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RSS2020年 第7卷 第1期
2020, 7(1): 1-7.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.001
摘要:
[目的] 传统塔式太阳能热发电效率较低，采用超临界CO2（sCO2）布雷顿循环集成太阳能发电可有效提高系统效率。 [方法] 采用联立方程法建立塔式太阳能集热发电（CSP）和sCO2布雷顿循环集成系统的非线性规划数学模型以辅助系统分析与优化。模型包含太阳能集热子系统、sCO2布雷顿循环以及高精度CO2状态方程的约束，无需调用外部CO2物性数据，可实现对集成系统任意数量的设计变量的同步优化。将模型应用于塔式CSP与sCO2简单回热布雷顿循环和再压缩布雷顿循环系统的案例研究，优化系统并分析设计变量对系统效率的影响。 [结果] 研究结果表明：集成再压缩循环系统最大热效率达29.4%，高于简单循环系统的24.9%。再压缩循环的最优透平入口温度为901 K、最优膨胀比约为3；简单循环的最优透平入口温度为826 K、最优膨胀比皆大于3.2。 [结论] 系统存在最优的透平入口温度，提高透平入口温度可提高系统效率，但过高的温度会导致系统效率下降；系统存在最优膨胀比，膨胀比对集成再压缩循环系统的热效率影响较小，但对集成简单循环系统效率的影响较大。
2020, 7(1): 8-20.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.002
摘要:
[目的] 海上漂浮式风机由于不受水深限制且便于运输安装等诸多优点，近年来在欧美日等发达国家得以快速发展。文章针对海上漂浮式风机关键技术和工程案例进行综述分析，以向国内相关研究和工程项目提供技术参考。 [方法] 首先介绍了海上漂浮式风机发展背景及基本类型，再进一步，分别介绍其稳性校核技术、系泊与动态海缆技术、水动力特性、气动力特性、一体化计算、模型试验研究、建造与安装技术、工程挑战与案例，最后对浮式风电市场与拓展运用做了相关总结。 [结果] 通过对海上漂浮式风机各关键技术进行梳理分析，理清了其技术研究现状与未来发展方向。 [结论] 文章综述了海上漂浮式风机各关键技术现状及相关工程运用案例，现阶段海上漂浮式风机依然面临不少技术挑战和行业发展困境，解决之道需从相关政策激励，技术攻关以及产业链的培育等，以多途径的方式降低浮式风电的工程造价成本，促进浮式风电产业进一步发展壮大。
2020, 7(1): 21-26.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.003
摘要:
[目的] 在节能降耗与区域综合能源受到广泛关注的背景下，为满足区域综合能源管控与服务需求，设计提出一套区域能源综合管控与服务管理系统架构方案，并进行实际应用。 [方法] 基于电、热、气、水等多种类型能源系统综合管控与服务的实际业务需求，结合大数据、云平台、物联网、移动互联、智慧城市等新技术新理念，设计提出一套主要包括能源监控、能源分析、能源管理、运维检修、交易结算、增值服务等应用的区域能源综合管控与服务管理系统。 [结果] 基本形成面向能源供给侧及需求侧的综合能源监控、管理与服务的完整业务，并以实际案例应用阐明该系统可满足企业级、园区级、区域级三类典型应用场景的综合能源管理与服务需求。 [结论] 所提方案经实践应用可有效支撑区域能源综合管控与服务业务开展。
2020, 7(1): 27-32.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.004
摘要:
[目的] 为了挖掘园区配网用户负荷大数据的潜在物理意义，从而为园区经营主体提供优化决策依据，对配网峰谷特性和潜力进行研究。 [方法] 基于对于分时电价划分方法的研究，应用模糊数学理论，利用隶属度函数、构建模糊相似矩阵，对具有移峰填谷潜力的用户负荷曲线进行峰平谷时段划分。 [结果] 经对比验证，划分结果与实际情况高度一致，证明此种方法的有效性，并在此基础上对园区配网的峰谷特性和移峰填谷潜力进行分析研究。 [结论] 研究结论对园区配网制定安全、经济、可靠的运行策略具有理论意义和实际价值。
2020, 7(1): 33-39.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.005
摘要:
[目的] 灌浆连接段被广泛应用于海上风机支撑结构与基础的连接，其力学性能对整个风机的可靠性至关重要。为了探寻对灌浆连接段合适的应力评价方法，文章进行了有限元模拟分析。 [方法] 通过建立数值模型来探究灌浆连接段在给定的压弯荷载下的应力分布情况，提出用名义平均应力和应力相关系数的概念来评价其总体应力水平，最后研究了各种参数对连接段力学性能的影响，并确定了在各参数变化条件下应力相关系数的范围。 [结果] 参数分析的结果显示剪力键的位置对灌浆连接段钢管的Mises应力和浆体的Tresca应力有较大的影响。并且钢管的厚度与最大应力具有负相关性。同时发现，灌浆层的最大Tresca应力仅对自身厚度的变化较为敏感，而对钢管厚度变化不敏感。最后，根据参数分析确定的应力相关系数在3到6之间。 [结论] 参数分析结果可以为灌浆连接段设计提供参考，而应力相关系数能够被应用于初步评估灌浆连接段在联合荷载作用下的力学性能。
2020, 7(1): 40-46.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.006
摘要:
[目的] 大直径单桩是海上风电最常用的基础形式之一，为了能够更加准确、快捷地预测海上大直径单桩的自沉深度，提前预警可能存在的施工安装风险，分别采用了基于设计参数的方法和基于CPT原位测试的方法进行分析计算并根据现场实际施工数据进行初步反分析。 [方法] 主要分析了基于桩基承载原理结合设计参数的计算方法、DNV推荐工法中的CPT经验公式以及形式更加简单的直接CPT方法。并讨论了计算结果与实际深度之间的关系，分析了计算结果与实际深度差异的原因。 [结果] 分析结果表明：基于设计参数的方法其理论架构更加清晰，但分析结果受参数取值的人为因素影响较大，而基于CPT方法其数据更加客观，但部分关键参数的取值仍然依靠现场经验。 [结论] 因此没有一种方法可以在任何条件下都能够准确预测单桩基础的自沉量，因为地层的水平变化、单桩下沉速度、施工步骤等都会对单桩自沉有影响。为了能够准确评估单桩自沉，保证顺利施工，实际项目中需采用多个方法综合对比，最终确定适合项目的施工方案。
2020, 7(1): 47-52.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.007
摘要:
[目的] 对海上风电场的人员、船舶进行管理、指挥、调度，是海上风电领域的新课题。建立了国内首个海上风电场智能船舶调度及人员管理系统。 [方法] 主要包括（1）高效指挥调度方式：基于海事高频VHF的船用对讲系统，用以实现稳定的对讲通信；利用AIS接收机和海事电台，可获取周围船只的信息和地理位置，并同时对进入警戒区域的船只进行记录的存档和对讲驱赶；人员落水后陆上项目部指挥中心会得到报警信号并获取落水人员的位置；（2）海域实时监测系统：通过一台远红外热成像摄像机，用于远程监控海上风电场的情况；同时，通过测风塔上的两台摄像机、气象传感器，用来监控海上风电场附近的海域状况和浪涌情况；（3）精准气象预测系统：海洋气象预报可对现场环境的风速、风浪、浪涌等进行一周的预报，并可对台风进行跟踪预报。 [结果] 结果表明：方案可靠，能有效对海上风电场人员和船只进行管理，降低建设运维成本。 [结论] 智能船舶调度及人员管理系统，对海上风电场的生产安全管理和运维效率的提升，起到重要的作用。
2020, 7(1): 53-58.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.008
摘要:
[目的] 海上风电工程建设方兴未艾，但目前尚无较好的规程规范作为勘探方法的选择依据，以探讨海上风电工程勘察各阶段勘探方法选择。 [方法] 通过对近年来我国海上风电工程勘察实践的归纳，其中勘察的阶段目的与任务、场地地质条件特点两个因素对勘探方法的影响最具共性，更适合进行归纳。通过对勘察阶段划分及场区覆盖层分类选取适合的勘探方法。 [结果] 对目前我国海上风电工程勘察阶段划分、场区覆盖层分类及勘探平台的选择进行探讨，并根据各种影响因素对勘探方法选用的影响，对各勘察阶段适用的勘探方法做出切合实际的建议。 [结论] 所提建议适合我国海上风电工程勘察目前实际情况，可为海上风电工程勘察各阶段勘探方法选择提供指导。
2020, 7(1): 59-64.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.009
摘要:
[目的] 在复杂地形进行风电机组建设时，机位点周围易形成高边坡地形，改变了风资源分布特征，影响机组发电量和安全性能，文章旨在研究高边坡地形的影响因素和预防其对机组的危害。 [方法] 基于STAR-CCM+软件平台对实际风电场机组高边坡地形进行了数值模拟，分析了立机位置选择、坡度、开挖深度等因素对机位处风资源参数的影响。 [结果] 结果表明：高边坡改变了原地形风的加速效应，产生大幅度的流体分离。当高边坡位于机组上风向时，机组下叶尖易产生较大的风切变，湍流强度超标，而高边坡在机组下风向时，机位处风资源参数则正常；高边坡的坡度大小对坡前立机风参数无显著影响；当下叶尖高度低于边坡高度时，机组位置下叶尖风速很小，切变值易超标。 [结论] 分析结果可为高边坡地形机组施工平台设计和塔筒高度选择提供参考。
2020, 7(1): 65-69.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.010
摘要:
[目的] 以火电厂脱硫脱硝尾液模拟废水为底物，观察研究硫化物推动短程硝化反硝化颗粒污泥对废水处理效果及颗粒污泥变化规律。 [方法] 通过改变反应器供氧条件，在低氧条件下利用脱硫脱硝尾液中高浓度的盐度和硫酸根实现短程硝化过程，厌氧条件下利用硫化物作为电子供体推动自养反硝化实现一体化脱氮。 [结果] 反应器在适应阶段颗粒污泥出现部分轻微破裂，颗粒化程度下降。随着实验进行，处理效率逐步上升，污泥颗粒化程度恢复，在HRT为10 h条件下，可稳定实现90%的总氮去除率。 [结论] 颗粒污泥能够在较短时间内适应脱硫脱硝尾液，能较好应对复杂进水环境并取得较好的处理效果。
2020, 7(1): 70-75.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.011
摘要:
[目的] 火电机组深调峰工况运行“虚假水位”现象严重影响机组安全运行，准确预测虚假水位出现时刻和幅度能够优化控制系统设计。 [方法] 研究思路为：将实际水位看作真实水位和虚假水位两部分的叠加，先根据能量平衡和物质平衡建立汽包水位模型计算出真实水位，再用实际水位减真实水位得到虚假水位，然后利用小波分析燃料量、汽包压力等信号与虚假水位信号在不同时间空间尺度下的相关性。 [结果] 通过对某600 MW机组深调峰负荷段运行数据进行分析，发现通过机理建模有效消除了给水流量和蒸汽流量对虚假水位信号波动的影响；在0.062 5 Hz至0.125 Hz频段，燃料量和汽包压力分别与虚假水位信号呈强相关性。 [结论] 可以辅助判断虚假水位的产生及其波动幅度。
2020, 7(1): 76-83.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.012
摘要:
[目的] 散裂靶为次临界反应堆重要组成部分，为了得到符合要求的靶内结构，通过对现有的几种散列靶的流道进行扫描，结合各种靶型的优点，设计一种适当的散裂靶结构。 [方法] 通过CFD软件扫描流场，进行热工分析；MCNPX用于散裂靶物理分析。为验证计算思路和方法，重复文献中工作，并把计算结果与文献中结果做对比，二者符合良好。 [结果] 对设计的散列靶进行热工水力分析，得出在靶窗厚度不变的情况下，不同进口速度、不同束斑直径、不同束流强度下的结果；计算束斑直径不变情况下，不同靶窗厚度对应的允许的束流强度；把符合散裂靶热工设计要求并有充分裕量的工况进行整理。推导出电流密度随半球型角度变化的公式，得出不同靶窗厚度下的最大允许电流密度。 [结论] 研究成果对铅铋散裂靶的初步设计有重要意义。
2020, 7(1): 84-89.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.013
摘要:
[目的] 重要厂用水系统负责向核岛提供冷却水源，并把热量带到最终热阱，实行物项分级有助于力求经济的前提下实现安全功能最优。 [方法] SSG-30方法是按照物项所承担安全功能的重要性以及失效后果的严重程度进行分级，依据系统流程对物项的安全功能进行分解，同一系统的不同功能可以采用不同的安全分类和分级，同一功能的不同设备可以采用不同的安全分级，同一设备的不同部件可以进一步分级，可以采用功能冗余的方法满足单一故障准则。 [结果] 分级结果可以用来复核系统功能，如安全级部件必须满足抗震要求并配置应急电源后方可投入运行。不能依据既有压水堆设计中成熟的“工程经验”来降低物项的安全等级。 [结论] 运用功能分解进行物项分级的方法可为其他项目设计提供参考。
2020, 7(1): 90-94.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.014
摘要:
[目的] 广东沿海太阳辐照资源丰富，为了利用好光资源，开发建设光伏电站，就必须研究光伏电站的重要结构物——光伏组件支架系统的抗台风设计。支架系统的设计参数选择对于工程的安全性、经济性均影响非常大。 [方法] 将以广东沿海某光伏电站为例，从台风荷载参数取值，结构体型系数，构造措施等方面，结合有限元软件数值模拟及台风灾害后评估，介绍光伏电站支架系统结构抗台风设计的要点及实践经验。 [结果] 项目建成后，先后经历了“天鸽”（17级）、“山竹”（14级）台风正面吹袭考验，在经历台风后，整个光伏区阵列受损较小。 [结论] 项目建成后，遭遇几次超过12级以上的台风正面吹袭，并未造成严重损失，支架系统结构设计是比较成功的，设计理念和方法得到了印证，可为实际应用提供指导。
2020, 7(1): 95-100.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.015
摘要:
[目的] 支持能源消费革命的城市—园区双级“互联网+”项目（简称“互联网+”项目）成功试点了多电压等级多端柔性直流配电网技术。 [方法] 介绍了“互联网+”项目的整体系统设计方案，描述了采用可故障自清除的IGCT器件交叉箝位MMC的鸡山I换流站及采用半桥拓扑MMC和直流断路器的鸡山II、唐家换流站的原理，介绍了相同换流容量的鸡山I、鸡山II换流站的平面布置，对比了其占地和造价。 [结果] 分析可知：鸡山I、鸡山II换流站均可满足功能要求，鸡山I换流站占地、设备造价略占优势。 [结论] 作为“互联网+”项目的重要组成部分，鸡山I、鸡山II、唐家换流站的实施，成功试验了具有故障自清除能力的IGCT换流阀和半桥结构IGBT换流阀，成功试验了不同原理的直流断路器，是中低压柔性直流设备标准化的重要依据。
2020, 7(1): 101-106.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.016
摘要:
[目的] 现有交直流相互影响相关研究主要采用理论分析或数字仿真等方法就某些方面开展研究，缺乏从全局角度进行全面系统性总结分析，不利于全面分析与整体把握交直流相互影响基本过程与关键环节。 [方法] 在梳理总结大量成果基础上，建立了多直流馈入受端电网交直流相互影响问题总体分析框架；分析了直流换相失败发生、发展、恢复和直流闭锁全过程及相关环节典型参数，研究了交直流相互影响内涵及交直流相互影响途径，总结了常用分析方法及工程实用判据。 [结果] 提炼了交直流相互影响基本过程与核心问题，首次以图示方式提出了多直流馈入受端电网交直流相互影响问题分析总体思路与全景框架。 [结论] 为相关人士进一步深入研究交直流相互影响问题提供了参考借鉴。
2020, 7(1): 107-112.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.017
摘要:
[目的] 优化设备选型，是实现换流站集约式布置的基础，是建设绿色换流站的重要组成部分。 [方法] 以常规典型换流站为模型，结合当前国内外换流站主设备的生产能力和新型设备的研发情况，对不同配电装置区域的设备特性进行分析。 [结果] 提出了集约式换流站的建设理念，对不同配电装置区域的设备布置提出建议。 [结论] 所提理念和建议为后续不断优化换流站设计、打造绿色低碳的集约式换流站提供参考。
2020, 7(1): 113-117.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.018
摘要:
[目的] 静止同步补偿器（STATCOM）是迄今为止性能最优越的静止无功补偿设备，文章从工程应用的角度出发，开展STATCOM方案设计与关键设备选型相关研究。 [方法] 从容量、效率、可靠性、体积、成本等多个维度总结归纳了目前大容量STATCOM五种实现方案优缺点。 [结果] 以35 kV ± 200 MVA链式STATCOM为例，提出了STATCOM开关器件选型原则。 [结论] 所提原则可作为设计、研制大容量STATCOM的参考。
2020, 7(1): 118-123.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.019
摘要:
[目的] 为解决重载的220 kV输电线路损耗较大的问题。 [方法] 基于现今大截面导线技术与新材料的发展，提出了在重载的220 kV输电线路采用新型单根大截面导线以取代常规双分裂的导线型式的技术构想。重载的220 kV输电线路采用新型单根大截面节能导线，可以极大的节省电能损耗，降低年费用。 [结果] 以输送容量较高的塔峰-临武220 kV新建线路工程为例，对比分析了新型大截面单导线与常规双分裂导线在电气、机械特性等方面的技术差异，并采用年费用法评价了经济性。 [结论] 计算结果论证了在重载线路采用新型大截面单导线取代双分裂导线的技术方案的可行性，为大截面导线的推广应用提供了参考。
2020, 7(1): 124-127.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.020
摘要:
[目的] 为解决某220 kV线路增容问题，在工程设计阶段，对常规导线和多种耐热导线进行综合比选。 [方法] 分析了要求输送容量下各型导线的最高运行温度；对比了机械荷载和导线弧垂变化对杆塔基础的影响；计算了不同导线的电能损耗；分析对比了施工运维和建设难度；从一次性投资和年费用上进行经济分析。 [结果] 结果显示：在满足输送容量和导线允许温度的情况下，常规导线方案需全线拆除并新建杆塔和基础；各型耐热导线弧垂和荷载均满足原线路设计条件；常规导线和绞合型碳纤维复合芯软型铝绞线的年费用较低,运维相对便利。 [结论] 绞合型碳纤维复合芯软型铝绞线综合性能较优，适用于利用已有线路杆塔实现线路增容的场合，尤其是在城区或近郊等新建杆塔较为困难的地方。
2020, 7(1): 128-132.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.021
摘要:
[目的] 为了对快速发展的海上风电项目进行有效地安全管理，从施工的各个环节对海上风电全过程的安全风险和管理要点进行了梳理，提出了应对措施。 [方法] 通过我国首个以总承包模式建设的某海上风电项目实施过程中安全管理为依托，针对性地分析海上风电前期勘察、风机和升压站吊装、海缆敷设、调试等过程中的风险点，有效借鉴船舶和海洋工程中的相关国家标准和行业规范，以EPC总承包方的视角做出了全面的分析和总结，并对南海范围的海况特点、防台措施进行了重点关注。 [结果] 总结的安全管理思路为海上风电这一危险性较大的工程项目安全管理提供了实际范例和经验，也为海上风电项目安全管理的国家和行业标准的顶层设计提供了支撑。 [结论] 研究成果将会有力地促进南海范围内的风电资源开发。
2020, 7(1): 133-139.
DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2020.01.022
摘要:
[目的] 含多种绿色能源的虚拟电厂研究正在成为智能电网研究和试点的热点，但如何优化调度，激励参与资源的积极性和可持续性，同时实现系统的补贴成本最小，是虚拟电厂定价机制的难点。 [方法] 基于用户柔性负荷，电动汽车，储能，分布式电源四类资源参与虚拟电厂调度开展参与方式和参与成本的分析，根据资源和商业模式差异单独设定成本模型；通过测算不同资源的实际参与边际成本，采用类似现货市场出清的方式，依据系统调整负荷需求，进行可调资源的排序，最终确定补贴价格的上限。 [结果] 利用该定价机制，从经济角度实现对电力经济价值较低、响应潜力大的用户优先进行调度，实现电力资源的合理分配，保证参与资源的成本得到补贴的同时系统补偿成本最小。 [结论] 基于实际算例测算，证明文章定价机制及方法准确有效，可为未来虚拟电厂的补贴政策提供支持。
