海上桩基础注水加压拆除法的研究

近年来,全球海上风电发展势头迅猛.单桩基础作为最早应用于海上风电的基础类型,在全球风场中占据主导地位.现有风机的寿命一般约为20年,预计未来10年将迎来大量风机退役,这使得海上桩基础的回收问题变得愈发重要.为更好地解决海上桩基础退役拆除问题,本文通过物理模型实验的方式对注水加压拆除法进行了研究.实验结果显示:大直径桩基础拆除时所需压强更小,更易通过注水加压拆除法进行拆除;桩基础初始倾角对注水加压拆除所需压强影响较小,但初始倾角越大基础越易倾倒;拆除过程中桩基础单位位移引起的舱内压强下降幅度始终相同,不受基础直径、入泥深度以及倾角的影响.根据物理模型实验数据,结合土力学、水力学相关理论,建立了注水加压拆除法全过程理论模型,可大致预测不同桩径、不同入泥深度桩基础的启动舱内压强与舱内压强-位移曲线,并且在此基础上,结合渗流计算,利用有限元模型对水泵在注水回收过程中可产生的最大舱内压强进行了预测,对比最大舱内压强与基础拆除所需的启动舱内压强即可判断此水泵能否用于注水加压拆除.本文所得结论可为海上风电桩基础的退役处理提供参考,有助于保障风场海床资源的可持续利用,具有一定的工程价值.

水电高占比下风电接入对系统稳定性影响

随着绿色清洁高效能源基地的构建,以水电为主体的水风互补成为我国西南能源开发的重要特征。为研究在典型水电系统中接入风电对系统稳定性带来的影响,首先,针对水风互补系统以转矩分析法分析了风电接入对系统频率和功角稳定性的影响,并通过算例和Prony分析验证了风速与风电渗透率对系统稳定性的影响。结果表明,风电的接入在一定程度上可以削弱传统水电系统的超低频振荡,而风电接入互联送端系统会导致区域等值惯量的下降,进而使系统区域间低频振荡风险加剧。其次,考虑风电的接入会诱发区域间低频振荡,在风电系统中引入风电的附加综合虚拟惯性与阻尼控制。算例与Prony分析验证了该控制策略能有效提高系统稳定性。最后,在区域间大规模风电接入场景下,利用改进的鲸鱼算法对风电的附加控制器参数进行了优化;结果表明,参数的整定有效提高了系统的频率以及功角稳定性。

核电工程异形水箱流固耦合分布式参数模型与效用研究

在流固耦合动力分析领域,传统的Housner模型在工程设计中发挥重要作用。但其理论推导仅适用于规则水箱,采用集中质量总体模型描述液体晃动的整体效应,难以有效模拟异形水箱储液结构的局部精细响应,亟须建立适用于不规则水体晃荡的分布式附加质量模型。基于势流理论推导了一种模态综合法模型,实现了分布质量与储液器壁激振加速度的解耦。该模型能够有效剥离分布式的脉冲质量与对流质量;同时,实体网格的振型分析适用于任意形状水体的动力分析。通过算例的形式将该模型与精细声学-结构耦合(Acoustic-Structural coupling,CAS)模拟法进行了比较,验证了模型的精确性与可靠性。最后,基于本文的模型研究了核电异形的安全水箱在不同水位和减晃格栅分布下的动力响应规律,并检验了其在工程中的适用性。

气候变化对南方典型小水电站入库径流及发电的影响

在全球气候变化不断加剧的背景下,降水、气温、蒸发等气象要素的变化对流域水文和水力发电产生重要影响;中国作为水能资源丰富的国家,水力发电在能源结构中具有重要地位,研究气候变化对入库径流和水力发电的影响,对实现水资源和水电能源的可持续开发利用具有重要意义。以位于北江支流的官溪水电站为研究对象,基于19个CMIP6全球气候模式数据,利用RCCC-WBM模型分析了未来气候变化对官溪水电站入库径流和发电量的影响。结果表明:(1)在SSP2-4.5情景下,官溪水电站以上流域的气温、降水均呈现上升趋势;(2)尽管不同GCMs模式预估结果存在一定差异,从19个模式集合平均结果看,官溪水电站未来入库径流和水力发电量将有所增加;(3)与基准期(1981—2020年)相比,2031—2060年和2061—2090年官溪水电站入库流量将增加3.55%[−34.14%,39.84%]和5.66%[−32.27%,41.96%],发电量将可能增加5.87%[−29.3%,50.1%]和8.03%[−27.3%,52.4%]。未来径流和发电潜能的增加为官溪水电站的扩容改造提供了一定的科学依据。

金沙江堰塞湖溃决后淤积河段疏浚措施实验研究

2018年金沙江上游因强降雨发生大型山体滑坡形成堰塞湖,堰塞湖溃决后大量泥沙随溃坝洪水向下游输移,导致下游河道形态及水流特性突变。某规划电站尾水河段受该事件影响,床面淤积6~10 m。为保障该电站如期正常建设,针对尾水河段上下游3 km河道,开展动床物理模型试验研究,探索尾水河段设计水位恢复方案。河道演变分析表明,堰塞湖溃决后的第1年,工程河段河床单向显著冲刷;至2022年汛前,河道整体表现为上冲下淤,尤其弯道下游石滩显著生长发育。通过模型试验预测了工程河段2027年地形,届时河道床而仍较堰塞湖溃决前高1~6 m,需要采取疏浚措施才能保障规划电站尾水口水位降低至设计水位。为有效减小疏浚范围及疏浚量,详细分析了弯道下游新生石滩段的水沙特性及演变趋势,提出了下游先期局部疏浚,通过自然演变调整床面,再开展整体疏浚的整治方案。试验证明,该方案较直接疏浚方案缩短了疏浚长度,可减少约6.88万m3疏浚量。继续针对新方案开展淤积试验,由于上游电站已陆续建成使用,其拦蓄作用大幅减少了研究河段来沙量,在5个典型年的水沙作用下,研究河段床面整体保持相对稳定,仅尾水出口下游左侧呈现一定程度淤积,建议管理单位定期按需要进行必要的局部疏浚维护,以保障电站安全运行。

矿用微波在线水分仪的研究与设计

为了在矿井等有防爆要求的场所实现煤炭水分在线测量,基于煤的水分对微波功率衰减的原理,选择C波段微波,以水分与微波功率衰减的线性关系及煤量补偿方法建立微波测水模型,并对微波发生装置、天线、物位传感器及整体结构进行了矿用防爆设计,研制了矿用微波在线水分仪。经厂内评估测试,矿用微波在线水分仪的设计满足现场需求,测量的均方根误差小于0.5%。文章还对矿用微波在线水分仪在矿井中的实际应用提出了相关建议。

水面光伏电站设计要点分析

在可持续发展战略深入推进的背景下,水面光伏电站凭借着环保性能优越、可提高土地资源利用率以及提高发电量等优势,逐渐在国内受到重视和大力推行。为切实提高水面光伏电站的建设成效,文章先是对水面光伏电站做出了简要介绍,并基于此分别从地址选定、设备选型以及阵列设计等方面,针对其设计要点展开了深入探讨,以此助推水面光伏电站建设工作不断向好发展。

几种家用大功率负荷精细化建模研究

该文基于家用负荷的物理模型、用户的使用习惯和用户的舒适度要求,提出了家用大功率负荷的精细化建模方法,该方法可应用于家庭能量管理系统,具有良好的应用前景。首先,建立考虑电热水器负荷的精细化热力学动态模型,考虑气温、墙体等因素的空调房间的精细化热力学动态模型和电动汽车负荷的精细化储能模型;然后,建立这三种负荷的精细化控制模型,通过自定义家庭算例将不同个性化的精细化参数模型对比分析。MATLAB仿真结果表明,该文建立的精细化动态模型能够准确描述用户的用电规律,对用户积极参与到电力系统需求响应中去起到促进作用。

基于Pearson相关性的VAR模型煤电水煤比寻优应用

本文为解决350MW燃煤机组在煤质频繁变化情况下水煤比失衡的问题,使用向量自回归(VAR)模型在机组参数波动工况下进行水煤比寻优。通过使用Pearson相关系数分析机组运行参数,确定寻优模型的输入数据,计算VAR模型最优阶数,并建立VAR模型从多个参数的时间序列寻找对应工况下水煤比最优值,同时使用三种不同分析方法确保该最优值的准确性和安全性。实践证明,该方法能有效解决机组由于煤质频繁变化导致锅炉给水策略不适配引发的主蒸汽温度和主蒸汽压力偏差大等问题。

水电站自动发电控制中水轮发电机组有功功率闭环控制建模与仿真

在研究水电站自动发电控制的过程中,针对水轮发电机机组有功功率闭环控制进行建模与仿真,能够运用上下游水位制定机组运行方案,控制总平衡输出功率值不变。本研究首先进行水轮发电机组有功功率闭环控制的算法分析,并对控制环节进行了建模仿真,尽量降低机组运行时实际水头值与设定水头值之间误差,从而提升水电站自动化运行效果。

双碳目标下京津冀区域间电力行业水足迹研究

为探讨双碳目标下京津冀地区电力行业的生产贸易及相应水足迹是否能满足地区长期发展需求的问题,构建了一个动态多区域可计算一般平衡模型模拟减碳政策给京津冀地区电力行业生产贸易及其水足迹带来的变化,模型中设计了4种碳减排方案,以研究碳税、投资和可再生能源补贴等政策的影响。结果表明,碳税政策发电节水效果最显著;减碳政策会大幅增加电力贸易虚拟水的区域间流动;各种情景下电力行业完全水足迹变化不大(低于15%),其中北京市电力行业水足迹对减碳政策的敏感度最高。因此,双碳目标下电力行业的节水重点应着眼于贸易环节,优化贸易结构,减少区域间虚拟水流动。

广东阳西某滨海电厂温升场三维数值模拟研究

基于海图、实测水深和海流数据,建立了广东阳西某滨海电厂受纳海域潮流、温排水三维数学模型,对电厂二期工程的温排水输运、扩散进行了计算,预测了工程海区的温升场分布,提出了电厂取水温升值,为电厂工程设计和环境影响评价提供科学依据,所用方法及结论可供同类工程参考。

油田区域地热+多能互补能源系统技术应用分析

地热能作为一种可再生清洁能源,在实现绿色可持续供热方面具有广泛的应用前景。基于冀东油田采油区热电需求,构建地热+多能互补能源系统供能模式,并采用TRNSYS软件搭建了动态模型,对典型日和全年运行工况进行模拟分析。结果表明,非采暖季和采暖季典型日内光伏组件累计发电量分别为1726.0和1301.0 kW·h,电网累计下网电量分别为4636.6和5355.9kW·h,全年光伏组件累计发电量和电网下电量分别为475.8和1856.7MW·h。系统增加水源热泵后,全年余热水热量利用率提高47.7%。地热水温度提高和源测流量增加可在一定程度上提升热泵性能系数,而单独增加荷侧流量后,性能系数不变,热泵出口水温降低。另外,通过采用光伏发电系统,全年可以减少二氧化碳排放达271.3 t,且从热电供应角度来看,系统清洁能源占比达92.3%,表明该系统具有优良的环保效益。

风光水储多能互补系统建模与仿真

依据风、光、水发电特性建立风光水储多能互补系统,并利用MATLAB对风电、光伏、水电和蓄电池分别建立仿真模型。制定模糊逻辑控制规则,对风电、光伏最大功率点进行追踪控制以及对蓄电池充放电进行合理控制,水电模型使用PID控制。考虑试验地区环境因素对模型进行修正,模拟得出试验地区风电、光伏和水电发电量仿真数据,为风光水储互补发电系统的实际开发提供理论参考依据。

一种面向控制的振荡水柱波能装置等效数值模型

波浪能是海洋可再生能源中储量最为丰富的一种,而振荡水柱式(oscillating water column,OWC)波浪能发电装置是目前技术成熟度最高的波浪能装置类型之一。OWC数值模拟大部分基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,主要用于装置的结构参数优化设计及动力学响应分析。为提高OWC的数值计算效率,便于开展发电装置的控制设计与优化,提出一种面向控制的OWC波浪能装置等效数值模型,并完成不同工况下的水池试验验证。该数值模型基于线性势流理论和Cummins方法,将振荡水柱等效为和水同密度刚体,并将动力输出装置(power take-off,PTO)和黏性效应等效为线性阻尼系数。通过对比数值模拟和水池试验结果,可以发现该模型能较好地预测规则波、不规则波与不同PTO下的OWC自由液面及功率输出等动态特性。在此基础上,完成OWC装置闭锁控制设计,并对比分析OWC的俘能效率。研究发现,该等效数值模型可有效提高计算效率,能较准确地预测OWC自由液面动态过程及功率输出。

基于模拟退火算法的火电厂用水系统优化

基于分散式污水处理网络的火电厂用水系统模型主要由用水单元与污水处理单元组成。针对火电厂用水系统构建了非线性数学规划模型,该模型是具有非凸性的复杂模型,目前的求解方法不能保证在多项式时间内求得其精确解。因此,提出采用模拟退火算法求解该模型,并通过对初始可行解的生成,搜索范围动态变化对算法进行改进。算例验证求解过程表明,此算法求解速度快、准确率高,并且针对不同的实际情况具有很强的适应性。

注水系统高压变频技术经济评价模型研究

随着油田注水需求逐年加大,注水耗电呈上升趋势,注水系统节能越发重要。目前应用的技术措施主要是安装高压变频器控制注水泵流量,减小泵压实现节能。实践中通常采用水泵负载特性公式估算节能效果,但该公式误差较大,影响对节能效果的分析和判断。从节电效果和投入产出经济效益两方面入手,开展注水系统应用高压变频器技术经济界限研究,经过多年数据分析和现场实践,建立了注水系统应用高压变频器的技术经济评价模型,该模型引入泵压管压比概念,采用常规数据,如流量、泵压、管压、年电费支出以及设备价格等作为参数,可快速、便捷、相对准确地计算出节电效果和投资收益,为高压变频调速技术在油田注水系统的推广应用提供有力的技术支持。

海上风电制氢产业发展研究

海上风力发电具有资源丰富、效率高、不占土地和开发面积大等优势,发展前景十分广阔。目前,我国海上风电制氢产业发展势头强劲,但技术还不够成熟。我国科研人员要不断创新,优化海上风电制氢技术,促进海上风力发电向深海发展,实现绿氢新能源的有效开发。因此,本文分析电解水制氢原理和技术分类,研究海上风电制氢技术的产业模式,以期为海上风电制氢项目实践提供参考。

基于核向量机的超超临界机组水冷壁温度预测

针对超超临界火电机组水冷壁温度预测问题,提出了基于核向量机预测水冷壁温度模型,并与支持向量机模型进行了对比分析。首先,对超超临界火电机组水冷壁的结构和工作原理进行了介绍。其次,分别介绍了核向量机和支持向量机的基本原理和实现方法,并对两种模型进行了训练和测试。最后,通过实验比较了两种模型的预测精度和效率。试验结果表明:核向量机具有更高的预测精度最大误差为2.02%,其平均误差为0.55%。

漂浮式海上风电机组稳定控制策略研究

以NREL的5 MW的OC4半潜式海上漂浮式风力机为研究对象,首先建立半潜式风力机动力学简化模型,其中外激励的环境载荷模拟使用了一种载荷系数法并进行验证。基于此模型,风浪载荷联合作用下对半潜式风力机性能影响最大的是纵摇形式的动态响应,设计一种双幂次趋近律滑模控制压载水的方法来降低半潜式风力机的运动响应。最后,对所设计的控制器进行仿真。仿真结果表明:相比于传统变幂次趋近律滑模控制和幂次趋近律滑模控制,双幂次趋近律滑模控制方法有更高的控制精度,可有效降低载荷的作用效果,从而维持系统的稳定。