水风光大基地资源分析要求和方法

近年来,由于“极热无风”“晚峰无光”“云来无光”“冬季枯水”甚至极端天气导致的“汛期反枯”等气象问题加剧了能源保供的压力,能源开发方式将不能局限于单一能源品种,而应呈现多能互补方式,清洁可再生的“水风光”多能互补开发,可以最大程度地带动流域内风光资源的开发利用,弥补新能源发电的出力不足,是保障电量可靠供给的有效方式。水风光资源的特性与时空分布是水风光多能互补规划设计和调度运行的基础与依据,本文首先论述了水风光资源特性及其评估方法,进而开展对水风光互补特性的研究,最后针对水风光大基地在规划设计和调度运行中的资源分析方法进行论述。

热载流子多结太阳能电池CdSe/CdS核壳量子点和纳米片的声子瓶颈效应机理

热载流子多结太阳能电池(HCMJSC)是热载流子及叠层电池概念相结合而提出的一种较有前景的第三代太阳能电池之一,其理论效率在一个标准太阳条件(即1000 W/m 2,25℃)下将高于65%,远高于32%的单节硅基电池极限效率。该型电池主要包括一个宽带隙的顶结薄膜和一个适中带隙的厚底结基底,以分别高效吸收利用高能和低能光子。其广泛应用于光电器件的宽带隙CdSe/CdS低维材料体系(如量子点、纳米片等)有望成为顶结薄膜的合适候选材料。然而,该材料体系中的声子瓶颈效应(PBE)机理目前尚不明晰。文章主要研究了CdSe/CdS核壳量子点(QDs)和纳米片(NPLs)中的PBE机理;通过稳态光致发光(SSPL)和皮秒时间分辨尺度光致发光(ps-TRPL)技术,计算该材料体系的热弛豫系数(Q th),从而定量分析激发载流子的弛豫速率,同时阐述了PBE和量子点中常见的俄歇复合之间的耦合关系,最终系统研究了QDs和NPLs中载流子弛豫过程机理,提出HCMJSC的发展路径和建议。

基于全生命周期评价的风光制氢综合系统容量配置优化研究

风光互补发电制氢是促进风光资源就地消纳、减少弃风弃光的重要技术途径。然而风光出力的波动性与系统设备复杂性也对风光制氢系统的容量优化配置决策提出了挑战。为此基于全生命周期评价方法,将平准化制氢成本、单位氢气碳排放强度与系统能量损失率作为优化目标,结合改进的NSGA-Ⅲ多目标优化算法,构建了年产2万t氢气的离网型风光制氢系统容量配置优化模型,并进一步分析了系统碳排放与经济性收益。研究结果表明,结合内蒙古某地区风光资源特征,经优化后系统平准化制氢成本为25.88元/kg,单位制氢碳排放量为0.59 kg/kg,同时全年风光利用率提升至91.09%,风光制氢系统的资源得到了高效利用。同时,结合全生命周期碳排放分析计算,系统碳排放总量为25.03万t,与典型煤制氢技术相比,单位制氢的碳减排量降低了97.05%。研究成果将为开展风光制氢综合利用提供了有益参考。

半片光伏组件阴影遮挡下性能模拟方法研究

光伏组件切片技术是提升光伏组件功率的一种有效方法,但结构的变化给研究复杂场景下光伏组件输出性能的建模带来一定的难度。文章提出了一种阴影遮挡场景下半片光伏组件性能模拟方法,该方法以单电池片为基础,结合等效电路的串并联结构,对阴影遮挡场景下半片组件的输出性能进行模拟;然后采用4种不同遮光实验来验证算法的准确性。通过对比模型计算功率与实测值,得到其平均偏差为2.42%,证明了该方法具有较高的精度。此外,文章还对半片与整片组件在不同遮挡场景下的输出性能进行了对比研究,结果表明,半片组件较整片组件在大部分阴影遮挡场景下具有较明显优势。

山区风电场道路及集电线路协同优化设计

以某山区风电场为研究对象,基于最短路径Dijkstra算法,以风电场场内新建道路路径和电缆长度最短为优化目标,建立了满足山区风电场的道路纵坡坡度、最小转弯半径、敏感区、边界、桩距等约束条件的选线算法,该算法的特点一是采用规则三角网格和对角距启发式函数来搜寻六个方向,满足最小转弯半径的要求,大大提高了算法便捷性。二是算法分两步进行,第一步针对主线道路服务,仅输入需要优化的道路的起止点,即可获得两点的最短路径;第二步针对支线道路服务,以第一步得到的主线道路为已有道路,只需要输入支线道路抹点(机位点坐标)坐标,即可自动寻索到该点距离主线道路的最短路径。研究结果可为实际的风电场建设前期工作提供重要的过程指导。

水光互补基地水库调度图绘制及应用策略

针对水光互补基地调度问题,提出了一种新的水库调度图绘制方法,该方法根据来水频率分组进行水库调度图绘制,并给出了水库调度图的应用策略。澜沧江上游西藏段实例应用结果表明,该方法所得结果符合工程实际要求,有利于电网的稳定运行,提高了混合发电系统的发电效益。

基于格子Boltzmann法的粒子拓扑结构对风力机涡流演变影响研究

格子Boltzmann方法(LBM)具有无网格的特性,但空间离散过程中粒子拓扑结构应同流场结构相匹配,拓扑结构由远场粒子尺度、近壁粒子尺度、涡结动态粒子加密阈值尺度、粒子细化的过渡长度等构成。本文结合叶尖涡涡核尺度,开展LBM法粒子分布的拓扑关系寻优研究,对比分析MEXICO风力机尾流预测精度,以形成兼顾计算效率和精度的风力机尾流模拟最佳粒子拓扑结构。研究发现,近壁粒子尺度及粒子细化的过渡长度对尾流影响较大,涡结动态粒子分布尺度影响次之;叶片近壁粒子尺度不应低于叶尖涡模拟涡核尺度的1/6,首层过渡层长度是涡核尺度两倍左右;涡结粒子加密尺度取涡核尺度1/3时,风力机尾流模拟精度能够兼顾计算效率与精度。

基于状态扩张输入输出动态模态分解的风力机尾流降阶模型

基于数据驱动范式,采用输入输出动态模态分解方法(IODMD)构建机组偏航动作下风力机尾流降阶模型,此外为应对传统输入输出动态模态分解方法(IODMD)在局部流场精度不足的问题,提出扩张风力机转速的输入输出动态模态分解方法(EIODMD),从而使得降阶模型能充分利用机组运行特性。研究结果表明,所提EIODMD较传统IODMD方法在流场重构与预测精度方面均有所提高,证明了EIODMD尾流降阶模型的优越性。