮式海上光伏智能气候预警平台的实践与研究
周程晟, 方世东
, doi: 10.16516/j.ceec.2023-277
摘要:
  目的  旨在探索一种新型的漂浮式海上光伏系统,该系统不仅能够有效收集海上太阳能资源,还能实现智能化气候预警功能。  方法  研究通过结合海上光伏技术与智能化气象监测技术,构建一种可行的智能化海上光伏气候预警平台。首先,利用漂浮式海上光伏平台将太阳能转化为电能;其次,通过智能化监测系统实时监测海洋天气状况并发出预警,以提高光伏发电的可靠性。  结果  试验表明,该漂浮式海上光伏系统能够在不同海域及气象条件下有效收集太阳能,并利用智能化气象监测系统及时预警海洋气象变化。  结论  研究发现该平台具有广阔的应用前景和市场潜力,可为海洋可再生能源发展提供借鉴,并向相关研究与实践提供思路与方法。
宽光谱共轭小分子在太阳能海水淡化与热电发电中的应用
朱景帅, 邱肖盼
, doi: 10.16516/j.ceec.2023-148
摘要:
  目的  为解决太阳能海水淡化器件成本高、制备工艺复杂的难题,本研究选择具有重量轻、成本低、合成及提纯工艺简单等优点的有机小分子光热材料作为太阳能吸收材料。  方法  利用一种有机共轭小分子Y6,与低成本的纤维素纸结合,制备了在350~1000 nm范围内宽光谱吸收的高光热转换性能的Janus结构水蒸发器。  结果  蒸发器的下表面具有高效的水粘附性,利于高速集水,而蒸发器的上表面具有拒水性,能够达到理想的自漂浮能力。并且每3.14 cm2的器件仅需0.5 mg光热材料就能实现超过70 ℃的温度,节约用料优势明显。  结论  在1.0 kW/m2太阳光辐照下,基于Y6的蒸发器的光热能量转换效率为64.4%,蒸发速率高达1.13 kg/(m2·h),明显高于对照的纤维素纸蒸发器。经过太阳能蒸发脱盐后,得到的纯化水的离子浓度相比于初始的模拟海水显著降低4~6个数量级。该蒸发器与热电器件集成,在1.0 kW/m2太阳光照射下,蒸发速率达到1.02 kg/(m2·h),同时还产生了55 mV的输出电压。研究结果表明,基于有机小分子Y6的太阳能蒸发器,在光热水净化和热电发电协同作用方面具有良好的应用前景。
提高高压变频器安全性及运行可靠性的策略
李铜林
, doi: 10.16516/j.ceec.2023-184
摘要:
  目的  “节能减排”是近些年来国家对工业项目的技术要求,变频技术可使工艺设备在不同工况下调整出力,从而节约资源。但变频器属于电力电子设备,IGBT元件本身故障率相对较高,且对运行环境要求苛刻,因此提高高压变频器的安全性、运行可靠性十分重要。  方法  在高压变频器个别功率单元故障退出情况下,依据中性点漂移技术,调整中性点位置及三相电压之间的夹角,使高压变频器可以在旁路掉部分故障功率单元后仍可以正常运行;将高压变频器的实时状态送至DCS,根据DCS逻辑组态,实现高压变频器整机自动旁路技术;设置单独的高压变频器室,通过空调、通风、风道系统等,为高压变频器提供一个相对较好的运行环境。  结果  通过对高压变频器采取内部策略和外部环境策略后,高压变频器的故障率有所降低,延长了高压变频器的无故障安全运行时间。   结论  采用中性点漂移技术及整机自动旁路技术,可以降低高压变频器的故障概率及频次;联合改善运行环境的温度和湿度条件,可以提高变频器持续可靠运行时间,对提高变频器的安全性及运行可靠性有显著帮助。
适应新型电力系统的调峰火电机组空气预热器安全评估策略
王志敏, 黄骞, 柳冠青, 周勇, 张楠, 李诚, 李水清
, doi: 10.16516/j.ceec.2023-343
摘要:
  目的  “双碳”目标下新型电力系统建设要求存量火电转向调峰运行,因此火电机组灵活运行下的安全性成为提升电力系统整体稳定性不可或缺的一环。其中,空气预热器是影响火电机组宽负荷运行能力的关键辅机设备,针对其由烟温波动与过量喷氨诱发的堵塞与腐蚀问题,开发回转式空气预热器积灰堵塞实时评估及安全状态监测模型至关重要。  方法  依托我国中部地区某600 MW和350 MW机组宽负荷运行监测大数据,建立了一种基于阻力系数的不同时间尺度逼近的空预器堵塞评估模型;进一步,以空预器出口烟气温度及冷端工作温度为监测指标,统计其在机组多个负荷段的参数超限比例。  结果  结果表明,机组处于39%调峰负荷下监测温度约有20%的超限概率;独立计算两指标下的堵塞风险相较以联合分布计算会一定程度低估其折损率。此外,通过两台机组数据的验证,堵塞评估模型可实现量化机组在空预器吹灰周期内(短期)和中长期的堵塞状态演化趋势。  结论  所提评估策略可应用于SCR脱硝系统、磨煤机等其他火电机组设备及系统,可量化机组调峰运行安全风险,指导火电机组高效、稳定地配合新型电力系统调度。
海上直驱风力发电机组主轴轴承振动测试研究
熊康, 李源, 马奔奔, 王林, 袁容
, doi: 10.16516/j.ceec.2023-308
摘要:
  目的  风力发电机组运行环境恶劣,易发生各类故障。主轴承作为传动系统的中枢部件,其前期故障不易察觉,故障评估十分困难,且海上作业受窗口期限制,如何准确评估海上机组主轴承的运行状况,成为了行业的一大难点。  方法  该研究针对某海上7 MW级别的直驱机组发电机主轴承运行状况,通过理论公式推导了风轮载荷在传动链中的传递过程,得出主轴承所受的径向载荷和轴向载荷;通过主轴承有限元计算分析,得出轴承滚道内的承压区载荷分布,与理论推导相互验证,初步确定了振动监测测点位置。  结果  最后,根据轴承测点位置,在风机现场进行了振动监测,得到了清晰的时域振动曲线,分析了主轴承的振动有效值、冲击信号响应频次、加速度包络特征等振动监测结果,并配合轴承内部润滑油脂成分检测结果,定性判断了主轴承内部具体部件的损伤程度。  结论  该研究明确了大兆瓦级直驱海上风电机组主轴承测点位置,准确评估了主轴承运行状况,可为设计和维护人员提供技术支持。
工业化后期广东省能源行业发展的经济贡献测算
吴东奇, 甘俊文, 郭经韬, 余欣梅, 廖毅
, doi: 10.16516/j.ceec.2024-058
摘要:
  目的  能源是工业的粮食和国民经济的命脉。改革开放以来,广东经济建设取得的巨大成就离不开能源行业发展提供的支持和后勤保障。广东作为能源消费大省和资源小省,能源自给率较低,一直面临能源匮乏的挑战。经过多年发展与转型,广东能源行业正逐渐形成传统火电、核电、海上风电、光伏发电等多元能源组合的新型能源体系,能源行业也从经济生产的制约因素之一转变为省内高新技术制造产业链的有机组成部分。从宏观经济角度分析能源行业发展的经济贡献,对制定科学的能源产业发展规划,推动广东能源与经济协同高质量发展具有现实意义。  方法  首先整合代表广东能源行业与经济发展的指标数据建立研究数据集,然后分别使用向量自回归模型与Feder两部门生产函数模型对广东能源行业的整体经济贡献与溢出效应进行定量分析。  结果  分析结果表明,工业化后期阶段下广东能源行业与整体经济发展间存在相互促进的关系,能源行业生产对经济增长的整体贡献与溢出效应均较为显著,但能源投资的经济拉动作用相对较低。  结论  研究从实证角度测算了广东能源行业的经济贡献,根据结果提出了广东能源行业高质量发展的建议,可为广东能源发展规划与政策制定提供参考。
计及燃气-蒸汽联合循环机组和风电消纳的热电联合调度模型
游磊, 金小明, 刘云
, doi: 10.16516/j.ceec.2023-294
摘要:
  目的  燃气-蒸汽联合循环机组已广泛用于热电联产,但其最小发电功率受到供热量的限制。尤其在北方冬季供暖期,燃气-蒸汽联合循环机组无法压低出力,从而挤占了风电上网空间并造成弃风。  方法  针对这一问题,研究了在热电联合调度中发挥燃气-蒸汽联合循环机组的运行灵活性是否能够促进风电消纳,为此建立了用于描述燃气-蒸汽联合循环机组多样化运行模式的数学模型,进而构建了一种考虑风电消纳的热电联合经济调度模型,联合优化煤电机组组合、燃气-蒸汽联合循环机组多样运行模式、各机组出力分配和备用容量分担。  结果  案例仿真发现在风电消纳困难时段,燃气-蒸汽联合循环机组由二拖一模式切换到一拖一模式可使弃风率降低1.28%,由抽凝模式切换到背压模式可使弃风率降低4.55%。  结论  案例分析表明,热电联合调度中充分利用燃气-蒸汽联合循环机组运行模式的灵活性,可以在热负荷较高时段压低机组出力,增大风电消纳空间并降低弃风,且可以在热负荷较低时段增大机组出力范围,为系统提供旋转备用,优化机组备用分担。
输电塔风致倒塌破坏研究进展
周琦, 王振华
, doi: 10.16516/j.ceec.2024-041
摘要:
  目的  输电塔是电力系统中关键的基础设施,输电塔风致倒塌将给电力系统带来重大损失。为了找出输电塔抗风致倒塌的解决方法,有必要对输电塔风致倒塌破坏的原因、影响因素、倒塌过程等进行研究。  方法  从事故分析、真型试验、风洞试验、数值模拟四方面对输电塔风致倒塌研究成果进行了回顾,分析和总结了相关研究成果,并给出了后续研究的建议。  结果  研究表明:输电塔风致倒塌的原因有输电塔塔身存在薄弱杆件、规范中输电线路风荷载计算存在缺陷、规范未考虑的极端风荷载等。  结论  建议围绕极端风荷载模型、横风向及扭转向风荷载的影响、单塔及塔线体系的精确模型、完善相关规范等方面开展研究。
浅谈海上漂浮光伏电站防雷设计
周程晟
, doi: 10.16516/j.ceec.2023-132
摘要:
  目的  主要探讨海上漂浮光伏电站防雷设计的原理、方法及措施,以满足海上漂浮光伏电站在恶劣气候情况下的安全运行。  方法  通过对海洋环境、海上漂浮光伏电站结构和雷电特征等因素进行深入分析,文章提出了一系列有效的防雷措施。首先,采用金属结构能够提高漂浮光伏电站的耐雷能力。其次,安装避雷针能够吸收和释放雷电能量,降低雷电对电站的影响。此外,建立地网能够有效分散地面电势,降低雷击风险。绝缘材料的使用有助于减少雷电对电站设备的直接侵袭。同时,安装监测设备可以实时监测雷电活动,及时采取应对措施。定期检查和维护是保障防雷系统稳定运行的重要环节。  结果  详细阐述了每一项防雷措施的原理和实施方法,同时针对防雷设计中的一些技术难题提出了解决思路。例如,如何确保避雷针的良好接地,如何选取合适的绝缘材料等。这些成果为海上漂浮光伏电站的防雷能力提升提供了有效参考。  结论  研究的成果将有助于提高海上漂浮光伏电站的防雷能力,保障电站的安全运行。在充分考虑海洋环境、海上漂浮光伏电站结构和雷电特征等因素的基础上,采取合适的防雷措施,能够有效降低雷击风险,确保电站的稳定运行。这对于推动可再生能源发展,保护环境具有重要意义。进一步研究可对防雷设计提供更多的参考和指导,以应对未来更为复杂和恶劣的气候条件。
能源战略与规划
工业园区碳排放核算与“双碳”转型路径研究
王仲, 马思明, 王婷婷, 陶炜, 徐婧
, doi: 10.16516/j.ceec.2023-311
摘要:
  目的  工业园区作为我国工业化与城市化发展的重要载体,在提供大量基础设施和公共服务的同时也成为我国碳排放的主要源头,是实现我国碳达峰、碳中和目标的重要切入点和着力点。为实现工业园区碳排放精细化管理,提出了工业园区碳排放转移过程分析与“双碳”路径优化决策理论研究框架。  方法  首先,分析工业园区范围内能源、工业、建筑、交通、基础设施等业务场景的碳排放特性,建立基于清单分析法的工业园区碳排放核算模型;其次,考虑工业总产值、产业结构、能源结构、能源消耗量等因素对碳排放的影响,建立基于STIRPAT方法的碳排放影响因素分解模型;最后,分析数字化技术赋能绿色低碳转型的作用机理与影响路径,提出“双碳”路径优化决策方案。  结果  以江西省赣州经开区为研究对象,计算2020—2022年工业园区的碳排放量和碳排放强度,识别碳排放量增加的主要影响因素,从产业结构、能源结构、政策制度和平台建设4个方面规划了工业园区“双碳”转型路径。  结论  研究表明,所提模型能够充分提炼工业园区统计数据的信息,具有科学性和有效性,为工业园区“双碳”转型路径决策与园区数字化碳管理工业互联网平台建设提供了理论支撑。