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2020年第41卷第6期

    分布式能源

  • 能源转型背景下分布式能源技术发展前景

    李立新, 周宇昊, 郑文广
    2020, 41(6): 571-577. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.20116
    摘要:随着世界经济高质量发展,能源格局将发生重大改变,能源供需将向低碳化、市场化和数字化方向转型。我国明确提出2030年实现碳排放峰值,2060年实现碳排放中和的目标。我国电力行业经过快速发展,大规模、集中式的能源系统大量建设,截至2019年底,我国发电总装机容量20.1亿kW,居世界首位。但我国能源领域存在能源结构不合理、资源环境的约束趋紧、能源利用效率低、灵活性调峰电源不足等难题,高效清洁利用能源是能源发展变革的必然结果。系统分析了欧洲能源系统现状,欧洲能源转型的路径及转型过程中分布式能源系统的作用;结合我国能源结构现状,分析了我国未来能源转型的关键路径及分布式能源系统在能源转型中的作用,分布式能源系统的发展现状,以及国内外研究机构在多能互补、高效梯级利用领域的研究现状;结合国家长三角、珠三角、京津冀和沿长江经济带、海南自贸区等国家战略实施,介绍了以分布式能源为主的区域能源系统发展前景。  
    关键词:分布式能源;能源转型;区域能源系统  
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    更新时间:2025-07-04
  • 区域供热/供冷系统中余热回收应用

    吴爽, 金旭, 刘忠彦, 车德勇, 隋军, 李睿, 赵岳, 王召国
    2020, 41(6): 578-589. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.20010
    摘要:区域供能系统以一次高品位能源为动力,存在能耗大、环境污染严重等问题。然而,基于“品位对口,梯级利用”原则,采用各种高、中、低温余热回收技术,可显著提升系统能源综合利用效率,降低整体能源消耗,减少环境污染,故备受关注。通过梳理钢铁、冶金以及水泥等能源行业余热回收技术,并重点对低温品位能源余热回收及其应用于区域供热/供冷系统相关技术进展进行了综述,探究了供热/供冷系统中各种余热回收技术的特点。最后,结合工程实例,对供热/供冷领域应用的余热回收技术的可行性和经济性进行了分析,结果显示:余热回收技术可提高区域供热系统能源综合利用效率8%以上,在区域供冷系统中余热回收与蓄冷技术相结合,可节省运行费用20%。  
    关键词:低温余热;余热回收;区域供热/供冷系统;节能  
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    更新时间:2025-07-04

    新能源

  • 基于概率可靠度的槽式太阳能电站优化设计

    张燕平, 张宇超, 刘易飞
    2020, 41(6): 590-598. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.19143
    摘要:基于概率可靠度对槽式太阳能电站系统配置进行了优化设计。首先,通过SAM软件对建设50 MW槽式太阳能电站进行了模拟,并考虑不确定性因素带来的随机性,结合神经网络-蒙特卡罗法,建立了槽式太阳能电站基于其太阳倍数、蓄热系统蓄热时长以及集热槽行间距3个设计参数的不确定性模型。其次,建立了可靠度计算模型,选取平准化度电成本(levelized cost of energy,LCOE)、容量因子(capacity factor,CF)和总发电效率作为性能评价指标,以各性能评价指标的可靠性指标最优为优化目标,进行了可靠性计算与分析。最后,将不确定性模型下得出的各设计参数的最优配置与确定性模型下的优化结果进行了对比。由于考虑了不确定性因素的影响,不确定性模型下的计算结果更接近实际情况。  
    关键词:槽式太阳能电站;概率可靠度;优化设计;不确定性;神经网络  
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    更新时间:2025-07-04
  • 风力机叶片损伤故障检测技术研究进展

    杨昌杏, 李录平
    2020, 41(6): 599-607. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.20044
    摘要:针对目前风力机叶片损伤状态检测和故障诊断的方法开展综述,指出其研究现状和值得研究的问题。综述了风力机叶片的故障类型及其对应的故障机理以及5种常用的风力机叶片状态检测和故障诊断的方法。通过分析各种检测技术的优缺点发现,各种损伤检测技术都能够对风力机叶片存在的缺陷进行有效的检测,但是单一的检测技术已经无法满足对叶片损伤故障检测的要求,因此,可以采用多种检测技术相结合的方式对叶片进行综合检测。  
    关键词:风力机叶片;故障诊断;状态检测  
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    更新时间:2025-07-04
  • 刘厦, 孙哲, 仇梓峰, 胡炎
    2020, 41(6): 608-616. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.20006
    摘要:针对电力巡检过程中无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)载荷因受雾气颗粒影响而导致UAV图像不清晰的问题,提出一种基于简单线性迭代聚类(simple linear iterative clustering,SLIC)优化的UAV图像去雾算法。通过雾天成像物理模型、暗通道先验定律、同质滤波与SLIC算法,改善电力巡检图像中白色区域及不均匀光照的影响,提升UAV图像去雾处理的效率,并对大气光强度参数进行自适应计算,以防止去雾过程中复原失真。实验结果表明提出的算法可有效恢复电力巡检图像的原始细节,并通过主观视觉评估及融合多种客观评价指标的对比,说明该算法相对于传统算法的优越性。  
    关键词:风电场;电力巡检;图像去雾;同质滤波;简单线性迭代聚类(SLIC)  
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    更新时间:2025-07-04
  • 大气压的差值对风速空间相关性预测的影响分析

    杨正瓴, 王如雪, 乔健, 张玺, 杨钊, 张军
    2020, 41(6): 617-624. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.19126
    摘要:风速空间相关性预报是风电功率预测的有效方法。为提高风速空间相关性预报的效果,文中分析了动力气象学中大气运动的基本方程,可知气压梯度力、地球引力以及摩擦力是大气运动的基本动力。在短期、超短期风电功率预测的时间尺度里,地球引力、摩擦力通常可以看作已知量或不变量,因此气压梯度力是引起风的首要动力。定量分析了我国东南沿海发展空间相关性预报的价值,认为我国季风区的空间相关性明显超过欧美,且东南沿海的近海风能明显高于陆地,特别适合空间相关性预测,采用大气压的空间相关性预测是我国季风区风电功率预测的可靠基础方法之一。  
    关键词:风电功率预测;风速;气压;压差;空间相关性  
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    更新时间:2025-07-04
  • 基于改进K-means聚类的风光发电场景划分

    宋学伟, 刘玉瑶
    2020, 41(6): 625-630. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.19090
    摘要:针对可再生能源发电,尤其是风力、光伏发电的出力不确定性问题,结合改进后的K-means聚类方法对发电的状态进行场景划分。首先建立风力、光伏发电的不确定性模型,选用合适的概率密度函数进行拟合;之后结合密度聚类和提出的混合评价函数,对基本的K-means聚类算法进行改进,解决了算法的初始聚类中心和聚类个数难以选取的问题;然后运用改进后的K-means聚类对某地风力、光伏发电场景进行聚类划分,从而将不确定性问题转化成确定性问题。最后通过对场景划分的算例进行分析,验证了所提方法的工程实用性。  
    关键词:风力发电;光伏发电;密度聚类;K-Means聚类;场景划分  
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    更新时间:2025-07-04
  • 我国新能源开发路线图分析方法及模型

    谢国辉, 李娜娜, 元博
    2020, 41(6): 631-637. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.19174
    摘要:为科学制定我国中长期新能源发展规划,需要开展新能源开发路线图研究。根据我国能源发展战略和新能源发展的特点,建立了开发总量规模测算、开发时序编制、开发布局优化相应的分析模型,提出了涵盖新能源资源潜力评估、开发总量规模、开发时序、开发布局的一整套开发路线图分析方法,并实证分析了2030/2050年我国风电、光伏发电、光热发电的开发总量、时序和布局。研究结果表明:未来我国新能源仍将加快大规模发展,2030年后新能源将从替代能源向主导电源转变,风电布局将主要集中在“三北”地区,太阳能发电呈现出集中式开发和分布式利用相结合的特点。  
    关键词:新能源;开发路线图;开发总量;开发时序  
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    更新时间:2025-07-04

    能源互联网

  • 民用可控负荷参与需求响应的控制策略

    王燕, 杨秀媛, 徐剑锋, 卜思齐, 徐智蔷
    2020, 41(6): 638-649. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.20014
    摘要:在电力负荷高峰持续增长和新能源大规模接入电网的发展趋势下,为了实现新能源消纳、平抑电网波动,可采取需求侧民用可控负荷参与需求响应的手段进行调控,特别是对家庭可控负荷的控制,从单一家庭控制扩展至多个家庭,最终实现大规模负荷群控制。对近年来需求响应模式、负荷分类建模和控制策略3方面的研究成果进行了总结,由负荷用电特点总结出各类负荷通用模型;着重对比分析多目标优化控制策略、分层控制策略、多时间尺度控制策略和优先级控制策略的特点和不足;指出了不同控制策略在可控负荷参与需求响应调控中的进一步研究方向,并结合我国国情,从民用可控负荷参与需求响应调控的视角对需求响应的发展前景进行了展望。  
    关键词:新能源消纳;电力系统;需求响应;可控负荷;控制策略;智能电网  
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    更新时间:2025-07-04
  • 基于虚拟同步发电机的微电网并离网安全控制策略

    郭亦宗, 郭创新
    2020, 41(6): 650-658. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.19151
    摘要:微电网作为综合能源系统的一大分支,广泛用于分布式电源的就地消纳。而随着冷、热、气等逐渐引入,对微电网安全控制的要求也越来越高。针对微电网的孤岛和并网建模及两运行状态之间的过渡过程进行分析,提出了改进虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)模型下的控制策略。通过引入合适的虚拟阻抗,有效模拟了同步电抗的特性,保证孤岛运行基本稳定的同时,使得并网至孤岛的切换在该模型下不需要添加额外的控制部分即可完成平滑过渡;针对孤岛至并网的切换,提出了改进型的预同步控制模型,该模型能快速准确地跟踪电网电压幅值、频率以及相位。最后,结合实际算例对所构造的模型在Matlab/Simulink环境下进行仿真,验证了所提模型的正确性及其优势。  
    关键词:微电网;无缝切换;虚拟同步发电机(VSG);虚拟阻抗;改进预同步控制  
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  • 低压微网中小型直驱永磁风电机组低电压穿越技术研究

    赵海川, 芦彦东, 郑浩康, 邢作霞
    2020, 41(6): 659-666. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.19160
    摘要:针对低压微电网中发电机侧不可控整流型永磁风力发电机组低电压穿越问题,主要对电网电压跌落时永磁同步发电机组运行特性进行研究。在分析直流环节电压失稳机理基础上,提出一种基于卸荷电路和网侧变流器最大电流输出联合控制的低电压穿越策略。通过监测风力发电机组运行状态从而完成卸荷电路和网侧变流器的联合控制。重载情况下,采用卸荷电路控制直流环节电压,网侧变流器以最大电流输出;轻载情况下,直流环节电压采用传统电压环控制,利用网侧变流器剩余电流容量发送无功。系统仿真结果表明:2种工况下,发电机侧不可控整流型永磁风力发电机组均可有效实现低电压穿越。  
    关键词:低压微电网;风电机组;低电压穿越(LVRT);卸荷电路;最大电流输出  
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    更新时间:2025-07-04
  • 基于RTDS的VSC控制参数分环拟合方法

    徐鹏, 米建宾, 蒙小飞, 谢欢
    2020, 41(6): 667-674. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.19079
    摘要:电压源换流器(voltage source controller,VSC)作为风电、光伏及换流站等设备的主要电力电子元器件,其控制方式和参数整定对系统运行有着重要的影响。基于实时数字仿真仪(real time digital simulator,RTDS)半实物仿真和纯数字仿真,提出一种用于拟合实际VSC控制模型参数的方法。以典型VSC并网系统模型为例,首先,借鉴锁相环原理提出一种具有自适应性观测坐标系建立方法,用于对比拟合2种仿真模型的阶跃响应;其次,分别给出了VSC锁相环、电流内环和电压外环的拟合方法,其中在电流内环控制参数拟合过程中,利用观测坐标系在控制器锁相环输出角度未知时实现电流阶跃;最后,通过不同控制环节模型参数拟合时的仿真对比分析,证明了所提方法的有效性。  
    关键词:电压源换流器(VSC);参数拟合;自适应观测坐标系;锁相环(PLL)  
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    更新时间:2025-07-04
  • 基于回路分析法的含环网配电网改进潮流算法

    顾思, 孙晓, 马畅, 陈静
    2020, 41(6): 675-680. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.18232
    摘要:为了提高配电网消纳清洁能源能力,进一步提升配电网供电可靠性,配电网合环运行受到越来越多的关注。针对传统前推回代法处理环网潮流时出现不收敛情况,结合回路分析法与前推回代法,提出一种含环网配电网改进潮流算法。通过分解支路电流,对环网分裂点电流进行补偿,改变其不收敛现象,并且通过Matlab进行数据仿真,验证了此算法的有效性和精确性。  
    关键词:配电网;分布式发电;合环运行;回路分析法;前推回代法  
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    更新时间:2025-07-04

    发电及环境保护

  • 邱国华, 徐鹏志
    2020, 41(6): 681-688. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.20055
    摘要:为研究某掺烧固废燃料的2×300 MW循环流化床机组引风机叶片腐蚀严重的原因,对腐蚀区域叶片和不同位置的灰进行了取样分析。X光衍射光谱(X-Ray diffractomer,XRD)、扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线荧光光谱(X-ray fluorescence,XRF)等分析结果表明:在叶片锈样中和叶片表面均发现有Cl元素,未发现S元素,由此确定叶片腐蚀的原因是Cl腐蚀;通过对锅炉不同位置灰样的化验,发现空预器板结灰和半干法脱硫塔后布袋除尘器捕集的脱硫灰出现了Cl元素富集的情况,这是引起设备Cl腐蚀的关键。掺烧的固废燃料和污泥是Cl的主要来源,板结灰中的Cl富集与选择性非催化还原逃逸的NH3有关,而脱硫灰中Cl富集的原因有待进一步研究确定。  
    关键词:循环流化床;锅炉;固废燃料;叶片腐蚀;Cl腐蚀  
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    更新时间:2025-07-04
  • 1000MW超超临界机组调阀快关边界条件分析与应用

    宋晓辉, 梁恒, 陈新明, 普建国, 廖军林, 伍刚, 尹金亮
    2020, 41(6): 689-696. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.20004
    摘要:某1 000 MW超超临界机组在冷态冲转过程中出现调阀频繁快关动作,造成阀体支撑晃动大,无法继续升速。针对这一问题,试运现场通过调整冲转参数、检查电磁阀油路、重新化验控制油油质等措施仍未得到解决。为此,从转速控制逻辑出发,分析快关动作发生的条件及调阀快关过程中比例积分(proportion integration,PI)调节量的变化,得出快关过程中影响总流量指令(即最终的阀位开度)最主要的因素是转速调节的前馈量变化,而并非是转速PI输出量的变化。依据这一分析,在不改变冲转参数、阀门流量特性曲线的条件下,计算出转速控制前馈量的边界值。通过多次尝试确立前馈量的最优值,避免控制逻辑中因参数设置不合理而触发调阀快关动作。优化后实际转速跟随设定值平稳上升,调阀开度线性开启,不再出现频繁摆动,达到升速控制的要求。  
    关键词:超超临界机组;频繁快关;转速控制;调节量;前馈量;最优值  
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    更新时间:2025-07-04
  • 胡可嘉, 张军, 张天宇, 高立新
    2020, 41(6): 697-705. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.19131
    摘要:随着燃气-蒸汽联合循环发电技术不断发展,发电机容量和参数要求不断提升。H级燃气-蒸汽联合循环发电机组的发电机需具备更为稳定、高效、安全的启动要求。为此,静态变频装置(static frequency converter,SFC)启动技术发展也迎来新的挑战。SFC启动技术精准、灵活、高效控制的同时,产生的谐波分量会对电源系统的电能质量有一定的影响。通过Matlab/Simulink建立H级燃机发电机SFC启动仿真模型,模拟发电机启动过程,观察系统参数变化,分析谐波分量占比。仿真结果显示,采用SFC启动可通过调节输出电流的频率和幅值,柔性提升发电机的转速,发电机启动受冲击小。但SFC内置大量非线性电气元件,会使大量谐波分量涌入系统之中,影响电能质量。因此,提出2种抑制谐波影响的SFC接入优化方案,即增设输入电抗器方案和输入电源改接发电机机端方案。通过仿真模型证实了2种方案都可有效抑制或减少谐波影响,满足电能质量要求。  
    关键词:燃气-蒸汽联合循环发电;静态变频装置(SFC);变频调速;重型燃机发电机;谐波分析  
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    更新时间:2025-07-04
  • 内置阵列式声波吹灰器应用及节能分析

    周磊, 张举, 宋梓源, 杨志平, 郭培虎, 肖海平, 张晨, 李建龙
    2020, 41(6): 706-714. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.19146
    摘要:由于传统蒸汽吹灰技术存在吹灰死角,需耗费大量高品质蒸汽,且蒸汽因对受热面进行冲刷而影响其安全性,因此近年来较多的新建电厂倾向于在低温烟道采用内置阵列式声波吹灰器对低温再热器、低温过热器、省煤器进行吹扫。结合某660 MW电厂声波吹灰器的应用进行经济性评价研究。吹灰经济性通过锅炉侧的锅炉效率和汽机侧的汽轮机热效率2个指标来评价,采用锅炉反平衡方法计算某个负荷下锅炉排烟温度变化1℃时锅炉效率的变化量,吹灰后通过排烟温度的降低值来计算锅炉效率的增大值,进一步计算出煤耗的降低值。采用等效焓降法中工质携带热量出系统的计算方法,得到吹灰蒸汽量对汽轮机热耗的影响,并进一步计算出煤耗的增大值。综合考虑锅炉侧和汽机侧的经济性评价,得出声波吹灰器运行时的经济性增益。结果表明,采用内置阵列式声波吹灰器较常规蒸汽吹灰器年节约成本100万元以上。对于多年运行经济性较差的机组,采用内置阵列式声波吹灰器会有更佳的节能效果。  
    关键词:燃煤发电机组;内置阵列式声波吹灰器;节能分析;经济性评价  
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    更新时间:2025-07-04