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2022年第43卷第2期
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    海上风力发电技术

  • 海上风电智能控制与运维关键技术 AI导读

    房方, 梁栋炀, 刘亚娟, 胡阳, 刘吉臻
    2022, 43(2): 175-185. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22042
    摘要:建设海上风电对实现“双碳”目标、构建以新能源为主体的新型电力系统意义重大。远离陆地及复杂海况使海上风电机组的控制和运维面临诸多挑战,这些挑战是海上风电大规模建设中必须关注和解决的关键问题。总结了当前海上风电发展趋势及相关研究进展,分析了海上风电机组控制与运维面临的主要难题,从智能控制与智能运维两方面梳理了海上风电关键技术,结果可为开展本领域前沿理论与技术研究提供参考。  
    关键词:海上风电;新能源;智能控制;智能运维  
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    更新时间:2025-06-06
  • 我国海上风电发展关键技术综述 AI导读

    李铮, 郭小江, 申旭辉, 汤海雁
    2022, 43(2): 186-197. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22028
    摘要:海上风电是我国可再生能源领域的重要发展方向。首先概括了国内海上风电产业目前的开发情况,分析了国内海上风电行业产业链的发展趋势,然后从细分技术领域介绍了目前海上风电行业的前沿技术。所述涵盖机组技术,包括叶片设计与变桨、传动链、电机、变流器、主控系统等;组网输电技术,包括交、直流及低频输电技术,以及紧凑轻型化海上平台设计技术;工程建设技术,包括海洋工程、风电场建设及海底电缆等技术;海上风电运维技术,包括海上风电预测、尾流预测、优化调度、监测检修等技术。研究结果可为我国海上风电发展提供参考。  
    关键词:海上风电;风电场;风机;输电  
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    更新时间:2025-06-06
  • 海上风电制氢技术发展现状与建议 AI导读

    李雪临, 袁凌
    2022, 43(2): 198-206. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22032
    摘要:可再生能源制氢是达成碳达峰目标、实现碳中和愿景的重要路径。海上风电制氢作为可再生能源制氢的重要组成部分,具有巨大的市场潜力和广阔的发展前景。首先,介绍了2种不同的海上风电制氢系统方案;其次,阐述了适用于海上风电应用场景的电解水制氢技术和氢储运技术,梳理了国际海上风电制氢典型项目和我国海上风电制氢产业布局;最后,从氢能顶层设计、海上风电制氢技术攻关和标准体系建设等方面提出发展建议,为我国海上风电制氢技术创新和高质量发展提供参考。  
    关键词:海上风电;氢能;可再生能源;绿氢;电解水制氢  
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  • 陈作舟, 余浩, 王盼盼, 陈鸿琳, 陈武晖
    2022, 43(2): 207-217. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22043
    摘要:短路比是度量风电场接入交流系统诱发次同步振荡风险的重要指标。对于风火打捆并网运行的短路比,目前并无明确定义和详细的计算公式。由此,针对某实际规划双海上风电集群与火电打捆系统场景,提出了一种短路比计算方法,揭示计及双风电集群相互作用对次同步振荡的影响。研究结果显示,风火打捆并网对系统短路比有提升作用,相比于纯风电,能减缓短路比降低的速度,并提高次同步振荡时的稳定性。通过公式分析,风火打捆短路比3项影响因素为系统阻抗、风机配比、风火比例,三者对发生次同步振荡的临界短路比的影响比重不同,分析结果显示,风机配比对次同步振荡的影响比重最小,风火比例的影响比重最大。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建某实际规划海上风电集群与火电打捆系统模型,验证了上述研究结果的合理性。  
    关键词:海上风电;风火打捆;短路比;系统解耦;次同步振荡  
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  • 半潜式海上风力机流固耦合特性分析 AI导读

    胡丹梅, 曾理, 陈云浩
    2022, 43(2): 218-226. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22026
    摘要:根据美国国家可再生能源实验室给出的风力机数据,利用Pro E软件建立5 MW半潜式海上风力机模型,通过仿真软件进行双向流固耦合模拟,探究基于双向流固耦合半潜式风力机风轮在耦合作用时产生的形变及等效应力应变情况。通过分析风力机自存状态以及不同风浪条件下风力机的运行情况可知:作为风力机最重要的部分,风力机叶轮随着转速增大,产生的形变增大,同时形变峰值会越早出现;风轮最大等效应力出现于运行初始阶段,随着时间的推移,应力最终稳定在一定范围内;风力机的形变程度随风速的增大而增大;在风力机运行过程中系泊缆随浮筒一起做周期性运动。研究结果可为海上半潜式风力机安全稳定运行提供参考,同时为设计海上半潜式风力机提供借鉴。  
    关键词:海上风电;半潜式浮式风力机;流固耦合;形变;等效应力  
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  • 海上风电场及其关键技术发展现状与趋势 AI导读

    徐彬, 薛帅, 高厚磊, 彭放
    2022, 43(2): 227-235. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22031
    摘要:近年来,海上风电产业发展十分迅速,海上风电场数量不断增加、规模不断扩大。首先对正在运行的风电场主要组成部分的特点和风电场的规模进行了综述,然后,对风电机数量、装机容量、离岸距离和水深等海上风电场布局参数进行相关性分析。此外,还综合考虑了在建海上风电项目的相关数据,讨论了与海上风电场项目相关的海上风能技术的发展。数据显示,海上风力发电场规模和风力发电机额定容量在持续增长,同时海上风电场将向离岸更远、水深更深处发展。最后,对未来海上风电场的布局和容量等进行了展望。  
    关键词:海上风电场;基础结构;全球海上风电项目;可再生能源;风电场布局  
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  • 海上风电外送及电能输送技术综述 AI导读

    朱家宁, 张诗钽, 葛维春, 刘闯, 楚帅
    2022, 43(2): 236-248. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22025
    摘要:以新能源为主体的新型电力系统近几年飞速发展,海上风力发电站在向深远海、大容量的趋势发展。针对目前海上风电送出困难的问题,在现有电缆送出方式的基础上考虑增加运输电池,为电力输送提供新的渠道。在现有海上风电项目实际运行情况的基础上,分析交流输电和直流输电等海上风电主要输电方式的工作原理和现状,并阐述了运输电池的工作方式。对运输电池和其他输电方式的传输容量、投资成本、安全成本等技术性和经济性方面的性能指标进行了对比研究,分析了海上风电外送方式的优势与劣势。  
    关键词:海上风电;电能输送;交流输电;直流输电;运输电池  
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  • 海上浮式风机动力学仿真分析研究进展 AI导读

    邹晓阳, 潘卫国
    2022, 43(2): 249-259. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22024
    摘要:海上浮式风机是向深远海获取风能的关键基础装备。由于其基础大幅度飘浮运动,且受到气动力、水动力及两者与结构产生的耦合作用,海上浮式风机的动力学特性复杂,研究其动力学有助于指导其设计、开发、运行和维护。从风机机身气动力学、飘浮基础水动力学、风浪流结构耦合动力学3个方面对近年来海上浮式风机动力学仿真分析的研究进展进行了综述分析,总结了目前该领域的研究成果和特点,指出了今后的研究趋势,以期为该领域的进一步研究提供参考。  
    关键词:海上风电;海上浮式风机;气动力学;水动力学;风浪流结构耦合动力学;仿真分析  
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  • 芦潮港海上风资源变化特性分析 AI导读

    张智伟, 张建平, 刘明, 纪海鹏, 诸浩君, 周圣荻
    2022, 43(2): 260-267. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22010
    摘要:海上风资源特性对海上风电场的建设具有重大影响,是海上风机选型及排布的关键因素,因此对其进行研究十分必要。利用测风塔测量得到上海芦潮港地区风速数据,并分析了该地区风速、风向、风能密度分布及其变化特性。结果表明:在芦潮港地区海上风速分布描述上,Logistic函数具有最好的精度,Weibull函数很难描述单月风速分布;芦潮港地区风向主要来自正北与东北方向;随着芦潮港地区测风塔测风高度的增加,年平均海上风速逐步趋于8 m/s;芦潮港地区年平均风能密度不低于290 W/m2,具有较为充足的风能资源,可为风电场收益提供保障。  
    关键词:海上风电场;风资源特性;海上风机;风速;风向;风能密度  
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  • 杨舟, 杨仁炘, 施刚, 张建文
    2022, 43(2): 268-277. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22055
    摘要:针对传统的电压下垂控制用于多端直流输电系统中时直流电压和有功功率分配方面的不足,提出了一种新型的直流电压协调控制策略。该控制策略不仅可以保持直流电压恒定,而且能够依据不同的原则,精确调节传输到各个换流站的有功功率分配比例,而不依赖线路阻抗,从而有效提高多端直流输电系统的交流故障穿越能力。在交流故障期间,将这种新的控制策略对有功功率分配比例的快速调节,与一系列无需通信的交流故障穿越方法(如降压法、升频法和直流斩波器法)相结合,可以更加充分地利用有功功率,同时避免直流线路出现功率失衡的问题。基于PSCAD/EMTDC建立了一个五端柔性直流输电系统仿真模型,验证了不同程度交流故障下所提出控制策略的有效性。  
    关键词:海上风电场;多端直流输电;协调控制策略;直流斩波器;故障穿越  
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  • 多点数值天气预报风速和辐照度集中式修正方法研究 AI导读

    张永蕊, 阎洁, 林爱美, 韩爽, 刘永前
    2022, 43(2): 278-286. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22005
    摘要:数值天气预报(numerical weather prediction,NWP)修正是提升风光功率预测精度的关键技术之一,但目前鲜有对NWP辐照度修正的研究,同时现有的NWP风速修正方法大多只考虑单一位置,忽略了风速间的时空耦合特性,影响修正效果。针对这一问题,提出了考虑区域风光资源时空相关性的多点NWP风速和辐照度集中式修正方法。以区域内多个风电场和光伏电站的实测风速、辐照度数据为修正模型的学习目标,建立基于注意力神经网络的多点NWP集中修正模型,同时修正多个具有一定相关性的场站级NWP数据。结合某区域8个风电场和7个光伏电站的NWP数据和历史风速/辐照度数据,对所提方法进行验证,结果表明,相比于传统的单点NWP修正方法,所提方法能够有效提高NWP精度。  
    关键词:风电场;光伏电站;时空相关性;数值天气预报(NWP);功率预测;注意力神经网络  
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    更新时间:2025-06-06

    智能电网

  • 元电力:新一代智能电网 AI导读

    黄超, 卜思齐, 陈麒宇, 李晓虹
    2022, 43(2): 287-304. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22058
    摘要:元宇宙是数字化革命的新进程,它将宇宙打造成一个由多种技术支撑的具有强交互性和超时空性的生态系统。将元宇宙应用到电力系统能进一步提升电力系统的信息化和智能化程度,成为新一代智能电网。定义引入元宇宙的电力系统为元电力,元电力的多技术性促进了电力系统运行的灵活性、安全性和智能性,元电力的强交互性提高了电力系统监测和维护的便利性和沉浸性,元电力的超时空性突破了电力系统运行的时空局限性,有利于未来能源发展战略的评估推演。  
    关键词:元宇宙;智能电网;数字孪生;泛在物联网;人工智能;先进人机交互;电力系统  
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  • 黄雅琨, 刘进一, 张筱松
    2022, 43(2): 305-312. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21057
    摘要:提出并分析了一种以高温质子交换膜燃料电池(high temperature proton exchange membrane fuel cell,HT-PEMFC)为核心的能源系统, 采用全钒液流电池(vanadium redox flow battery,VRFB)作为储能装置,弥补了系统在满足负载需求上的缺陷。分析了HT-PEMFC和VRFB的工作原理及输出性能,同时确定相关评估指标,探究系统最优配置,且分析了燃料电池负载率与运行效率的关系,将上游耗氢量也纳入考虑范围。探讨了以燃料电池为主供应电源的混合能源系统的配置优化,结果表明:在燃料电池负载率为22%时,总效率为41%,此时总年化成本取得最小值,相对于百分百负载的情况,系统投资成本上升了212.5%,但燃料成本下降了41.7%,系统整体增益明显。  
    关键词:高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC);全钒液流电池(VRFB);效益评估;能源配置  
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    更新时间:2025-06-06
  • 基于Logistic快速最小误差熵算法的配电变压器停电预测 AI导读

    许中, 栾乐, 莫文雄, 罗思敏, 叶宗林, 陈超, 赖轩达, 解明辉
    2022, 43(2): 313-319. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21006
    摘要:为了提高配电变压器停电预测的速度和准确性,提出了一种基于Logistic快速最小误差熵算法的配变停电预测方法。在最小熵回归算法的基础上,提出了快速最小误差熵算法,基本保持了最小熵回归的回归效果,并且显著地减少了算法的运行时间;针对配变停电预测适用Logistic回归的情况,提出了基于Logistic的快速最小误差熵回归算法,选取配电变压器重过载时长、最大有功负载率、平均有功负载率、平均三相不平衡度以及重三相不平衡度作为配变停电预测的特征变量数据,建立了配电变压器停电预测模型,实验预测结果优于Logistic回归。  
    关键词:Logistic快速最小误差熵;配电变压器;停电预测  
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  • 山地光伏阵列布置方法和排间距计算 AI导读

    罗耿
    2022, 43(2): 320-327. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.20005
    摘要:近年来山地光伏项目越来越多,为选择适合山地光伏电站的光伏阵列布置方法,基于数学建模的方法,建立了太阳光线、坡面和光伏组件的几何模型,推导出任意坡度和坡面方位角下使用随坡倾角布置和正南倾角布置的光伏阵列理论排间距计算方法,并通过设置判定条件使排间距的计算更加完善。对不同纬度、坡度、坡面方位角下的排间距进行分析,总结并对比了2种布置方法下排间距的变化规律和特点,为设计人员对光伏电站中光伏组件布置优化提供方向和理论基础。  
    关键词:山地光伏电站;随坡倾角布置;正南倾角布置;光伏阵列排间距  
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    更新时间:2025-06-06

    储能

  • 基于过冷相变材料热开关的锂离子电池热管理系统 AI导读

    王泽旭, 李冰辰, 许瑶, 刘倩, 李凯璇, 巨星
    2022, 43(2): 328-340. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21058
    摘要:针对动力电池热管理的问题,提出一种耦合过冷相变材料六水合氯化钙和热开关的新型温控热开关装置。以18650圆柱型锂离子电池为对象,应用热开关装置并基于数值方法对其冷却和保温效果展开研究。装置基于过冷相变材料的体积变化特性提供机械热开关动作能力,与相变材料过冷现象结合进一步提高温控能力。分析结果表明,与无热开关的温控方式相比,过冷相变热开关温控使电池在5C高倍率放电结束时的最终温度下降了1.61 ℃,在外界环境温度-20 ℃时,过冷性相变热开关温控使电池温度管理时间延长了660 s。  
    关键词:锂离子电池;热开关;六水合氯化钙;电池热管理;数值模拟  
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  • 考虑经济功能性的风电场储能系统容量配置 AI导读

    陈晓光, 杨秀媛, 卜思齐, 徐智蔷
    2022, 43(2): 341-352. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21073
    摘要:储能系统具有双向吞吐功率的能力,实现了电能的时空转移,为风电安全友好并网提供了关键技术支撑。实际工程中较高的成本制约着储能大规模应用,因此选择容量配置方案时,在满足功能应用性前提下引入经济性评估可加快储能产业化。结合经济功能性储能容量配置问题,归纳了储能系统经济性评估的3种典型评价标准,并总结了容量配置的三大方法,通过对比分析各方法的优势和不足,给出了储能系统容量配置的基本流程。最后,指出了储能配置现阶段存在的问题和之后的研究方向。  
    关键词:风电;储能系统;容量配置;经济性评估  
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    更新时间:2025-06-06

    发电及环境保护

  • 李源, 郭志成, 孟晓超, 陈科峰, 任利明, 毛睿, 岑可法
    2022, 43(2): 353-361. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.19183
    摘要:基于可调谐二极管激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)技术,设计了炉内多燃烧场参数(温度,CO、CO2和NO浓度等)同时在线监测技术方案,包括一维燃烧参数监测系统和多维燃烧参数监测系统。在一维燃烧参数监测系统中,引入光开关技术实现多个燃烧参数的同时测量。在二维燃烧参数监测系统中,引入分光器技术和代数迭代算法(algebraic reconstruction technique,ART)实现平面内二维燃烧参数的反演和测量。在此基础上,设计了三维燃烧参数监测系统,三维燃烧参数测量步骤为:先将炉内燃烧区域划分为多层二维切片;再基于ART法重建二维燃烧参数;最后基于多层二维燃烧参数数据重构三维燃烧参数。本文所设计的炉内燃烧场参数监测系统有利于未来锅炉精细化调整。  
    关键词:燃煤锅炉;可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS);污染物浓度;在线监测系统  
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    更新时间:2025-06-06
  • 高温除尘用金属纤维滤料的性能研究 AI导读

    刘美玲, 沈敏超, 刘含笑, 陈招妹
    2022, 43(2): 362-366. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.19181
    摘要:为了解高温除尘用金属纤维滤料的过滤性能,采用对比试验的方式,对金属纤维滤料、普通针刺毡滤料和聚四氟乙烯(poly tetra fluoro ethylene, PTFE)覆膜滤料进行过滤性能试验,结果发现:老化试验前,金属纤维滤料排放浓度较高,老化试验后,排放浓度低于0.1 mg/m3;清灰周期长,清灰周期约为普通针刺毡的2倍,与针刺毡覆膜滤料基本一致;残余阻力约在350 Pa左右,与普通针刺毡、PTFE覆膜滤料基本一致。金属纤维滤料作为新型滤材,过滤性能良好,完全能满足高温除尘的性能需求。  
    关键词:袋式/电袋复合除尘器;高温除尘;针刺毡;金属纤维滤料  
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  • 尿素热解制氨工艺在1 000 MW燃煤电厂的应用与优化 AI导读

    喻小伟, 匡萃杰
    2022, 43(2): 367-372. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.20007
    摘要:尿素热解制氨工艺凭借其安全无毒的优势已经在多个电厂得到应用,但是在应用过程中存在沉积物堵塞等问题。国内某电厂1 000 MW机组的尿素热解装置在运行过程中由于脱硝增压风机磨蚀导致热解风量不足,电加热器出力受限,以及尿素溶液喷枪雾化效果差等原因,导致热解炉、出口管道以及喷氨格栅等被沉积物严重堵塞。通过定期检查清理、优化调整运行参数、增强系统控制等手段,解决了系统堵塞的问题,并且明显降低了尿素耗量,每年节省大宗物质消耗成本达130万元,提高了机组可靠性与经济性,可为国内外其他配置尿素热解工艺的电厂提供借鉴。  
    关键词:燃煤电厂;选择性催化剂还原(SCR);尿素热解;中间反应;沉积物;热一次风  
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