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RSS2020年 第7卷 第3期
2020, 7(3): 1-5.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.03.001
摘要:
目的 空调能耗渐趋增加，是电网峰谷电量差的主要原因之一，分析区域供冷及蓄冷技术的特点及在主动调节空调制冷系统的用电量分布，减小用电高峰负荷的作用，为区域供冷的规划、设计及运行提供参考。 方法 采用蓄冷工程调研文献综述及实际案例分析相结合的方法。分析了水蓄冷、盘管外融冰蓄冷技术的特点，区域供冷的资源秉性以及应遵循的原则。 结果 研究表明：区域供冷及蓄冷技术在中国发展大有可为，水蓄冷系统灵活方便，宜利用电价机制鼓励用户自己投资建设。盘管外融冰蓄冷系统的单位蓄冷规模初投资和生命周期总费用均随着蓄冷系统规模增加呈现下降趋势，但变化趋势渐趋平缓。区域供冷项目应规划先行，且视为本区域全部成员资源利益最大化的项目，须全员参与，才可获得最大利益，并全员共享。 结论 所提区域供冷与蓄冷技术可为实际应用提供指导。
2020, 7(3): 6-22.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.03.002
摘要:
目的 我国电网将步入“电力-信息-业务”紧密互联的智能电网阶段，信息系统的网络安全和物理系统的工程安全高度耦合，将带来信息物理融合系统（CPS）的综合安全问题。 方法 综述了现有的CPS安全分析技术并总结了CPS网络安全风险评估和管理方法，介绍了电力安全防护的总体现状，梳理了CPS网络安全分析方法、风险评估框架、建模思想等，并详细分析了各个模型的优劣特性及发展前景。 结果 提出的风险分析框架可以帮助电力企业筛选、识别网络安全事件，探究安全风险事件的相关性和依赖性，探究网络安全分析的潜在方向。 结论 有助于电力企业优化资源配置，对网络安全规划人员开展电力基础设施安全风险评估、网络安全应急预案等工作有参考意义。
2020, 7(3): 23-27.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.03.003
摘要:
目的 目前我国数据中心行业所面临的首要问题是节能评估，即“能评”问题。近年来，数据中心行业由于“能评”问题，造成大量的投资浪费，同时严重制约了我国数据中心行业的发展，进而影响我国“新基建”中的大数据中心、人工智能、工业互联网等领域的发展。 方法 结合数据中心行业的特点，通过对节能评估制度，即“能评”制度（固定资产投资项目节能评估制度）系统地、全面地分析，提炼出该制度在数据中心行业中落地的关键因素。 结果 系统地阐述了这些关键因素，即能耗指标的由来、标准煤的定义、电网电力折算标准煤系数、电力当量值与等价值的含义与区别、数据中心行业分类的变迁、数据中心工业增加值的计算方法以及电网电力碳排放的计算方法。从宏观的角度，系统地诠释能耗指标与数据中心之间的关系。 结论 对于数据中心行业参与方，通过了解这些关键因素以及因素之间的关系，有助于理解我国现有及未来制定的“数据中心”相关政策，对于推动数据中心行业的发展、进而推动“新基建”的发展，具有重要的战略指导意义。
2020, 7(3): 28-37.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.03.004
摘要:
目的 随着数字经济的发展，数据中心的“规模”将不断扩大，“算力”不断提高，随之带来的“能耗”及“运行成本”也将不断攀升。为实现数据中心余热的有效利用，并实现能效的联动优化，构建了一种基于CO2热泵的产消型数据中心能源系统。 方法 将数据中心视为产消者，耗电的同时将制冷系统的余热回收，用于住宅供暖。产消型数据中心能源系统采用空气直接冷却、直膨式地埋管冷却和建筑供暖末端冷却三种方式实现数据中心全年的冷却，最大程度利用自然冷却，降低系统电耗。CO2作为余热回收用热泵的工作介质，能够提高系统紧凑性与环境友好性。 结果 本系统可有效削减冷负荷，进而在平均占用率较低时，实现制冷电耗的降低。当平均占用率为0.6时，与常规房间级风冷空调机组相比，本系统可降低全年冷负荷108 MWh，节约电耗制冷电耗167 MWh，为建筑供热290 MWh，获得年收益4.23万元。 结论 本系统可实现数据中心余热回收用于建筑供暖，实现了数据中心非供暖期余热的有效利用。并通过地源热泵系统实现了数据中心余热与建筑热负荷的协调，为产消型数据中心的能效联动优化提供了借鉴。
2020, 7(3): 38-45.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.03.005
摘要:
目的 为了促进电力市场下发输电相互协调，提出了一种基于电网经济效率评估的发输电协调规划方法。 方法 随着电力市场改革逐步推进，发电侧的竞争更加多元化，售电侧也逐步放开，传统的电网规划的方法在电力市场环境下可能不再适用，从电源建设不确定性、系统潮流不确定性等多个方面，分析了电力市场新环境下，产生电源和电网发展不协调现象的主要原因。 结果 采用成本-效益法进行电网经济效率评估，通过对有/无该项目时的系统净收益进行计算，最终获得各项目的效益成本比BCR，并以此作为优化电源布局、电网项目决策的重要依据。 结论 建议可通过优化改进电网规划方法，建立电网经济效率评价体系，来促进电力市场下发输电相互协调。
2020, 7(3): 46-54.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.03.006
摘要:
目的 在市场化交易模式消纳可再生能源发电的发展趋势下，“市场电价+绿证收入”将成为未来可再生能源发电企业的主要经营模式。以可再生能源发电参与现货电能量市场为研究大背景，对可再生能源绿色电力证书的价格进行研究。 方法 基于现货电能量市场的优化出清模型，应用可再生能源全生命周期成本测算理论，以满足可再生能源发电企业的内部收益为目的，建立了绿证-电能量市场耦合的优化模型，并结合可再生能源季节性出力特性，提出了可再生能源绿证价格季节性曲线及其波动区间的仿真和测算方法。 结果 不同类型的可再生能源绿证价格不同，不同类型的可再生能源绿证价格的气候相关性亦不相同。 结论 绿证价格的科学合理测算不仅可以帮助可再生能源发电企业进行收益评估和制定更为准确的投资决策，还为电力市场主体与交易中心提供相关决策支持。
2020, 7(3): 55-61.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.03.007
摘要:
目的 调频作为电力系统稳定运行的机制与保障，其辅助服务市场化已提上日程。电能量-调频联合优化成为一种市场组织模式。以PJM市场为研究大背景，对考虑调频资源性能差异的电能量-调频市场联合优化模式进行研究。 方法 通过建立调频辅助服务定价调整模型，以及电能量-调频联合优化模型，应用于某实际省级电网进行仿真，设置丰水期、枯水期典型场景，并与国内电能量-调频分阶段出清模式进行对比，从调频资源出清、对现货市场购电费用影响、调频市场活跃程度三个方面进行详细研究。 结果 分阶段模式下，快速调频资源具有明显优势，且造成电能量市场购电费用上升。电能量-调频联合优化模式中，快慢调频资源出清结果受定价调整策略影响，电能量市场购电费用上升幅度较分阶段模式小，且其调频市场出清价格以及波动程度均较分阶段模式高。 结论 具有合理价格调整策略的电能量-调频联合优化模式有助于实现调频性能差异机组合理竞争，激发市场活力。
2020, 7(3): 62-69.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.03.008
摘要:
目的 海上风电场智慧化，是提高海上风电场运行水平和效益的现实需要。 方法 首次提出了智慧海上风电场的定义，规划了智慧海上风电场的架构体系，从智能设备、业务控制、场级管控、集团监管四个层级，阐明了智慧海上风电场的建设路径，提出了具体的工程实施建议。 结果 实现了海上风电场设备、资产的智慧化监控与管理，为覆盖项目设计、基建、运营的全生命周期过程、实现全场设备、资产的数字化、智慧化监控与管理的智慧海上风电场指明了发展路径。 结论 海上风电场智慧化方案，对提高海上风电场自动化水平和运维效率、降低运维成本、提高海上风电的经济和社会效益、提高抵御风险的能力具有重要意义。
2020, 7(3): 70-80.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.03.009
摘要:
目的 我国南汇、东海、大丰等海上风电场的设计波浪十分接近波浪破碎极限，需要探究浅水水域单桩式海上风机基础受破碎波载荷的动力响应。 方法 利用FAST耦合分析软件，考虑使用波浪拉伸的方式计算波浪力载荷，对单桩式风机在东海海况下的耦合动力响应特性进行分析。 结果 分析结果表明：使用波浪拉伸方式计算破碎波载荷更加接近实际海上风机所受到的载荷，且明显高于不使用拉伸方式计算的破碎波载荷。破碎波更容易激发塔筒的一阶固有频率，风浪联合作用下风机结构动力响应更加显著。 结论 研究成果为我国浅水非线性波浪区域单桩式海上风电的开发提供了一定的参考。
2020, 7(3): 81-88.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.03.010
摘要:
目的 为了得到海底电缆在砂质海床条件下的安全埋深，确保海底电缆免受船锚威胁，给出了海砂海床条件下的船锚的安全埋深的建议。 方法 为了建议验证埋深的合理和安全性，依托于海南联网一回工程，通过对船锚在典型砂质海床中的拖锚全过程进行数值仿真，建立了典型霍尔锚部件的三维有限元模型，同时建立了基于有限元-光滑粒子流（FEM-SPH）的三维砂质海床土体数值模型。对拖锚全过程进行模拟，得到不同船锚在砂质海床中的拖拽曲线，并分析船锚质量以及砂质海床土体本构参数等因素对船锚贯入深度、船锚拖拽力的影响。 结果 仿真结果表明：不同土质的砂质海床条件下海缆埋深不宜小于0.35 m。 结论 利用研究成果，能为砂质海床条件下的海底电缆保护设计工作提供了理论依据和技术支撑，能够对砂质海床条件下海底电缆的埋设深度进行优化。
2020, 7(3): 89-94.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.03.011
摘要:
目的 针对海上风机支撑结构的疲劳问题，进行了外加强环过渡段结构疲劳性能的试验研究。 方法 采用简化的支撑结构1/5缩尺模型进行了静力与疲劳试验，获得了模型的热点应力和疲劳寿命；并根据DNV的海上风机规范，采用不同类型单元对试验模型进行了有限元分析和疲劳寿命估算，将规范方法的计算结果与试验进行了比较。 结果 结果表明：试验结果和规范方法之间的差异主要源于S-N曲线的选取。 结论 最后根据试验数据，在DNV规范的基础上给出两种改进的疲劳校核方案，可为实际应用提供指导。
2020, 7(3): 95-101.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.03.012
摘要:
目的 目前，广东电网采用的大电网安全稳定分析思路与方法能较好满足生产运行实际需求，但也存在一定不足，无法站在全局角度简单有效的厘清诸多因素对系统安全稳定的影响，无法快捷甄别系统失稳主导因素。 方法 在此背景下，按“有无对比”的思路，通过逐个“隔离”影响因素的的方法来研究各因素对系统稳定的影响，并提出了具体实现方法。 结果 采用提出的新方法对珠三角电网电压失稳问题进行了研究，分析结果表明马达负荷与常规直流的暂态特性对系统稳定均具有重大影响，马达负荷对系统稳定性更具基础性作用，常规直流无功暂态特性对系统稳定性的负面影响仅在某些特定场景才体现得较为明显。 结论 算例表明：提出的方法能快速高效分析各因素对系统安全稳定的影响，深化对事物本质的认识，并且在某些方面可以得到传统方法无法得出的结论。
2020, 7(3): 102-106.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.03.013
摘要:
目的 为了确定沿海存量线路是否满足新荷载规范设计要求，探讨历年规程风荷载设计值与新荷载之比。 方法 梳理了历年规程与最新荷载规范的各荷载系数，计算典型500 kV及220 kV线路风荷载设计值并加以对比。 结果 分析计算得到历年规范风荷载设计值与最新规范的占比平均数。 结论 部分按照旧规范设计存量线路可靠度较低，不满足最新荷载规范的要求，需要加固或重建。
2020, 7(3): 107-111.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.03.014
摘要:
目的 针对目前大批量变压器的试验、流转、测试数据无法实现全过程记录、管理和展示等问题。 方法 通过试验过程中数字化技术与管理手段，叠加人工智能分析、自动识别和互联网+等新型技术，将变压器的检测、数据收集与处理分析等过程有机融合，提出了一套基于数字化样品标签的变压器数字化集成试验平及其管理系统的设计思路。 结果 最后，在基于RFID标签的变压器智能集成试验平台架构上完成了产品模块化，解决了变压器产品检测过程中的检测进度及突发性大批量检测管理难题，实现了变压器数字化智慧集成试验过程和数据远程实时的管理，还实现了变压器集成试验数据的信息融合和其检测智能化分析。 结论 建设变压器数字化智慧集成试验平台可以提高数据处理的效率和准确性，实现对大量样本通过互联网+融合的集中管理，推动设备集成试验流程的建设趋于标准化，并对智能区域性集成试验管理模式提出了构想。
2020, 7(3): 112-118.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.03.015
摘要:
目的 针对电动汽车光伏充电站的有序充电问题，提出一种分时段有序充电策略。 方法 研究了光伏充电站的结构体系及工作原理，构造了电动汽车充电时间、储能电池荷电状态（SOC）范围等约束条件。负荷高峰时段，在满足车辆充电需求的同时，减少向电网的购电量，降低购电费用，并辅助电网“消峰”。负荷低谷时段，在满足车辆充电需求的同时，增加向电网的购电量，辅助电网“填谷”。 结果 通过仿真事例验证了所建模型的有效性，并与即时充电方案进行比较，说明了所建模型在减小充电站的购电费用，降低电网峰谷差方面的优势。 结论 所提电动汽车光伏充电站的充电策略是正确并有效的，可为实际应用提供参考。
2020, 7(3): 119-124.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.03.016
摘要:
目的 研究±800 kV换流站的投资特点，为今后的±800 kV特高压换流站工程建设在工程造价领域积累经验并提供指导。 方法 收集已投产的±800 kV换流站工程施工图设计工程量和预结算等数据，采用统计分析法和费用构成分析法等对换流站工程造价中涉及的各项费用进行分析。 结果 给出了±800 kV换流站工程的造价构成及投资水平，并对投资水平的趋势进行了判断。 结论 ±800 kV换流站单位容量造价指标在65万元/MW~97万元/MW之间，造价构成比例从高到低依次为设备购置费、其它费用、建筑工程费、安装工程费，其中安装工程费和其他费用占比相对稳定，设备购置费占比下降，建筑工程费占比上升，总体投资水平呈下降趋势。
2020, 7(3): 125-130.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.03.017
摘要:
目的 数字信号处理基础理论中，连续时间变量函数的微积分运算问题的处理，都可转化为其相对应离散信号的差分与累加运算。目前此原理在微机型继电保护方面的应用都是基于定间隔采样值的软件运算。此文提出一种上述理论的新应用类型，将采样及运算过程融入到A/D转换的离散、量化和编码环节，用以简化运算量开销提高保护性能。 方法 以VFC串行脉冲信号的即时序列和延时序列为变量，以计数器为核心运算硬件，配以脉冲延时等器件构建单重和多重“浮动运算窗口”实现微积分和相量加减的硬件同步运算。选择性引用成熟的软件保护算法理论，通过区间变换演算到新方法算式并提出回路构建模式。 结果 经讨论和演算得出下列结果，用新方法可以构成电气量的瞬时积分值、瞬时采样值、定积分有效值，并且用它们还可搭建相量和整套保护。 结论 虽与软件运算基于相同的基础原理，但其运算物理过程十分简洁，可完成高精度同步运算，并形成多种算子，可构建多种原理的保护方案。
