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RSS2021年 第8卷 第3期
2021, 8(3): 1-7.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.001
摘要:
目的 风能作为公认的最成熟的可再生能源技术之一，近年来发展迅速。中国在近年开发了大量的海上风电项目。但风电场对环境，尤其是对鸟类的影响引发了人们大量的担忧和研究。在碳达峰实现之前，我国的海上风能产业将持续增长，需要全面了解风电场对鸟类的影响。 方法 通过总结现有研究，对海上风电场引起的鸟类问题进行了综述，并讨论了可将对鸟类不利环境影响降至最低的预防和缓解措施。 结果 研究表明：危害鸟类生存的风电问题主要有风力涡轮机叶片撞击和风机运行噪音两方面的原因，尚无明确的证据表明鸟类会受到电磁场的影响。风电场的运行可能造成鸟类栖息地的变迁、繁殖和交流的受阻以及种群结构的改变等。人们可以通过风电场选址、风电场形态及风机叶片和桩机结构设计、遥感与视频监控等方式减少风电场对鸟类的不利影响。 结论 对风电场鸟类开展更加深入的研究，将有利于我们掌握海上风电场开发建设及运营相关的鸟类生态学基本规律，形成降低生态环境负面影响的科学决策。
2021, 8(3): 8-17.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.002
摘要:
目的 “碳中和·碳达峰”是促进中国能源经济转型，构建人类命运共同体的重要战略决策。中国是能源消费大国，双碳目标下全社会面临着巨大的挑战，实现双碳目标需要正确理论方法的指导和科学的部署。 方法 为此，文章基于中国能源发展形势，剖析了双碳目标的本质，从宏观层面给出了双碳目标的根本出路，并从能源供给侧的角度对双碳目标下零碳能源发电负荷构成和负荷需求指标等电力负荷发展趋势进行了预测，提出了“等效电力能源替代”新概念。 结果 基于核能、水能、风能、太阳能等资源禀赋给出了双碳目标下电力结构调整的方案，分析了电力结构调整带来的系统运行特性问题，提供了解决问题的措施。 结论 双碳目标或将掀起新一代能源革命和全面的工业革命，水、风、光、核四种主要的零碳能源资源能够满足中国的社会经济持续发展需求，新能源将迎来高速发展时代。文章从多方面论述了未来能源的发展趋势，给出了电力结构调整的建设性意见，对双碳目标的实现具有重要的理论指导意义。
2021, 8(3): 18-25.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.003
摘要:
目的 为了寻求经济有效的漂浮式风机水动力性能提升方案，研究了加装垂荡板的设计方案，从而提升浮体水动力阻尼性能和减摇效果，最终改善漂浮式海上风电机输出功率的稳定性。 方法 以10 MW半潜型浮式风机为例，通过计算流体力学的方法，探讨了垂荡板结构不同设计参数对于提升漂浮式风机基础水动力阻尼的效用，寻找出优化设计方案。 结果 经过优化设计后的垂荡板结构垂荡阻尼较原结构增大14.9%，摇摆阻尼增大19.1%，而“梅花形”边缘垂荡板垂荡运动阻尼较原始模型提升36.98% 。 结论 揭示泄涡产生与垂荡板水动力阻尼改善的形成机理，创新性地提出“梅花形”垂荡板结构，有效改善浮体垂荡运动的阻尼性能，上述结论为此类漂浮式海上风机基础结构的研究与设计工作提供重要参考。
2021, 8(3): 26-33.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.004
摘要:
目的 海上风电基础结构船撞事故频发，准确评估结构损伤后结构剩余强度成为风电场运维安全的重要技术。 方法 针对广东海域实建导管架和船舶运行情况，采用有限元方法模拟船舶质量、初速度、碰撞角度等不同组合情况下导管架基础船撞过程。 结果 通过计算法，得到不同工况下碰撞力时程和关键节点塑性应变，获得了最大碰撞力与各撞击因素关联关系和典型节点损伤特征。 结论 根据分析结果，得到典型导管架局部结构船撞后剩余强度变化规律，为实际工程中快速评估相关结构的船撞损伤提供技术支撑。
2021, 8(3): 34-43.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.005
摘要:
目的 主要对海上风电嵌岩桩的桩基尺寸与竖向荷载等因素对其水平承载特性的影响进行研究。 方法 文章采用有限差分的数值方法，基于一处现场试验建立数值模型并进行参数分析。 结果 结果表明：嵌岩桩基存在一个临界嵌岩长度（长径比），桩基尺寸的改变会影响桩-岩的相对刚度，进而使临界嵌岩长度随之改变，随着桩径的减小，嵌岩桩临界嵌岩长径比逐渐增加；在桩的承载能力范围内，在竖向荷载与水平荷载共同作用下，桩基的水平位移和桩身弯矩有较大程度的减小，如果认为竖向荷载引起的侧摩阻力在桩的两侧大小与方向相同，或将竖向侧摩阻力简化为作用在桩的轴线则会忽略这一效应的影响，会对计算结果造成误差。 结论 论文结果对于临界嵌岩长度以及竖向荷载影响的分析将有助于水平承载嵌岩桩的合理设计和深入研究。
2021, 8(3): 44-50.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.006
摘要:
目的 江苏省主要风电工程位于岸外辐射沙洲海域，研究该地层大直径单桩承载性能具有重要意义。 方法 基于辐射沙洲钢管桩试桩试验，建立单桩基础FLAC3D数值模型，开展不同直径钢管桩基础承载性能数值模拟研究。 结果 结果表明： FLAC3D数值模拟所得钢管桩桩顶的竖向荷载-位移曲线（Q-s曲线）与实测曲线变化趋势基本一致；随着埋深的增加，泥面以下桩身轴力不断减小，桩侧摩阻力为轴向承载力的主要提供来源，桩端阻力所提供的轴向承载力相对较小；桩径与钢管桩极限竖向承载力符合非性关系，单桩极限竖向承载力随着桩径的增大而增大，当桩径增加2倍，相应的竖向极限荷载增加3倍。 结论 相应结果可对实际工程提供参考。
2021, 8(3): 51-57.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.007
摘要:
目的 为了获取详细的海底地形地貌信息，提出了一种基于多波束测深系统在海上风电场测量中的应用。 方法 以广东某一海上浮式风电装备研制项目为例，详细介绍了Reson SeaBat T50-P多波束测深系统的原理和组成，通过项目的实施，对测深成果进行了分析和精度评定。 结果 通过本项目的实际应用，验证了多波束测深系统在海上风电场测量中具有更好的便捷性、高效性和可靠性。 结论 本工程的实践对开展其他类似的海上风电场测量起到很好的借鉴意义。
2021, 8(3): 58-62.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.008
摘要:
目的 在新基建的背景下，数据中心得到迅猛的发展，数据中心作为高密度负荷，如何最大限度采用清洁能源并降低运行能耗，得到越来越多的关注。 方法 梳理了当前储能系统主流电池技术参数及数据中心供电需求。 结果 通过电池参数分析，给出了适用于数据中心储能系统的电池选型建议，随后提出了面向数据中心储能系统的应用模式以及满足快速切换功能的储能系统拓扑结构。 结论 通过典型工程案例验证了本技术方案的有效性。
2021, 8(3): 63-70.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.009
摘要:
目的 在分析常规火电机组灵活性改造方案存在问题的基础上，提出了一种新型的灵活性改造技术方案，即在传统的“锅炉-汽机”热力系统中嵌入大容量高温熔盐储热系统，削弱原本刚性联系的“炉机耦合”，实现火电机组深度调峰和灵活运行。 方法 根据汽、水和熔盐的不同热力特性，利用热力平衡原理，建立了“锅炉-高温储热-汽机”一体化热力系统。 结果 研究表明：火电机组进行高温熔盐储热改造，将极大地提高其深度调峰能力，且能解决常规改造方案存在的问题；同时，机组改造后对外提供高参数工业供汽的能力将得到大幅度提高，这将有效提高电厂经济效益，弥补调峰补偿机制的不足；高温熔盐储热技术也可以应用于火电机组延寿改造，不仅增加系统灵活调峰电源，还可以使老旧电厂企业资产继续发挥效益。 结论 在系统中选择一批火电机组进行大规模高温储热技术改造，可以在不增加煤炭总消费量的基础上，为系统提供大量灵活调峰电源，有效缓解新能源电力消纳问题；同时汽轮发电机组的容量被保留，可为电力系统提供备用容量和转动惯量，保障电力供应和系统安全稳定。该技术的推广，将有力促进火电厂转型升级，助力实现“碳达峰、碳中和”目标。
2021, 8(3): 71-77.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.010
摘要:
目的 岩土储能（BTES： Borehole Thermal Energy Storage）指利用地下土壤、岩石和水的热容量进行储能的钻孔闭式循环系统，主要特点是采用冷热分区布置，以智能化控制手段结合国内地质进行创新型的开发利用。为了研究利用冷热分区提高地埋管换热效果的可行性，以多孔介质传热理论、能量守恒、有限长非移动线热源模型为基础，建立了单U型地埋管换热器井孔内、外数学模型，通过数值模拟的方法分析和验证了可行性。 方法 基于常见的土壤冷热堆积现象，通过改变管内介质流过两个划分区域的顺序，变被动防控冷热堆积为主动调配储能以跨季节利用，使两个划分区域内主动产生冷、热堆积储能，定义为“冷区”和“热区”。 结果 经过数值模拟分析，发生热堆积现象的“热区”在供暖期的换热量逐年递增，就最高换热量来说，第二年比第一年提高319 W，第三年比第二年提高308 W；出现冷堆积现象的“冷区”在制冷期的换热量逐年递增，就最高换热量来说，第二年比第一年提高209 W，第三年比第二年提高198 W。 结论 以上结果说明此方法可以增强地埋换热器的换热效果。在供暖期和制冷期交替使用两个区域既有效解决土壤源热泵系统冷热不平衡造成的能效衰减，又可以在减少打孔场地的情况下提高系统换热效果。
2021, 8(3): 78-83.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.011
摘要:
目的 随着清洁能源转型和电力市场化改革深入，南方区域电力储能的政策机制和市场环境不断向好。 方法 研究了南方区域储能相关的电力辅助服务市场和需求响应市场规则，从辅助服务交易品种、用户侧需求响应、新能源配储能和独立储能站等四个方面分析了南方区域储能市场发展趋势，并以用户侧储能投资运营经济性评估为例进行量化分析。 结果 研究表明：电力营销市场竞争条件下，越是在调频、调峰需求量大、灵活性调节资源缺乏的地区，储能参与辅助服务或需求响应对系统做出的贡献越大越显著，所带来的综合效益越多。 结论 可为电力储能商业模式创新和应用推广提供思路。
2021, 8(3): 84-88.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.012
摘要:
目的 快堆核电厂蒸汽参数有别于常规火电厂和压水堆核电厂，因此有必要对蒸汽管道的疏水系统设计进行研究。 方法 结合常规火电厂和压水堆核电厂的设计经验，对蒸汽管道的疏水系统从系统配置和控制策略等方面进行梳理和研究。 结果 基于上述分析的结果、并针对快堆蒸汽系统的特点，提出了适用于快堆核电厂疏水系统的优化设计方案。 结论 研究结果显示优化设计方案满足了快堆核电厂的设计要求，同时本研究结果也可为后续其他核电厂提供参考。
2021, 8(3): 89-94.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.013
摘要:
目的 随着清洁电力工业的发展，燃机电厂建设成为城市区域规划的重要内容。作为一个庞大的工业建筑群体，如何塑造其形象，使其作为一个大型景观群体出现，以生态、和谐、自然、环保的积极作用为周围环境增彩成为现今燃机电厂设计的新方向和必然趋势。 方法 在燃机电厂设计之初确定全厂建筑、环境进行景观化和生态化设计的目标，对各建筑进行整体性的景观化设计，并融入生态化设计理念。 结果 以华能东莞燃机电厂为依托工程，对全厂布局优化考虑、景观化优化设计理念进行分析，打造出一个建筑新颖、景色美观、环境清新、生态良好的现代化“花园式”电厂。 结论 所提实施路径可供后续同类电厂设计参考。
2021, 8(3): 95-103.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.014
摘要:
目的 随着城市的发展，电厂逐步由“外”向“内”发生变化，单一的建筑设计已无法满足处于城市中的电厂设计，以黄埔电厂为例，为同类型——城市型燃机电厂设计提供借鉴。 方法 通过分析、整合、利用，使多种不利因素转变为电厂去工业化的元素，丰富去工业化设计的内涵。 结果 文章分析了黄埔电厂在土地利用、建筑表皮、降噪和景观绿化等方面的具体设计理念及手法。 结论 黄埔电厂作为城市型燃机电厂，展现出的去工业化设计理念，延伸了现代工业建筑设计的范围，并提供了更多元化的设计手法。
2021, 8(3): 104-108.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.015
摘要:
目的 通过对广东某燃机项目热力系统加液氨和加氨水两种技术方案的技术经济比较，提出凝结水、给水的水质控制指标加液氨方式优于加氨水方式。加液氨可以提高热力系统设备及管道的耐腐蚀性，更有利于整套机组的安全稳定运行；液氨耗量少、运行费用较低，技术经济效益显著。 方法 为了确保液氨贮罐的安全运行并减少事故的发生，结合现行国家、地方法规和标准，提出了对液氨系统的安全设计及技术措施。 结果 总结了液氨系统安全设计的关键技术及主要创新点。 结论 研究成果可以对今后类似工程的设计起到借鉴作用。
2021, 8(3): 109-113.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.016
摘要:
目的 超超临界机组是国内发电主力机组，对水汽质量要求严格，文章提出水汽质量控制措施以防止热力系统产生结垢和腐蚀，保证机组安全经济运行。 方法 为控制超超临界机组水汽质量，应该选择恰当的除盐水生产工艺、可靠的凝结水精处理系统、采取给水加氧处理（OT）、设置合理的在线监测表计、选择合适的凝汽器管材及做好停炉保护。 结果 以上措施可以有效防止热力系统产生结垢和腐蚀，保证机组安全经济运行。 结论 超超临界参数机组水汽质量可参考《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》（GB/T 12145—2016），并推荐按期望值进行控制。
2021, 8(3): 114-121.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.017
摘要:
目的 珠海发电厂两台700 MW机组的DCS系统采用日本三菱的DIASYS Netmation分散控制系统，机组采用定-滑-定的变压运行方式。目前投用AGC方式下变负荷速率偏低、负荷精度控制性能较差，调频响应情况较差，汽压汽温等主要参数波动大，调节品质差，不利于机组的安全稳定运行。 方法 通过控制方式建模，结合试验数据，得出系统设计方向。在“先控系统”实时优化控制软件包的基础构架上，针对性设计基于先进控制技术的新型AGC控制、一次调频控制、机组协调控制（CCS）、主汽温及再热器温度控制方案、通过仿真系统的模拟试验，确定各控制回路的原始参数。 结果 该项目实施后，调频辅助服务外挂先控系统与主机DCS系统实现无扰切换，综合调频性能显著提高。 结论 采用外挂先进控制系统实现优化控制策略后，大大提高了机组AGC综合调频性能，达到了预期目标。采用外挂先进控制系统，机组负荷率大幅提高、调频响应时间及精度都得到了大幅提高，总体调频性能提升显著，为机组参与调频市场竞争打下了良好基础。
2021, 8(3): 122-130.
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.018
摘要:
目的 双馈风机（DFIG）的低电压穿越（LVRT）性能在一定程度上依赖于控制参数的优化，而目前对控制参数的优化基本都是离线模式，原因在于优化算法难以满足实时控制对计算速度的要求。 方法 基于深度神经网络（DNN）原理，提出基于“离线训练、在线计算”思路的低电压穿越实时优化控制方法。首先针对含DFIG电网在不同运行方式下发生的大量不同故障进行控制参数的离线优化并形成相应的LVRT优化控制策略，将不同的故障状态进行归类并形成成对的故障模式和参数表，从而构成深度神经网络的训练样本。 结果 电网故障瞬间可以将输入参数直接通过训练好的DNN网络迅速实现控制方案和最优参数的优选。 结论 基于PSCAD和Matlab的联合仿真结果论证了所提思想在优化效果和优化速度方面的优势，并说明了其实用性。
