具备黑启动和构网能力的远海风电经DRU-MMC送出方案

由于具有成本低、体积重量小和可靠性高等特点,送端采用二极管整流器(DRU)、受端采用模块化多电平换流器(MMC)的送出方案在远海风电送出领域备受关注。鉴于DRU不能构建交流电网且无法倒送有功功率,文中提出一种具备黑启动和构网能力的远海风电经DRU-MMC送出方案。所提方案在DRU-MMC送出技术的基础上增加了常规小容量电压源型辅助换流器、耗能单元和必要的快速开关,通过直流海缆复用和快速开关倒闸重构拓扑,分别构建黑启动电源低压回路和风电传输高压回路,实现黑启动和功率传输2种工况在线切换;提出辅助换流器在不同运行阶段的构网控制策略,解决海上交流电网构建、DRU无功补偿和谐波抑制等问题,消除DRU-MMC送出方案对风电场类型的限制。最后,通过经济性分析和算例仿真,验证了所提方案的优越性和有效性。

海南岛土地覆盖变化对海风锋结构演变影响的数值模拟

本文利用WRF-Noah陆气耦合中尺度模式,针对海南岛一次典型的海风锋事件进行了高分辨率的数值模拟,研究了海南岛土地覆盖(下垫面)变化对海风锋结构演变的影响及其机制。结果表明,海南岛土地覆盖变化对海风锋的作用是通过多种地表和植被属性的综合影响决定的。森林化试验中动力和热力作用分别抑制和促进海风锋的发展,对海风锋的影响是两者共同作用的结果;反照率的减小引起净辐射的增大,从而使感热通量小幅增加,使低层大气增温而增加海陆温度梯度,这在一定程度上增强了海风驱动力,但地表粗糙度的增大减弱了海风风速,进一步减弱了海风锋传播距离和上升速度。然而,由于海南岛森林覆盖面积较大,导致森林化试验与控制试验中海风锋的整体差异较小。相比之下,荒漠化试验中热力和动力作用均有利于海风锋的发展;反照率的增大和叶面积指数的降低,改变了地表能量分配,造成潜热通量显著减小,感热通量先减少后增大,对低层大气的增温效应非常明显,从而加大了海陆温度梯度。另一方面,地表粗糙度显著减小,下垫面对海风的阻挡作用减弱,海风风速增大。因此,荒漠化试验海风锋传播距离、上升速度以及海风厚度都显著增大。

海南岛沿海城镇化对海风锋推进影响的数值模拟

本文利用中尺度模式WRF-ARW(Weather Research and Forecasting Model-Advanced Research WRF)(Version 4.0)对海南岛不同天气条件下的典型海风锋个例进行了高分辨率数值模拟,通过设计局地城镇化的敏感性试验,重点分析了海南岛沿海城镇化对海风锋推进的影响及其可能机制。研究结果表明:海南岛沿海城镇化造成的海风锋结构差异是热力作用和动力作用共同影响的结果;城镇下垫面的摩擦效应与城市热岛的增强阻碍海风向内陆推进,减弱了海风锋途经地区的降温增湿效应,造成海风锋位置相对滞后;而城镇化所引起的高海陆热力差异增强了海风风速及海风辐合,同时导致海风锋前的垂直上升气流和海风环流厚度也明显增强。海风锋发展不同时期,城镇化对海风锋的推进影响有所不同。海风锋发展初期,海陆热力差异引起的推动作用与摩擦效应的阻碍作用相抵消,导致海风锋的推进无明显影响;海风锋发展强盛阶段,城镇化条件下内陆城市与非城市之间的热力差异有所增强,阻碍了海风锋向内陆推进,导致海风锋内陆渗透距离减小。不同天气条件下城市化对海风锋推进的影响有所不同,相比于晴空天气,多云天气下城市与非城市的热力差异稍强,加强了城市热岛效应对海风推进的阻碍作用,导致海风锋滞后距离稍远。此外,当土地利用类型更换为城镇后,净辐射与陆气间交换能量减少,导致其潜热通量显著减小,感热通量值变大,从而升高了下垫面温度,增强了海风的垂直上升运动,进而造成边界层高度的升高。

兼容跟网和构网远海风场送出的送端DRU+MMC混合换流器控制策略

为兼容当下跟网型和未来构网型远海风场的送出需求,提出一种送端采用由二极管整流器(diode rectifier unit,DRU)和小容量电压源型辅助换流器交流侧单端并联组成混合换流器的低成本直流送出方案。新方案利用常规小容量电压源换流器结合耗能单元和若干快速开关,通过直流海缆复用和快速开关倒闸拓扑重构,在不影响风能向外传输的基础上实现了海上风场黑启动。针对跟网型风场的运行要求,提出一种由辅助换流器同时控制其交流侧和直流侧电压的构网策略,解决了海上交流电网构建、调控和无功平衡等问题;为适应未来构网型风场,提出一种辅助换流器构网-跟网控制模式切换策略,无需进行方案拓扑改造。最后,通过算例仿真,验证了所提方案和控制策略的有效性。

基于综合效益评估的远海风电柔直并网拓扑方案优选

为解决远海风电柔直并网拓扑方案优选时缺乏对多方面性能定量分析与重要性衡量的现状,文中基于综合效益评估的角度对其展开研究。构建涵盖经济性、利用率、可靠性三个因素的多指标评估体系并给出各指标的计算模型,定量表征拓扑间的各项性能差异;基于改进AHP-熵权-NASH均衡法确定多指标权重,合理衡量各方面性能的重要程度;利用TOPSIS法联合指标数据与权重信息对各拓扑方案进行优选;算例中对如东海上风电柔直工程的点对点、环形、星形三种典型拓扑类型进行了综合效益评估与方案博弈,结果表明,所提改进AHP能够有效降低一致性检验误差,决策过程具备性能与权重的定量化、可视化,验证了文中方法的有效性与合理性。

基于网络药理学和分子对接技术探讨“黄芪-海风藤”治疗紫癜性肾炎的作用机制

目的:基于补气通络法运用网络药理学方法和分子对接技术探讨“黄芪-海风藤”药对治疗紫癜性肾炎(HSPN)的作用机制。方法:通过中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)分别检索黄芪和海风藤的活性成分及药物靶点,通过GeneCards、DisGeNET数据库查找HSPN的疾病靶点,取活性成分与疾病的交集靶点,运用Cytoscape软件构建活性成分-交集基因靶点PPI网络;经DAVID数据库分析进行GO功能和KEGG通路富集分析,运用AutoDock软件对关键活性成分与核心靶点进行分子对接。结果:筛选出黄芪活性成分10个,海风藤活性成分18个,作用靶点205个,HSPN疾病靶点795个,药物与HSPN共同靶点基因73个;GO功能分析涉及凋亡过程的负反馈、肿瘤坏死因子受体结合等调控,KEGG通路富集分析涉及肿瘤坏死因子(TNF)、白细胞介素-17(IL-17)等信号通路。分子对接显示连接度排名前4位的药对活性成分槲皮素、豆甾醇、海风藤酮与关键核心靶点基质金属肽酶-9(MMP-9)、TNF、肿瘤蛋白P53(TP53)具有较好的结合活性。结论:研究初步验证“黄芪-海风藤”治疗HSPN作用机制,并为进一步研究提供科学依据。

基于秀丽隐杆线虫模式生物探讨海风藤多糖抗AD活性

目的:探究海风藤分级多糖(KPSP)的抗阿尔茨海默病(AD)活性。方法:采用分级醇沉制备3种醇沉体积分数(40%、60%、80%)的KPSP(KPSP1~KPSP3),通过苯酚-硫酸法测定KPSP的糖含量;以CL4176秀丽隐杆线虫(以下简称线虫)为模型生物,观察KPSP对线虫寿命、瘫痪情况、应激能力及体内活性氧(ROS)自由基、超氧阴离子自由基和β淀粉样蛋白(Aβ)含量的影响。结果:KPSP1~KPSP3中糖质量分数分别为(57.45±0.27)%、(65.32±1.26)%、(70.26±3.53)%,结果显示最佳质量浓度下的KPSP1~KPSP3分别使线虫寿命延长了38.35%、42.02%和39.13%,在一定程度上可以减缓线虫的瘫痪速率,减少线虫体内ROS、超氧阴离子自由基和Aβ含量。结论:KPSP具有较好的抗氧化活性和抗AD活性。

以深远海风电为核心的能源岛能源外送经济性分析

深远海风电具有资源丰富、利用小时数高、不占用陆上土地等优势,对于推动实现碳达峰碳中和具有重要意义。以深远海风电为核心的海上能源岛,通过“海上风电+”的融合发展模式,能够提高海域综合利用率,提升整体效益,降低开发成本。建设以深远海风电为核心的能源岛,涉及漂浮式海上风电等能源开发技术、电制氢(氨)等能源综合利用技术、柔性直流输电和管道输氢等能源外送技术。介绍以深远海风电为核心的能源岛总体构成,比较分析适用于深远海风电为核心的能源岛大规模能源外送的输电技术,分别测算了汇集1 000 MW漂浮式海上风电的能源岛通过柔性直流送电的成本、电制氢后通过管道输氢的成本,并将输电成本与输氢成本进行了比较。通过比较分析,以深远海风电为核心的海上能源岛适宜选择柔性直流输电技术或者管道输氢作为能源外送方案。测算结果表明,在2023年、2030年和2050年,输送距离为100~200km时柔性直流输电方案的经济性均要优于输氢方案;输电方案与输氢方案的选择需综合考虑成本和登陆地区的消纳能力;预计在2050年,离岸100~200 km不同比例的电氢混合外送综合成本在0.18~0.27元/(kW·h)之间,与西部北部风光新能源基地、西南水风光基地外送东部的成本相比具有竞争力。

基于爬坡特征与改进PRAA的深远海风电功率短期预测研究

深远海海域情况复杂,海面风速极易受海洋中尺度事件影响。所造成的异常数据点和Bump事件将导致爬坡检测准确率下降,影响深远海风电功率短期预测精度。因此,提出了一种同时考虑爬坡事件以及深远海气象因素的深远海风电功率短期预测方法。首先,设计基于状态标记和滑动窗口改进的参数和分辨率自适应算法(parameter and resolution adaptive algorithm,PRAA)实现爬坡事件检测并完成特征量提取;其次,分析深远海风速、风向及温度等多因素关联关系,扩充深远海气象因素特征样本维度,并通过主成分分析法(principal component analysis,PCA)深度挖掘潜在特征;最后,基于某海上风电场的实测数据,采用考虑爬坡和深远海气象因素的轻量梯度提升机(light gradient boosting machine,LightGBM)算法完成深远海风电功率的短期预测,仿真结果验证了所提方法的有效性。

冷涡背景下一次阵风锋与海风锋碰撞触发强对流的观测分析

利用常规观测资料、NCEP/FNL再分析资料、多普勒雷达资料等,对2023年8月16日厦门市的雷暴天气进行分析,结果表明:此次雷暴天气发生在冷涡后部西北气流中,高低空温度差动平流加强了不稳定层结,高CAPE值和0~6 km弱垂直风切下,在阵风锋与海风锋碰撞区域形成脉冲风暴,具有爆发性强对流的典型特征。触发的新生对流沿着海风锋自东北向西南发展加强给闽南地区带来较大范围、较长时间的强降水天气;通过此次雷暴个例分析可知,沿海地区的预报员加强地面辐合线推移和演变的监测,一定程度上可以提前判断出多条辐合线碰撞触发新生对流,由此对此类强对流天气提前作出预报决断。Using conventional observation data, NCEP/FNL reanalysis data, Doppler radar data, etc., an analysis was conducted on the thunderstorm weather in Xiamen on August 16, 2023. The results showed that the thunderstorm occurred in the northwest airflow behind the cold vortex, and the high and low altitude temperature differential advection strengthened the unstable stratification. Under high CAPE values and weak vertical wind shear of 0~6 km, a pulse storm was formed in the collision area between the gust front and the sea breeze front, with typical characteristics of explosive strong convection. The newly triggered convection develops and strengthens along the sea breeze front from northeast to southwest, bringing large-scale and long-term heavy precipitation weather to the southern Fujian region. Through the analysis of this thunderstorm case, it can be seen that forecasters in coastal areas can strengthen monitoring of the movement and evolution of ground convergence lines, which can, to some extent, predict in advance the collision of multiple convergence lines triggering new convection, and thus make forecast decisions for such severe convective weather in advance.

一次由海风锋激发的下击暴流天气过程分析

利用珠海市地面自动站观测资料、MICAPS资料和横琴X波段双偏振相控阵雷达资料,对珠海市一次由海风锋激发的下击暴流天气过程进行分析,结果表明:(1)该次下击暴流过程发生前,大气层结呈现“上干下湿”结构,温度垂直递减率大,CAPE大,环境条件有利于雷雨大风天气发生;(2)该次伴随下击暴流的强对流系统主要由珠海东部沿岸形成的海风锋触发,并伴有中气旋出现;(3)下击暴流发生前,处于低层反射率大值期,X波段相控雷达可以清晰观测到强反射率因子下降、中层径向速度辐合、近地面气流辐散等现象。

海风轻轻吹 阿威罗盐色之家

盐色之家(Salt Color House)位于阿威罗新海岸绿地(Costa Nova do Prado)一个被称为Mira channel的海峡沿岸。由于海水和周围植被的盐度,这个地方的颜色和散发的气味让建筑师回想起过去的时光,唤醒了童年在类似海洋氛围中的居住记忆。在构思这个项目的时候,建筑师面临着巨大的挑战。一方面要抱有建筑理性的创造性,同时也要切换使用者的身份去权衡整体的使用需求。

海面粗糙度与尾流衰减系数对近海风电场发电量的影响

海上风电场正迎来加速发展期,准确评估发电量对项目的经济收益至关重要。远海风电场的发电量预估值已与实际值十分接近,但近海风电场的发电量预估值与实际值还有一定差距。为了寻找能准确评估近海岸风电场发电量的模型,对常用的风电场发电量计算软件WAsP进行研究,探究不同参数取值对发电量的影响。围绕海面粗糙度、尾流衰减系数这两个参数的取值对发电量的影响展开研究,测算了0~0.005范围内的海面粗糙度及0.03~0.05范围内的尾流衰减系数对发电量计算结果的影响,并根据实际项目给出了取值建议。结果表明:随着海面粗糙度的增大发电量减小,而随着尾流衰减系数的增大发电量增大。该研究为近海岸风电场发电量评估提供了数据基础和理论支撑,具备一定的科学意义和应用价值。

海风雷暴的观测分析和数值模拟研究进展

沿海地区经济相对繁荣,城市化水平较高,对天气和气候的依赖性强,突发性强对流天气所造成的灾害也会更加严重;同时沿海地区的强对流天气又与海风环流密切相关,因此沿海地区海风雷暴的研究受到了日益广泛的关注,成为了气象学和大气科学中的重要研究对象。在过去的半个多世纪中,海风雷暴的观测和模拟研究取得了大量的研究成果。本文通过对这些研究工作进行回顾和总结,系统地分析了国内外的研究现状,重点讨论了海风雷暴的结构和特征、发展演变过程、触发机制及其预报预警。最后对海风雷暴未来的研究方向进行了探讨,提出了一些有待于研究或需深入研究的问题,以利于今后更好的开展有关海风雷暴的工作,加深对其发生发展规律的认识,提高预报预警水平。

近海风电结构振动控制研究综述

近海风电结构的发展正面临“降本”、“增效”两方面问题的考验,结构振动控制技术是其突破难题的有效手段之一。然而,由于风电塔上部的风轮-机舱组件(rotor-nacelle assembly,RNA)在运行状态的非线性控制策略,给风电结构的振动控制带来了新的挑战。针对国内外近海风电结构振动控制的相关研究进行了搜集、整理与归纳,结合近海风电结构体系的动力特点分析了不同类型阻尼器的减振原理、研究方法、适用场景与性能优劣。结果表明:风电结构的振动控制将从传统高耸结构的控制理论出发,结合风机的变速-变桨时变特性,提出更加高效、有针对性的减振技术。

海风藤组方对慢性硬膜下血肿大鼠炎性介质滴度表达及其依赖性新生血管的影响

目的:观察海风藤组方对慢性硬膜下血肿大鼠炎性反应介质单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)和环氧化酶-2(COX-2)及其依赖性新生血管的影响,探讨海风藤组方对慢性硬膜下血肿大鼠的治疗作用及机制。方法:SD大鼠60只,采用自体血注射法建立大鼠慢性硬膜下血肿模型,共造模成功48只,按照随机数字表法将大鼠分为假手术组10只、模型组9只、阳性对照组9只、海风藤组方低剂量组10只、海风藤组方高剂量组10只。假手术组和模型组灌胃蒸馏水,阳性对照组灌胃阿托伐他汀钙片水溶液,海风藤组方低剂量组、高剂量组灌胃海风藤组方药液,每日1次,连续灌胃14 d后取材进行检验分析。观察大鼠体质量及大鼠神经行为评分;MRI扫描观察血肿体积;酶联免疫吸附法(ELISA)检测血清和血肿液中MCP-1和COX-2水平;透射电镜观察血肿外膜结构变化;免疫组化染色法检测血肿外膜新生微血管密度;免疫印迹法检测血肿外膜组织中血管内皮生长因子(VEGF)和转化生长因子β1(TGF-β1)表达水平。结果:与假手术组相比,模型组大鼠血清MCP-1、COX-2水平升高(P<0.01),与模型组相比,阳性对照组、海风藤组方低剂量组、海风藤组方高剂量组大鼠血肿体积缩小,神经功能改善,血清及血肿液MCP-1、COX-2水平降低(P<0.01),血肿外组织VEGF、TGF-β1表达水平降低(P<0.01),血肿外膜组织新生血管密度降低(P<0.01)。与海风藤组方低剂量组相比,海风藤组方高剂量组大鼠血肿体积缩小,神经功能改善,血清及血肿液MCP-1、COX-2水平降低(P<0.05),血肿外组织VEGF、TGF-β1表达水平降低(P<0.05),血肿外膜组织新生血管密度降低(P<0.05)。结论:海风藤组方可改善大鼠神经功能,促进血肿吸收,其机制可能与抑制MCP-1、COX-2相关炎症反应及减少血管新生有关。

陆/海风电场群对局地湍流和风切变影响差异初步分析

风电场存在着明显的局地气候效应,但陆/海两种不同类型风电场是否存在局地风环境效应的明显差异?以河北尚义陆地风电场和江苏如东海上风电场为例,利用风电场周边气象站及测风塔典型年份观测资料,开展了陆/海风电场对湍流强度(TI)和风切变指数(WSE)的影响差异初步分析研究。研究结果表明:陆/海风电场对TI和WSE会产生显著影响;其中,陆/海风电场对TI均为增强效应,建设后年均TI分别增加31%和37%,最大增幅分别发生在春季(47%)和冬季(49%);影响差异主要为陆地风电场TI增幅在高层明显大于低层,夜间大于白天,而海上风电场不同高度TI增幅及日变化则较为平稳;陆/海风电场对WSE影响差异显著,陆地风电场建设后WSE白天增加、夜晚降低,日变化明显减小,年均降低8%,最大降幅发生在秋季(12%);海上风电场建设后WSE白天、夜晚均明显增加,年均增加24%,最大增幅发生在春季(37%)。

采用二极管整流单元和模块化多电平换流器的混合型远海风电送出方案

目前基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电系统是远海风电并网的典型方案,而整流站采用二极管不控整流单元(diode rectifier unit,DRU)可以进一步提升直流输电系统的经济性和可靠性。基于DRU的海上风电并网方案能否实施的关键在于海上交流系统电压的幅值和频率能否得到有效控制。为此,提出在整流侧采用DRU和MMC并联的混合型远海风电送出方案。首先,阐明了混合型远海风电送出系统的拓扑结构和运行特性,DRU承担全部海上风电功率传输任务,整流侧小容量MMC用来建立海上交流系统的交流电压幅值和频率,并为DRU提供无功功率补偿。针对这一控制目标,提出混合型远海风电送出系统协调控制和故障穿越策略,其中,整流侧MMC采用附加有功功率控制的交流电压幅值/频率控制,风电机组在海上交流系统故障时主动降低输出电流。最后,在PSCAD/EMTDC中对风速波动、海上交流系统短路故障、陆上交流电网短路故障进行电磁暂态仿真,验证所提出方案的可行性。

综合探测在小江断裂带中段西支海风园断层调查中的应用

以位于阳宗海北部地区的小江断裂带中段西支次级海风园断层为研究对象,综合利用遥感数据解译和高密度电法探测,结合野外实地调查和探槽开挖验证等技术手段揭示研究断层的空间展布位置及构造特征。结果表明:①海风园断层是一条贯通的结构单一的断层,遥感影像上断层线性特征清晰,宏观地貌显著,沿断层发育断层槽地、线性山脊、断塞塘、水系位错等活动地貌,具有强烈的左旋走滑运动特征;②高密度电法测线反演剖面在断层破碎带附近的电性结构异常特征与探槽开挖验证确定的断层位置、断层破碎带宽度及断层倾向具有很好的一致性,断层总体走向为N20°E,倾向为SE,可识别破碎带宽度为60 m,结合野外地质调查发现海风园断层错断了上覆全新统坡积层,晚第四纪活动特征强烈,属于全新世活动断层,建设工程需要依据断层宽度进行合理避让;③在第四系覆盖区开展活动断层探测,采用遥感定展布、物探定结构、地质定结论的综合技术手段,避免了采用单一方法在深度、广度、精度方面的不足,可极大地提高活动断层定位结果的准确性和可靠性。

远海风电柔性直流送端交流系统故障协调控制

为提升远海风电对称双极柔性直流送端交流系统单相接地故障和两相短路故障工况(第一类故障)下的功率输送能力,以及三相接地故障工况(第二类故障)的交流电压稳定性,提出海上换流站协调控制策略。首先分析了第一类故障的过电压和极间环流产生机理,以及第二类故障的交流电压失稳机理。在此基础上,提出了功率平衡控制策略和输出有功电流策略。第一类故障下定电压控制极采用限压策略,功率平衡控制策略抑制极间环流,增大定电压控制极的功率,减少了交流电压控制器响应时间,提升了功率输送能力。第二类故障工况下,定电压控制极切换为交流电流控制模式,定功率控制极的输出有功电流策略抑制电压相量幅值和相位变化,解决了交流电压失稳的问题。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建远海风电柔性直流送出系统仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略有效性。