梯形摆式波能转换装置水动力性能研究

基于势流理论,采用频域方法对固定梯形摆式波能转换装置的水动力性能进行研究。由于摆式波能转换装置固有周期较长,在固有周期附近辐射阻尼系数较小,故波能转换效率并不高。在线性理论下研究波能转换装置的水动力性能时通常忽略非线性阻尼的作用,当波浪周期等于装置的固有周期且负载阻尼系数等于辐射阻尼系数时可获最大的输出功率。类似于船舶横摇,对摆式波能转换装置而言有必要考虑非线性阻尼的影响,分析非线性阻尼对最佳负载阻尼系数的影响及负载阻尼系数对摇幅及波能转换效率的影响。     

基于激励力预估的直驱式波浪发电系统功率优化

为提高不规则激励力工况下直驱式波浪发电系统的功率捕获能力,基于变分法给出最大功率提取条件,求解得到对应的理想电磁力。结合电机-水动力模型,设计滑模观测器,由Lyapunov函数证明系统稳定性,预估未知波浪不规则激励力输入。以理想电磁力为参考输入,采用空间矢量控制策略跟踪系统期望电流信号,实现最大功率输出。仿真结果表明,所提方案预估精度高,在模型失配时也有较好的鲁棒性,系统输出功率更高,可在线检测激励力,提高复杂海况下系统波能转换率。     

阵列浮子式波浪能发电技术研究概述

阵列浮子式波浪能发电装置具有单机容量大、发电成本相对低、电能输出较稳定等优点,许多国家对阵列浮子式波浪能发电技术进行研究,获得显著成果.该文阐述了阵列浮子式波浪能发电原理及系统构成,并从不同的角度对其进行分类,梳理了阵列浮子式波浪能发电技术工程应用实例及研究进展,对阵列浮子式波浪能发电技术未来发展趋势进行了展望.     

光伏并网电站仿真与决策优化软件设计

针对太阳能光伏并网电站系统,建立"太阳能辐照+光伏组件+逆变器+损耗"一系列数学模型,采用编程软件实现光伏电站并网系统的仿真和决策优化设计软件。该软件主要以世界各地典型年气象数据为基础,用以仿真获得光伏阵列表面辐照度、光伏阵列发电功率、光伏逆变器输出功率、系统总损失以及系统净输出发电参数等,其结果能反映实际电站建成后的发电情况。     

海流能发电系统的负载控制仿真研究

基于海流能发电系统最大功率跟踪控制理论,设计以二极管整流-斩波-逆变结构为主电气结构的小功率等级海流能发电系统。系统负载控制器输出PWM信号调节DC/DC变换器,即调节系统负载特性,使得叶轮转速跟踪最优转速,实现系统最大功率跟踪控制运行。在系统数学模型的基础上,搭建Matlab环境下的系统仿真模型并进行仿真分析,仿真结果显示,系统具有良好的动态特性,通过调节负载大小的方法,叶轮实际捕获功率可较好地跟踪理论最大功率,实现系统最大功率输出。     

漂浮式波浪能发电平台船艏楔形角及浮子质量的优化研究

基于漂浮式波浪能发电平台,通过对船艏楔形角及浮子质量的优化,以提高漂浮式波浪能发电装置的波浪能采集效率。对发电船及浮子阵列部分建立了数值模型,进行了相关参数设置及有限元网格划分,采用水动力分析软件AQWA对该模型进行了水动力时域仿真模拟,分析讨论了不同船艏楔形角和不同浮子质量对波浪能采集效率的影响。结果发现:沿波浪的传递方向,各浮子的采能效率依次减少,并且减小的幅度逐渐增加;综合考虑该平台状况和波况,浮子质量越小,船艏楔形角越大,波浪能的采集效率较高。     

基于遗传算法的二自由度波浪能装置阵列优化

针对浮子式波浪能装置阵列发电效率提升问题,采用遗传算法对一种二自由度浮子式波浪能发电装置阵列进行优化排布。首先介绍二自由度波浪能发电装置及其阵列数学模型;然后开展二自由度装置阵列优化模型的构建及其遗传算法求解研究;接着对100 m×100 m海域范围内分别开展2、3、5个装置阵列的排布优化计算,并对2个装置阵列的优化结果进行验证,分析波浪能装置阵列影响因子q增大的机理;计算结果表明遗传算法能有效优化二自由度装置阵列排布,增强阵列中各装置之间的相互作用,提升波浪能装置阵列发电效率。     

随机波作用下圆柱形垂荡浮子水动力行为的数值研究

建立随机波作用下垂荡浮子三维水动力数学模型,并与随机波理论频谱和随机波作用下垂荡浮子试验数据进行有效验证。利用验证后的模型对不同波况下,不同高度的圆柱形浮子垂荡行为进行计算分析,发现:1)浮子密度500 kg/m3时,浮子上行的最大速度略小于下行的最大速度,浮子上行的时间略大于下行的时间。2)随有效波高增加,浮子有效位移增加;随着谱峰周期增加,浮子有效位移基本呈现增加的趋势。有效波高较小时,谱峰周期对浮子有效位移的影响不大;有效波高较大时,谱峰周期对浮子有效位移的影响较大。3)浮子密度保持不变时,浮子高度对其有效位移的影响不大。     

振荡浮子式波浪发电系统的分段控制

针对波浪发电效率低问题,文章提出了一种振荡浮子式波浪发电分段控制策略。在考虑发电机效率的前提下,提出低速空载储能运行与高速带载发电运行相结合,以提高发电量。在Matlab/Simulink环境下搭建模型进行仿真计算,分析了切入速度和切出速度对输出功率的影响,并在机电模拟实验平台上进行了控制试验验证。仿真与试验结果表明,采用该方法提高了波浪发电的平均输出功率。     

一种振荡浮子式波浪能发电装置的实验研究

在已有的波浪能发电研究基础上,以一种振荡浮子和液压系统结合的波浪能发电装置为研究对象,在华北电力大学海洋能研究实验室进行模型试验,之后进一步在厦门海域进行工程样机实海况运行试验,重点研究该装置的波浪能量吸收率、运行稳定性等性能。试验表明:该波能转换装置运行平稳、能量转换效率较高,且结构简单、建造成本较低,具有实用价值及进一步研究的科研价值。     

Model predictive control of sea wave energy converters – Part II: The case of an array of devices

This paper addresses model predictive control (MPC) of highly-coupled clusters of sea wave energy converters (WECs). Since each WEC is not only a wave absorber but also a wave generator, the motion of each WEC can be affected by the waves generated by its adjacent WECs when they are close to each other. A distributed MPC strategy is developed to maximize the energy output of the whole array and guarantee the safe operation of all the WECs with a reasonable computational load. The system for an array is partitioned into subsystems and each subsystem is controlled by a local MPC controller. The local MPC controllers run cooperatively by transmitting information to each other. Within one sampling period, each MPC controller performs optimizations iteratively so that a global optimization for the whole array can be approximated. The computational burden for the whole array is also distributed to the local controllers. A numerical simulation demonstrates the efficacy of the proposed control strategy. For the WECs operating under constraints explored, it is found that the optimized power output is an increasing function of degree of WEC–WEC coupling. Increases in power of up to 20% were achieved using realistic ranges of parameters with respect to the uncoupled case.     

基于高斯混合聚类的海上风电出力特征曲线提取方法及其在电量平衡计算中的应用

[目的]为了减少化石能源消耗和改善环境污染问题,海上风力发电是解决问题的有效方式之一。然而,海上风电存在间歇性强、波动性大、双向调峰性等问题,研究其出力特性曲线对海上风电消纳具有重要意义。[方法]提出一种基于贝叶斯信息准则的高斯混合聚类模型,对海上风电原始出力曲线进行分类和特征曲线提取。[结果]得到能够反映不同海风区域特点的海上风力特性曲线,并应用于海上风电出力的电量平衡计算。[结论]最后,以沿海某省份海上风电15 GW装机规模下不同海风区域原始海上风电出力曲线为研究对象,验证所提方法的有效性。     

氢储能用于核电调峰经济性研究

    目的   以光伏、风电为代表的可再生能源装机占比的提高和煤电比例的不断降低使得电网对于优质调节资源的需求不断增加,也给核电调峰带来新的压力。通过系统升级改善核电调峰能力,从而提高核燃料利用效率、系统安全性和经济性是亟待解决的重点问题。    方法   调研了氢能的制备、储运及利用现状,探究了适合用于核电调峰的氢储能技术路线,并以某核电站现有运行情况为例,分析了不同氢能利用技术路线的经济效益。    结果   利用富余核电制氢能够提高核电利用效率,并具有较好的经济效益应用潜力。    结论   随着技术的进步和设备成本的降低,利用富余核电开展氢气制备,不仅能够提高核电机组的利用效率获得更好的经济效益,还有助于氢能产业的发展。作为高能量密度的绿色能源,氢能在节能减排中起到极为重要的作用,将助力碳中和目标的实现。     

基于调峰能力分析的电网弃风评估方法及风电弃风影响因素研究

  [目的]  由于风电出力的间歇性、随机性和反调峰特性,大规模可再生能源风电并网造成京津唐地区冬季供热季弃风现象愈加严重。  [方法]  为了能够定量研究电源调峰、联络线外送等弃风因素变化时对电网弃风的影响情况,从而准确衡量不同情形下电网对风电的接纳能力,文章从系统调峰的角度,以电热负荷平衡约束、机组出力约束为条件建立风电弃风评估模型。  [结果]  对京津唐电网弃风情况的模拟结果表明,常规电源调峰越深、联络线外送深度越小,系统接纳风电出力的空间越大;而过快的风电装机容量增长速度和较高的热电机组供热比率,会抑制风电出力,从而导致弃风。  [结论]  因此,可通过激励系统中常规电源积极主动进行调峰、控制联络线外送峰谷差和热电机组出力范围来提高系统接纳风电的能力;而根据未来规划水平,选取某一比例的风电装机容量增长速度,即可确定最佳的风电并网规模,控制弃风电量在一定水平内。     

海上风电场运行期尾流损失分析

  [目的]  为了充分认识海上风电场运行过程中的尾流效应,对风电场布局设计中的模拟计算结果进行验证,探索海上风电场的风机尾流损失变化规律。  [方法]  以华南地区某海上风电场为测试场址,选用PARK模型进行尾流模拟计算,对模型中的参数进行优化并进行实际发电量验证。  [结果]  结果表明:PARK模型用于海上风电场尾流模拟可以基本反映风机实际发电情况;在某风向上风机间距为7D情况下,主风向尾流损失在第2排后的分布规律呈现较为稳定的状态,约为首台风机的30%。  [结论]  PARK尾流模型能够较好的模拟近海风电场尾流损失和进行发电量计算,模型参数选择应根据项目实际情况进行敏感性测算。     

分布式电源的最优经济运行方案

  [目的]  为获取微电网安全经济运行方案,提出了基于支持向量机回归理论的微电网最优经济运行的数学模型,实现了微电网中各分布式电源的负荷预测,根据实时电价分析了分布式电源的出力情况,并给出了相应的理论依据。  [方法]  为尽可能准确地构建微电网模型,以系统的运行成本、环保成本和综合效益为目标,构建了以常见五大分布式电源为主的最优经济运行的数学模型,采用Yalmip/CPLEX对模型进行了求解,获得了各分布式电源的实时出力情况。  [结果]  计算结果表明:以综合效益为目标的调度方案能够实现微电网整体的运行成本最低,协调了微电网的经济性与环保性。  [结论]  该模型可为微电网并网的资源优化利用和提高供电可靠性的相关研究奠定理论基础。     

电力市场环境下广东电力系统规划方法初探

[目的]在电力市场的新环境下,电力系统规划所包含的变量、制约因素、规划目标更多,复杂性更高,需考虑可靠性、经济性等多维因素,可以反映为负荷、电源、潮流、设备投退、政策、社会经济、商业模式、投资收益等多方面的不确定性因素,需要充分考虑这些不确定因素,建立更恰当的规划模型,整个电力规划的研究方法和手段都需要进一步优化.[方...     

天然气联合循环电厂燃烧后CO2捕集一体化技术经济评价

  目的  近年来,天然气发电在我国构建清洁能源体系中扮演着重要角色,预计到2025年“十四五”规划期结束时,中国气电装机容量将会突破150 GW。二氧化碳捕集利用是气电实现“双碳”目标的关键路径之一。  方法  为此,设立1个600 MW等级天然气联合循环发电（NGCC）、1个CO₂捕集和压缩（PCC）的综合工厂作为模拟对象。  结果  模拟研究表明:设计CO₂全烟气量捕集、90%效率、CO₂压缩提纯率为99.5%,燃气发电总出力输出下降了约16.05%,厂用电率增加5.55%,循环冷却水需求增加了约50.52%。  结论  通过经济分析显示,综合工厂的静态投资成本比单一发电厂的成本高54.28%,电力均等化运营成本（LCOE）增加了15.96%,给二氧化碳捕集的部署和发展带来了非常大的困难。但其中天然气价格仍然是影响电厂运营成本的最主要因素。     

电池储能电站电网侧经济效益及运行效益分析

  目的  电池储能电站的建设是未来电网发展的必然趋势,文章旨在研究当前电池技术和峰谷电差政策条件下的电池储能电站的经济效益和运行效益。  方法  以电网侧储能电站为对象出发,分析以经济效益指数为判据的经济效益、以延缓变电站扩容建设为衡量的运行效益。同时,以东莞地区电池储能电站为例,对其直接经济效益、运行效益和其他效益进行分析。  结果  在当前电池技术和峰谷电差政策的状况下,东莞电池储能电站的经济效益总体略有亏损,但考虑到建设储能电站存在的其他方面的运行效益等,发展电池储能电站有小幅盈利。  结论  以东莞地区电池储能电站为例的经济效益及运行效益分析也可以为其他同类型电池储能电站的效益分析提供参考。     

基于SA-PSO的风电消纳经济性动态规划分析

  [目的]  电网运行规划研究在电力系统中具有十分重要的地位,对电源布局具有决策意义,其本质上是一个多约束组合优化问题,重点研究了风电运行成本的计算模型。  [方法]  该模型对电源布局规划中需要重点考虑的约束问题进行了分析,采用粒子群算法用于解决此类目标优化问题,并结合模拟退火理论对传统粒子群算法进行了优化处理。  [结果]  通过仿真计算,与遗传算法及粒子群算法进行了对比分析,证实了这种算法的优越性,可以找到满足各种约束条件的最优电网出力方案。最后,进一步分析了在不同风速下对风电并网运行成本影响。  [结论]  该模型应用于电网规划分析是可行且有效的。