面向工业电热综合能源系统的蒸汽管存效应研究

为研究蒸汽系统的热惯性从而解决工业园区低碳能源系统调度难题,提出了反映蒸汽时空传输特性的蒸汽系统动态分析模型,建立包括5个存储关键参数和3个指标的蒸汽储能虚拟模型,用于量化热惯量。对163节点城市规模蒸汽系统运行过程中的热惯量进行了量化,其中该蒸汽网络在0.5 h调度周期下的净储热量可达7 440.3 kg,放能能力达到了10.16 t,平均放能利用率达到了14.59%,为工业园区蒸汽系统分析和运行优化提供了定量依据。

华能煤气化技术激冷气系统改造研究

我国首套商业运营的IGCC电站配套的华能全热回收干煤粉气化系统中,存在激冷气量大、管线腐蚀严重、煤气冷却器入口积灰风险较大等问题,为此对气化系统进行了技术改造,并对改造前后的激冷煤气流量、湿洗单元煤气流量及铵盐结晶情况进行了对比。结果表明,激冷气全部改用水洗后的合成气,降低了煤气冷却器入口温度,节省了激冷气量,减少了铵盐结晶的风险,对维护系统稳定运行具有指导意义。

风电场无功与电压控制技术研究综述

随着风电场规模的增加和风电发电量在能源体系中的占比不断增大,电网对于风电场的电压稳定性要求越来越高。重点分析了风电场的实际运行现状,提炼总结了风电场无功与电压控制面临的关键问题,包括风电机组如何参与无功出力、大规模风电场的无功功率如何分配、风电场内部节点电压如何保持稳定、如何解决电压控制滞后、故障状态下的暂态电压控制策略等。针对这些问题,系统综述了国内外风电场无功与电压控制技术的方法和特点,从风电机组和无功补偿装置的特性、无功与电压稳态控制、内部节点电压控制、模型预测控制、故障状态下暂态控制等角度,阐述了风电场无功与电压控制技术的实现过程,为风电场安全稳定运行提供可靠的技术手段。

多能互补能源综合利用关键技术研究现状及发展趋势

多能互补技术可以更充分地利用分布式能源和可再生能源,是能源互联网的物理基础,对于提高可再生能源比例和能源综合利用效率具有重要意义。本文从可再生能源的利用出发,引出多能源系统和能源互联网的发展背景,并阐述了多能互补发展中的关键技术,特别分析了多能源分析规划技术、能量管理技术、协调优化控制体系与储能技术的发展研究现状,指出多能互补将向着容纳高比例波动性可再生能源电力的发、输、配、储、用一体化的局域电力系统发展。

碳中和目标下新一代超高参数煤电机组技术体系

该文围绕“双碳”目标,分析煤电对支撑我国新型电力系统的重要作用以及燃煤发电技术的主要发展方向,提出下一代超超临界燃煤发电技术体系,并简要介绍相关研发实践。该技术体系基于国产化的HT700系列高温合金材料,耦合高参数煤电、煤电灵活性、烟气污染物低温氧化吸附(cold oxidation adsorption process,COAP与COAP+)脱除近零排放技术、碳补集、利用与封存技术(carboncapture,utilization and storage,CCUS)、数字化智能化及燃煤耦合多源固废发电等前沿技术,建议开发新一代超高参数燃煤发电机组,实现机组煤耗与能耗水平、运行稳定性、灵活性的有机统一,支撑我国“双碳”目标的实现。

DN100型物联网流量型平衡阀性能试验研究

针对温度型平衡阀调控中的滞后性等问题,提出采用一种物联网流量型平衡阀,通过模拟3种阀芯形状(W型,V型,O型)的DN100物联网流量型平衡阀在不同开度时进出口压力的变化,计算出流量特性曲线,并利用试验台对W型阀门进行流量性能试验,研究阀门开度、阀门进出口压力与流量之间的函数关系,并对数值模拟结果进行论证。结果表明,压力场轴向分布特性和流量适配性相较于V型阀和O型阀,W型阀芯具有更好的调节能力,在对应的流量下,W型阀门开度在45%~63%之间,调节范围大,符合等百分比阀门特性,可实现小流量时精细调节、大流量时快速调节。研究结果可为物联网流量型平衡阀的设计和应用提供参考。

700℃实炉验证试验平台过热试件热流密度测量及壁温分布研究

随着锅炉主蒸汽参数的提高,炉内受热面壁温的监测对于安全运行日益重要,并且有利于根据壁温分布进行选材,降低造价。南京电厂700℃验证试验平台炉内过热试件分布着12个牌号的材料,掌握锅炉管壁温分布及其随负荷变化的规律,是准确分析材料验证情况的基础。采用火焰强度热流计对炉内热流密度的空间分布进行实际测量,结合受热面进出口蒸汽参数的实际测量结果,对炉内壁温分布进行计算,结果表明:过热试件不同方向的热流密度在15~180kW/m^(2)范围内,并呈现明显的规律性,其中收到来自前方的热流密度最大、下方的热流密度其次,并且屏底热流密度最高、炉顶位置热流密度最低,屏底水平管平均热流密度约为垂直管的1.3倍。根据热流密度空间分布测量结果计算的过热试件壁温沿着蒸汽流程方向快速增加,在屏底位置出现一个小的峰值,然后增速放缓、最后在靠近管屏出口处略有下降;而管壁和蒸汽温差呈现先增加后减少、并在屏底出现明显峰值的现象,最外侧管屏底最大温差达到约88℃,屏顶温差则降低到约25℃。锅炉负荷越高,热流密度越大,同时壁温沿程增长速率越高。炉内壁温测量元件与壁温计算结果的最大温度偏差小于2%,两者具有良好的一致性。根据壁温计算结果对过热试件进行选材,约有51.2%的锅炉管须采用镍基合金材料,相比全部采用镍基合金材料可大幅降低成本。

基于数值模拟的混凝土联排水动力特性研究

海上风电桩基础冲刷坑的存在对风电场安全运行造成不利影响,须采用有效的冲刷防护措施稳固桩周泥沙。该文以山东海域某海上风电场为研究对象,提出混凝土联锁排防护措施,并将其简化为六列矩形块阵列模型,通过数值模拟分析了矩形块阵列模型的水动力特性。研究发现,第1排矩形块为整个矩形阵列模型的主要受力块,混凝土联锁排整体阻力可通过单独计算第1排单个矩形块来评估,能显著减少计算量;其次,矩形块阻力系数随时间变化具有周期性,但随时间变化幅度较小。总体而言,本文结果对指导混凝土连锁排防护设计具有一定的工程意义。

软弱地基中海上风电大直径缩径单桩基础结构设计研究

基于真实设计参数和环境荷载,通过PLAXIS Monopile Designer和SACS软件实现某风场机位的缩径单桩优化设计,并进行结构极限强度、结构变形、自振频率和疲劳分析计算。相比于相同上部尺寸的常规单桩基础,缩径单桩具有较大的泥面转角和水平位移,较低的竖向位移和自振频率,计算结果验证了缩径单桩基础方案的可行性,并可实现节省10.9%的用钢量。

粉质黏土中缩径单桩静压沉桩阻力数值模拟研究

室内缩尺试验较难真实还原其沉桩特性,原型试验又较为耗时,基于耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)数值分析方法可实现原比尺模型静压沉放过程模拟,且可直观获得桩-土相互作用过程。通过室内试验进行沉桩阻力的有限元方法验证,并将有限元法用于工程体型沉桩过程模拟与阻力计算;数值模拟结果表明,缩径段的体型设计使沉桩阻力增加,EVF云图可看出进入桩内土体的体积减少,使桩内出现泥面降低的情况;最后,研究不同缩径段尺寸对于沉桩阻力的影响。

陆上风电预制装配式基础台柱剪力键受力特性研究

作为可再生能源重要组成部分,陆上风电已成为全球主要的电力来源之一。随着风电行业的快速发展,陆上风电的高效、低成本开发面临着新挑战。以新型预制装配式梁板基础为研究对象,通过理论计算及有限元分析,明晰了基础台柱剪力键部分的受力特性。通过美国AASHTO规范、Rombach论文中的建议公式以及修正后AASHTO规范建议公式3种方法的理论计算可知,台柱剪力键受力满足要求,结构设计合理;通过ABAQUS数值模拟可知,基础及台柱剪力键受力均满足强度要求;单块预制基础及单个剪力键的剪力有限元结果均小于理论计算结果,单块预制基础的剪力结果误差为9.51%;基于3种理论计算方法的单个剪力键的剪力值相较于有限元结果分别具有1.47倍、1.07倍、1.44倍的安全储备,平均具有1.32倍的安全储备。

基于动态格栅的湍流风实验模拟方法研究

开发一种基于动态格栅的湍流风实验模拟方法和装置,并通过调节格栅运动参数和来流风速,实现对湍流风特征参数的定量调控。实验分别研究罗斯贝数Ro、格栅雷诺数Re_(M)、格栅运动角加速度α、格栅运动周期长度T对湍流参数的影响规律。结果表明,湍流参数仅对罗斯贝数敏感,平均风速与湍流度均随罗斯贝数增加而增大,而湍流积分尺度则呈现先减小后增大的趋势。综合实验工况参数,得到湍流强度可调节范围为0.05~0.39,湍流积分尺度可调节范围为0.15~1.56 m,适用于缩尺比1∶20~1∶1200范围的风电机组模型实验。

海上风机无人机巡检螺旋桨振力异常监测研究

在对海上风机巡检过程中,由于无人机螺旋桨振力振动信号数据量较大,且海上环境的复杂性和不稳定性增加了异常信号的干扰,使得异常信号的检测和识别更加困难。为此,该文提出一种海上风机无人机巡检螺旋桨振力异常监测方法。利用集成经验模态(EEMD)分解,处理无人机螺旋桨振力信号,提取固有模态分量(IMF);利用稀疏傅里叶变换,处理具有周期性成分的IMF组分,提取振动强度异常特征;引入多传感器信息决策融合网络结构,并利用神经网络对其展开融合和综合决策,最终实现无人机螺旋桨振力异常监测。实验结果表明,所提方法可以获取高准确率和高效率的螺旋桨振力异常监测结果。

海上风电安全风险管理研究与实践

从海上风电项目的全生命周期深入探讨了安全风险的成因,对海上风电施工运维阶段特有的8类作业、34项作业工序,共计69条风险源进行了全面风险辨识、风险评价、风险控制研究。首先,利用LEC法对具体风险源进行了评价分级,同时运用AHP法计算了各类风险的权重,通过加权平均计算各类作业及作业工序的风险分值,得出了风险的相对高低程度。其次,基于统计分析结果,给出了相应的防范措施。最后,从主体责任、行业联动、科技赋能3方面提出了海上风电安全管理建议,以期推动该行业健康、可持续发展。

扰流板对海上风电单桩基础冲刷特性影响研究

在单独恒定流条件下,以某一海上风电大直径单桩基础为研究对象,提出一种扰流板防冲刷结构,建立三维数值模型。基于数值模拟,研究扰流板结构对桩基础周围局部冲刷的影响机制,探讨扰流板长度L和高度H_(2)对局部马蹄涡位置和强度的影响,分析床面剪切应力受扰流板几何的影响规律。研究发现,扰流板结构能有效地减弱局部马蹄涡强度和减小桩周海床床面剪切应力;局部马蹄涡受扰流板几何的影响呈现3种流动机制;当L/H2=1时,扰流板具有较好的冲刷防护特性。总的来说,扰流板防冲刷结构对单桩基础局部冲刷具有较好的防护效果。

基于夜光遥感数据的华南电力消费时空动态研究

随着社会和经济的快速发展,电力消费量的增长已成为衡量一个地区经济发展水平的重要指标之一。该文首先利用NPP-VIIRS夜光遥感数据,采用最小二乘法建立了中国华南地区电力消费的线性模型,并通过真实用电量和模拟用电量的对比验证了该模型的正确性。然后利用该模型对2013-2022年华南地区不同空间尺度上的电力消费情况进行了分析,展示了从像元到市级尺度上的电力消费分布特征,揭示了电力消费与地区经济发展之间的密切关系。此外还分析了电力消费在不同时间尺度上的变化趋势,为华南地区能源的优化配置和电力资源的有效分配提供了科学依据,对促进地区间经济的均衡发展和提升能源利用效率具有重要意义。

基于动态数据及多因素相似日的日前电价预测方法研究

日前电价的准确预测对保障电力市场参与者的利益具有重要意义。该文提出了一种基于动态数据以及多维影响因素相似日的电力市场短期日前电价预测方法,旨在提高预测准确性和适应市场动态变化的能力。首先,通过综合考虑轻梯度提升机(light gradient boosting machine,LightGBM)的特征重要性和皮尔森相关系数,筛选出影响电力现货市场价格的关键特征,并构造延迟特征、历史相似日特征和综合加权特征作为衍生特征,以丰富电价预测的输入信息。其次,为了适应电力市场的动态变化并提高历史数据的适用性,引入了滚动训练机制,定期更新数据集并重新训练预测模型。采用广东电力现货市场的数据进行仿真分析,实验结果表明,通过合理的特征构造、超参数优化以及滚动训练策略的选择和应用,可以有效改善电价预测模型的预测性能。

700℃超超临界燃煤发电技术研究现状

700℃超超临界燃煤发电技术(700℃技术)能够大幅提高机组的发电效率,实现节能减排及温室气体的控制排放,具有十分重要的战略意义。本文提出并分析了发展700℃技术需要解决的关键问题,包括高温合金材料研制、锅炉和汽轮机关键高温部件的加工制造、高温阀门制造、高温材料及关键部件的实炉验证、700℃超超临界示范电站的设计、建造及运行等。目前,国内700℃技术的研发正在按照计划稳步进行,在镍基高温材料研制、关键部件的生产制造、主机方案研究、关键部件验证试验平台的建设等方面均已取得阶段性进展,通过研发掌握700℃技术,将大大推动我国的材料工业、电力工业及装备制造工业的发展。

循环流化床锅炉超低排放技术研究

循环流化床(CFB)锅炉能够比较清洁地燃烧各种固体燃料,但其如何适应新的国家环保标准,实现SO2及NOx污染物的超低排放,需作进一步研究。结合CFB锅炉工程实例,根据煤折算硫分的高低和挥发分高低,分别提出了CFB锅炉深度脱硫及脱硝的技术方案,并对关键技术进行了分析讨论。研究结果表明:针对不同煤种采取相应措施后,CFB锅炉SO2排放值可小于100 mg/m3,NOx排放值可稳定在100 mg/m3以下;对于烟煤等高挥发分煤种,若结合SNCR技术,CFB锅炉NOx排放值可达到小于50 mg/m3的超低排放水平。

干热岩地热开发实践及技术可行性研究

干热岩地热资源潜力大且具有较好的安全环保性,是未来重要的清洁可再生能源。干热岩多为花岗岩体,发育区通常具有较高的大地热流值和良好的盖层条件,地质上主要分布在大地板块碰撞带及其周边区域、断陷盆地、新生代花岗岩体发育区等。由于岩体致密、缺少流体,干热岩需要压裂激发形成增强型地热系统(EGS)才能进行开发。水热型地热发电的成功实践,为干热岩地热开发奠定了良好的基础,而美国、欧洲成功的工程实践,说明了干热岩地热发电的技术可行性。干热岩地热发电涉及到勘查靶区优选、钻探测录井、EGS工程、高效发电/供暖和尾水回灌等勘查开发技术。我国干热岩资源主要分布在青藏地区、东南沿海、沉积盆地等地,尚处于勘查阶段。干热岩勘查选址应采用大地电磁测深法,并辅以人工地震或重力勘探等其他地球物理方法。致密岩体常用水力压裂进行激发并需微地震监测造储效果。开展循环试验时进行THCM耦合模拟,发电方式应采用双工质循环发电。建议我国应尽快制定干热岩勘查开发相关标准及政策,加大技术攻关力度,建立干热岩地热高效利用示范工程。