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2021年  第8卷  第4期

封面目次
《南方能源建设》2021年第4期封面目次
2021, 8(4)
摘要:
氢能技术
氢储能用于核电调峰经济性研究
高啸天, 郑可昕, 蔡春荣, 范永春, 匡俊
2021, 8(4): 1-8. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.04.001
摘要:
    目的   以光伏、风电为代表的可再生能源装机占比的提高和煤电比例的不断降低使得电网对于优质调节资源的需求不断增加,也给核电调峰带来新的压力。通过系统升级改善核电调峰能力,从而提高核燃料利用效率、系统安全性和经济性是亟待解决的重点问题。    方法   调研了氢能的制备、储运及利用现状,探究了适合用于核电调峰的氢储能技术路线,并以某核电站现有运行情况为例,分析了不同氢能利用技术路线的经济效益。    结果   利用富余核电制氢能够提高核电利用效率,并具有较好的经济效益应用潜力。    结论   随着技术的进步和设备成本的降低,利用富余核电开展氢气制备,不仅能够提高核电机组的利用效率获得更好的经济效益,还有助于氢能产业的发展。作为高能量密度的绿色能源,氢能在节能减排中起到极为重要的作用,将助力碳中和目标的实现。
氢能产业链及氢能发电利用技术现状及展望
姚若军, 高啸天
2021, 8(4): 9-15. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.04.002
摘要:
  目的  随着“碳达峰、碳中和”目标的提出和能源改革的日益深入,氢能作为重要的工业原料和能源燃料在近年来得到广泛关注并进入快速发展时期。氢能产业链主要包含氢气的制备、储存、运输、利用等环节,涉及众多产业交叉融合与技术创新,文章旨在梳理氢能产业链现状并分析各节点面临的挑战,为今后的氢能产业发展提供建议。  方法  对现有氢能产业链各节点涉及的技术现状开展调研,分析其面临的问题与挑战,并提出相应建议。  结果  研究发现:虽然我国在氢能产业所涉及的各方面均有一定技术储备及产业布局,但仍然面临较多的技术短板有待突破。其中,碱性电解水技术、高压储氢技术、天然气管道掺氢输送技术等已经初步具备应用条件,适合开展示范项目。而低温液氢技术、质子交换膜制氢和燃料电池技术、固体氧化物制氢和燃料电池技术仍存在部分难题,有待进一步突破。同时,我国的掺氢燃机发展较为落后,与国际先进水平存在较大差异。  结论  因此,氢能作为战略能源,其开发利用有助于促进我国能源与产业的绿色转型,但仍然面临诸多问题,需要合理布局,避免重复建设和低端技术的引进,才能保持氢能产业的又好又快发展。
海上风电
海上风机塔架和单桩一体化试验设计方法
周昳鸣, 闫姝, 姚中原
2021, 8(4): 16-25. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.04.003
摘要:
  目的  国内海上风电项目的业主在招主机标时,对风机厂商提供的基础顶载荷和塔架质量提出要求,在招设计标时很少对设计院提供的基础质量提出要求;详细设计阶段时风机厂商和设计院分别对塔架和基础进行设计,因此通常难以得到塔架和基础总质量最小的全局最优设计。  方法  提出了海上风机塔架和单桩一体化试验设计方法,通过对某海上风电项目进行试验设计得到多个不同塔架构型、塔底和单桩直径的设计方案,并通过载荷计算、塔架和单桩设计迭代优化得到相应的基础顶载荷、塔架质量和单桩质量等结果。  结果  研究表明:基础顶载荷或塔架质量最小的方案不是塔架和单桩总质量最小的方案。通过试验设计方法可以给出单桩和塔架总质量最小的最优设计。  结论  研究成果表明,在设计中采用一体化试验设计方法寻找塔架和单桩总质量最小的全局最优设计是降低海上风电度电成本的有效方法。业主将制定塔架和基础总造价最小的招标规则,要求采用一体化试验设计方案找到全局最优设计。
海上风力发电复合筒型基础拖航稳性研究
倪道俊, 肖瑶瑶
2021, 8(4): 26-31. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.04.004
摘要:
  目的  海上风力发电复合筒型基础作为一步式运输安装技术的基础,已经广泛用于海上风电的发展。文章主要研究内容为保证复合筒型基础在施工过程中的稳定性。  方法  通过一步式运输安装船运输现场实验,对江苏响水25#风电整机施工过程中塔筒、叶片吊装以及拖航过程进行实时监测。  结果  结果显示,塔筒、叶片吊装过程中复合筒型基础倾角较小;拖航过程中船筒间相互作用力、横纵摇角以及筒内液封高度均满足要求。  结论  表明塔筒、叶片吊装过程中,复合筒型基础具有良好的稳定性;拖航过程中,运输船与复合筒型基础紧密贴合,能保证运输过程中整体结构的稳定;并且复合筒型基础在拖航过程中能够提供稳定的浮力。
集约式海上换流站电气应用技术研究
刘生
2021, 8(4): 32-36. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.04.005
摘要:
  目的  深远海大规模海上风电送出会选用大容量风机和66 kV集电系统,风机具备直接接入海上换流站的条件,从而可以取消海上升压站,实现集约式设计。针对集约式海上换流站需要关注的电气关键技术点开展初步研究。  方法  在现有海上风电柔性直流输电技术的基础上,通过研究集约式海上换流站的主回路拓扑结构、核心电气设备选择和平台布置方案优化,对电气关键技术点给出了切实可行的技术方案。  结果  随着海上风电66 kV集电系统的逐渐普及,集约式海上风电柔直送出将成为以后的主流设计方案。针对集约式海上换流站的电气关键技术点给出了具有指导意义的研究结论。  结论  集约式海上换流站相比传统海上换流站具有明显的技术优势,形成的研究结论可以为后续深远海大规模海上风电送出项目的方案设计和实施提供技术支持,具有很好的示范应用前景。
海上风电勘察中确定土体抗剪强度的实用方法
李忠信, 孙枭雄, 刘东华, 贾鈜崴, 孙伟
2021, 8(4): 37-42. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.04.006
摘要:
  目的  在相对缺少可靠试验数据的情况下,为了能够更加准确、可靠地确定岩土参数,基于国内外工程经验以及相关研究成果,提出了基于静力触探试验(CPT)和标准贯入试验数据得到粘土不排水抗剪强度和砂土内摩擦角的实用方法。  方法  首先介绍了根据CPT四个基本数据进行快速分层的方法,旨在利用通用数据划分出砂土层和粘土层。然后介绍了根据CPT参数推算计算粘土不排水抗剪强度经验系数Nkt的方法。最后介绍了综合考虑CPT和标贯数据,根据经验方法推算砂土内摩擦角的方法。  结果  根据CPT参数估算的方法,得到的粘土不排水抗剪强度与室内试验结果对照结果较好,同时该方法可以得到粘土不排水抗剪强度的剖面。CPT和标贯联合方法能够相对可靠地测算砂土内摩擦角,弥补了由于海上勘察较难取得砂土样品所带来的试验数据的缺失。  结论  所论述的方法可以在现有的海上勘察手段较为有限、勘察资源比较紧张的情况下,为确定岩土的强度设计值提供更多更可靠的参考依据。
陆上风电
上风向山头对风电机组的安全性影响研究
牛亚路, 李岩, 王印
2021, 8(4): 43-49. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.04.007
摘要:
  目的  由于生态保护和风场边界等条件的限制,有些机位点的主风向方向存在明显山头障碍物遮挡,影响了机组的发电量和安全性能,文章旨在研究减小山头对机组影响的方法。  方法  基于STAR-CCM+软件平台对主风向上有山头遮挡的机位点附近地形进行了数值模拟,分析了扇区管理、提高轮毂高度、地形修整等方法对机组的安全影响。  结果  结果表明:扇区管理、提高轮毂高度和地形修整都能改善风机的安全性。但在该项目中,采用双平台的地形修整的方法对改善风机安全性更加有效。  结论  分析结果可为如何降低来风方向的山头对风机的影响提供方法参考。
新型电力系统
考虑CVaR的机组组合和多场景备用决策联合优化
李建钊, 谢敏, 李舒佳, 林盛振, 黄彬彬
2021, 8(4): 50-65. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.04.008
摘要:
  目的  为提高可再生能源消纳水平以及衡量其出力不确定性带来的风险,该文以特性各异电源互补协调调度作为提升系统运行经济性和促进可再生能源消纳的手段,并针对系统内可再生出力和负荷的波动性,引入条件风险价值(conditional value-at-risk,CVaR)理论,量化其不确定性对系统调度运行时产生的风险。  方法  利用多场景技术模拟系统不确定性,建立考虑条件风险价值(CVaR)的机组组合和多场景备用决策联合优化模型,将风险水平限制在可接受的前提下,追求系统运行成本最小。最后在通用代数建模系统(the general algebraic modeling system, GAMS)平台上编程,并调用混合整数线性规划CPLEX求解器进行求解。  结果  仿真计算表明,不同类型电源的机组组合和备用决策能有效提高系统运行经济性、可靠性和可再生能源消纳水平。  结论  基于改进IEEE 24和某省实际电网的算例分析验证了所提模型和方法的合理性和有效性。
火力发电
双机回热系统小汽机仪控设计及控制策略研究
林侃, 梁石, 刘宇穗, 王晓雄
2021, 8(4): 66-72. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.04.009
摘要:
  目的  双机回热系统可以提升机组的能级效率,如何设计双机回热系统的控制策略并确保其安全、经济、有效一直是我们关注的重点问题。  方法  针对双机回热系统的功能要求,设计了相应的双机回热系统的仪表测点布置方案,并系统性地提出了双机回热小机的启动、转速控制、系统保护及背压控制的策略。  结果  该双机回热控制策略已在超超临界1 000 MW机组中成功应用,可使双机回热控制系统在满足给水转速控制的同时,也满足双机回热小机的抽汽、排汽,溢流等协调控制要求,以确保系统稳定、可靠、经济运行。  结论  所提出的控制策略,对后续双机回热系统的控制策略研究具有参考借鉴意义。
燃机电厂机械通风冷却塔群噪声治理方案研究
曾少雁, 吕小兰, 吕春玲, 罗海中
2021, 8(4): 73-78. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.04.010
摘要:
  目的  随着人们环保意识的提高,燃机电厂降噪成为燃机项目环保关注的重要内容。冷却塔群作为燃机电厂一个庞大的工业建筑群体,如何降低其噪声,减少其对厂内及厂外环境的影响,成为现今燃机电厂环保降噪设计的重点。  方法  分析了冷却塔噪声特点,以东莞某燃机电厂冷却塔群布置为例,采用SoundPLAN噪声模拟软件对冷却塔群进行了建模。  结果  根据模拟结果,分析了冷却塔群不同降噪方案的降噪效果,提出各降噪方案的优缺点。  结论  所提冷却塔群降噪方案可供后续同类电厂设计参考。
欧洲管件标准与中国管件标准对比研究
白建基, 王芳, 邓成刚
2021, 8(4): 79-84. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.04.011
摘要:
  目的  为了满足近期欧洲电站工程建设需要,亟需了解电站工程中欧洲管道及管件标准的要求。  方法  针对管件,将欧洲管件标准与国内管件标准相应条款逐一对比。  结果  经过对比,获得了欧洲管件标准与国内管件标准的差异:欧标管件在行业使用范围、管材使用范围上更全面;欧标管件的尺寸偏差、焊接端壁厚偏差、形位偏差,总体比国标要求严格;欧洲管件强度计算标准保守一些,更偏于安全;欧洲管件在管件端部坡口、通流面积、弯头弯曲半径等方面相对国标管件有其特点;另外,进入欧洲市场的管件需要遵守欧盟行政指令PED指令。  结论  通过上述标准差异,基本掌握了欧标管件标准的基本要求,可为电站工程欧标管件实际应用提供指导。
电网技术
二次设备集中安防运维及主动感知和诊断预警关键技术的研究
巫聪云, 刘斌, 沈梓正, 颜丽, 廖晓春
2021, 8(4): 85-94. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.04.012
摘要:
  目的  针对当前电力监控系统安防要求持续更新的难题和安防整改现场作业效率低下、效果不可控的问题,以及部分二次设备无有效整改方案而大面积脱网运行的现状,研究了二次设备集中安防运维及主动感知和诊断预警关键技术。  方法  变电站内统一部署合规并网装置,利用基于深度信念网络的多类支持向量机入侵检测和基于自适应概率标记的IP反向追踪技术筛选录波数据、主动感知和追溯诊断入侵威胁,采用基于威胁和对抗分析相结合的风险预警和综合评估技术进行影响评估和等级评定,利用现有的录波主站系统拓展安防运维管理业务,形成集中运维管理的模式。  结果  实践结果表明,该方法可实现变电站二次设备安防体系集中管理和运维效率大幅提升的目标。  结论  结合广西电网运行案例,证明了该方法在解决二次设备现场安防整改问题中的有效性和可行性。
基于区间建模的新能源电网无功优化策略
王中夫
2021, 8(4): 95-106. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.04.013
摘要:
  目的  新能源发电具有间歇性和随机性,其功率为不确定性数据,会造成电网电压和频率的变化,对电力系统安全运行构成威胁。为保证大规模新能源并网后电网电压的安全,考虑新能源发电波动不确定性,提出一种基于区间建模的新能源电网无功优化策略。  方法  该策略采用区间数描述无功优化模型中的不确定参数,进而建立区间无功优化模型,采用基于优化场景的区间潮流算法求解区间潮流方程,获取状态变量区间,确定控制变量的可行性,在此基础上采用改进的粒子群优化算法求解区间无功优化模型,在粒子群算法中加入局部搜索环节和离散变量交叉处理操作以提高算法寻优能力。为了验证所提方法的有效性和优越性,分别采用IEEE 14节点和IEEE 30节点算例进行仿真计算,与自适应遗传算法和普通粒子群算法进行对比分析。  结果  仿真结果表明:与自适应遗传算法和普通粒子群算法相比,采用改进粒子群的区间无功优化策略具有更快的收敛速度,更强的寻优能力,并且可有效处理模型中离散变量。  结论  所提策略可有效解决区间无功优化问题,能保障大规模新能源并网后电网电压的运行安全。
基于微服务的“互联网+”智慧能源服务平台设计与实现
胡健坤, 陈志坚
2021, 8(4): 107-114. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.04.014
摘要:
  目的  面对“互联网+”智慧能源发展的机遇与挑战,众多能源企业都在探索转型,打造繁荣的能源生态圈,其中一项重要手段是运用互联网思维和云大物智移链等技术,构建开放共享、敏捷灵活的能源服务平台。  方法  针对能源服务平台扩展快、业务多变、可靠性要求高等特点,分析了传统单体式架构的不适应性,并提出应用互联网行业流行的微服务技术进行平台构建,阐述了一种基于微服务的“互联网+”智慧能源服务平台设计和实现的技术方法及要点。  结果  作者基于该方法构建了“互联网+”智慧能源服务平台,在此基础上建设了多个面向不同用户的能源互联网应用,实现了业务微服务的动态扩展。  结论  实践和测试结果表明基于微服务搭建的“互联网+”智慧能源服务平台具有良好的扩展性、可靠性以及部署的灵活性,可以支撑“互联网+”智慧能源业务应用的快速发展。
基于广域连接的广东地区接地极连接方案研究
高嘉, 郑智慧, 熊纽, 简翔浩, 陈硕
2021, 8(4): 115-122. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.04.015
摘要:
  目的  为解决高压直流输电工程中接地极在广东地区选址困难问题,研究将现有接地极连接组成广域接地极供未来直流工程接入,减少对极址周围电气设施、地下金属管道设施的影响。  方法  分析了现有接地极作为子接地极组成广域接地极的可行性,提出几种典型的广域接地极应用场景,并进行了各子接地极的自然分流计算、均流计算和多回直流同时运行工况计算。  结果  广域接地极能降低粤东极址的设计要求,缓解鱼龙岭接地极对油气管道和周边电力系统的影响,具有实施的可行性。但在不增加均流电阻的情况下,效益仍不明显。  结论  该研究为通过采用广域接地极,降低新建接地的难度提供思路和方法。
基于CFD模拟的某柔直换流站户内启动回路场自然通风方案研究
池代波, 肖国锋
2021, 8(4): 123-129. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.04.016
摘要:
  目的  电网工程采用全户内紧凑型布置是当前国内城市电网建设大力发展形势下的必然趋势。如何将室内设备产生的大量热量散发出去,且减少对周围环境产生不利影响,是一项值得深入研究的课题。自然通风作为经济高效、无噪声产生的通风方案应优先考虑采用。为研究不同气楼方案对户内启动回路场自然通风的影响,在其他条件不变的情况下,通过改变气楼位置及形式,对广州市某直换流站工程户内启动回路场的散热效果进行对比分析。  方法  采用CFD数值模拟方法,针对流线型通风器和薄型通风器工况,模拟了厂房内气流的温度场和速度场。  结果  模拟结果显示,采用自然通风方案可行。且流线型气楼相比于薄型气楼,增大了气楼的有效通风面积,优化了室内空气流场,可将户内直流场内部环境温度多降低约2 ℃,可在相同环境温度下达到更好的整体降温效果。  结论  验证了自然通风散热方案在户内直流场启动回路通风系统应用的可行性,表明流线型气楼通风散热的效果在特定环境中要优于薄型气楼,可为以后类似直换流站工程的通风散热方案选择及气楼优选提供参考和依据。
非开挖水平定向钻群管穿越回拖力研究
曹波, 黄龙湘, 罗彦
2021, 8(4): 130-134. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.04.017
摘要:
  目的  目前非开挖水平定向钻广泛应用于电力电缆线路工程穿越天然或人工的障碍物,工程应用中在需要一次成孔后敷设多根电缆保护管,文章定义为群管回拖穿越。群管穿越以其优异的经济及环保优势在工程中大量应用,但目前规范只给出了塑料管单管回拖力的计算方法。文章旨在研究电力电缆线路工程中群管一次回拖的回拖力计算方法。  方法  以珠三角某220 kV电缆线路工程为依托,该工程在同一地点采用非开挖水平定向钻两次穿越国家一级水道,穿越地层大部分为可塑粘土层,工程实施前采用塑料管单管回拖力计算方法进行理论计算,实施过程中现场实测回拖力变化情况,获得回拖力变化曲线。  结果  理论计算与实测结果对比分析表明:在可塑粘土地层条件下,实测群管回拖力是相同重量与包络径单管规范计算回拖力的4~6倍。管材直线回拖对于减小回拖力及实施风险非常关键。  结论  非开挖水平定向钻穿越工程中群管回拖的概念及回拖力计算参考值,为以后类似工程穿越设计,施工提供参考。
电力市场
可再生能源等比补贴系数及投资估值模型研究
丰文先, 任畅翔, 孙倩, 江周明, 黄俊惠
2021, 8(4): 135-141. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.04.018
摘要:
  目的  随着我国“碳中和、碳达峰”目标的提出,可再生能源发电企业面临着快速扩大装机规模,大力发展投资并购的诉求,在我国存量补贴资金缺口逐步增大的背景下,如何确定可再生能源项目的补贴收入,并采用合理方法对项目估值,一直是并购决策的难点。  方法  重点关注了2020年发布的补贴新政,测算了可再生能源存量补贴的兑付系数,基于多情景假设补贴现金流入的规模及时间。  结果  通过等比补贴系数测算及投资估值模型,明确了我国补贴缺口的收口时间及各年度的等比补贴系数,并基于可再生能源项目特点,研究选定最佳估值方法。  结论  通过估值模型对部分地区的海上风电和陆上风电项目进行了估值,为企业投资及并购提供了重要决策支撑。
总目次
《南方能源建设》第8卷(2021年第1—4期)总目次
2021, 8(4): 142-147.
摘要: