浙江近岸海域实测大浪特征分析

采用现场测量方法分析浙江近岸海域在极端天气条件下的大浪特征，比较分析台风浪和寒潮大浪的差异，对台风浪和寒潮大浪过程的波参数进行统计分析、回归分析，结合风资料探讨波参数与谱变化特性，1年内共观测到5次台风浪过程和1次寒潮大浪过程。研究表明：涌浪作用较大时，波高和风速几乎无相关性；当风浪作用达到一定程度时，波高和风速呈同步变化趋势；研究海域的台风浪为区域内风浪和外海涌浪组成的混合浪，单峰谱、双峰谱和多峰谱为其波浪谱型，双峰谱最多；寒潮大浪过程为典型的风浪过程，其谱型为单峰谱。     

破碎波作用下单桩式海上风机水动力学数值分析

  目的  我国南汇、东海、大丰等海上风电场的设计波浪十分接近波浪破碎极限,需要探究浅水水域单桩式海上风机基础受破碎波载荷的动力响应。  方法  利用FAST耦合分析软件,考虑使用波浪拉伸的方式计算波浪力载荷,对单桩式风机在东海海况下的耦合动力响应特性进行分析。  结果  分析结果表明:使用波浪拉伸方式计算破碎波载荷更加接近实际海上风机所受到的载荷,且明显高于不使用拉伸方式计算的破碎波载荷。破碎波更容易激发塔筒的一阶固有频率,风浪联合作用下风机结构动力响应更加显著。  结论  研究成果为我国浅水非线性波浪区域单桩式海上风电的开发提供了一定的参考。     

光伏电站支架系统结构抗台风设计实践

  [目的]  广东沿海太阳辐照资源丰富,为了利用好光资源,开发建设光伏电站,就必须研究光伏电站的重要结构物——光伏组件支架系统的抗台风设计。支架系统的设计参数选择对于工程的安全性、经济性均影响非常大。  [方法]  将以广东沿海某光伏电站为例,从台风荷载参数取值,结构体型系数,构造措施等方面,结合有限元软件数值模拟及台风灾害后评估,介绍光伏电站支架系统结构抗台风设计的要点及实践经验。  [结果]  项目建成后,先后经历了“天鸽”（17级）、“山竹”（14级）台风正面吹袭考验,在经历台风后,整个光伏区阵列受损较小。  [结论]  项目建成后,遭遇几次超过12级以上的台风正面吹袭,并未造成严重损失,支架系统结构设计是比较成功的,设计理念和方法得到了印证,可为实际应用提供指导。     

海洋波浪信息资源评估系统的波力发电应用研究

波浪的原始观测数据量大,难以进行直观分析,为此建立了海洋波浪信息资源计算机评估系统,并利用此系统详细评估了浙江嵊山海域的波浪资源.结果表明:该海域波功率为0.5～8.8 kW/m,2 kW/m的频率分布为60%左右,因而在该海区可采用波能发电作为能源供给的一种辅助方式.分析风浪向波功率的频率分布,对于波力发电装置的浪向选择有一定指导意义.在夏季,55%以上波功率频率分布与偏南方向有关;在秋冬季,60%以上波功率频率分布与偏北方向有关.该海区波浪周期集中分布于4～5 s,波高集中分布于1.2～1.5 m,这种集中分布的特点对波能装置的设计和波能的有效利用非常有利.     

海上风机单桩基础疲劳影响因素分析

  [目的]  为提高评估海上风机单桩基础疲劳寿命准确性,重点探讨了影响海上风机单桩基础疲劳寿命计算的影响因子。  [方法]  首先利用简化梁单元模型与局部有限元模型模拟了某工程的单桩基础结构,其次结合波浪谱疲劳方法对单桩基础由波浪载荷造成的疲劳强度进行了评估,最后分别计算并讨论了传递函数、波浪理论和局部开孔的结构形式对风机基础疲劳损伤的影响。  [结果]  分析结果表明:传递函数和局部开孔的结构形式对钢管桩结构的疲劳强度影响显著。  [结论]  所提计算方法和分析结果是正确并有效的,可为实际应用提供指导。     

台风-浪-流耦合作用下海上风力机基础结构水动力特性分析

为揭示台风-浪-流耦合作用下风力机基础结构的水动力特性,以广东外罗10 MW级海上风力机为研究对象,基于模式耦合器（MCT）建立中尺度台风-浪-流（W-S-F）实时耦合模拟平台,分析超强台风“威马逊”过境全过程海上风电场台风-浪-流的时空演变特性;再结合中/小尺度嵌套方法分析风力机单桩基础水动力荷载分布特性;提出不同波浪相位下基础柱极值荷载模型。结果表明：建立的W-S-F平台对台风路径的模拟精度较单WRF模式提高42.51%;台风-浪-流耦合作用下基础柱水平波浪力正峰值增大约20%,负峰值减小约18%,并沿水深方向呈指数型变化规律,周向沿180°波向角呈对称分布;T4相位为风力机基础强度设计的最不利相位,基底剪力最大达7.68×10⁶量级,基底弯矩最大达5.2×10⁸量级。     

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。     

砂质海岸单桩基础的冲刷特征与防护措施试验研究

    目的   海上风电开发的一个重要环节是建造合适的海上风电基础支撑结构,近年来,单桩结构成为海上风电机组的主要基础形式。单桩基础在海洋环境中的局部冲刷问题对风机结构的稳定性有重要影响。    方法   通过开展系列物模试验,对某建于砂质海床并采用大直径单桩基础的风电场工程的桩基局部冲刷特征进行了研究,分析了不同直径、水深、波浪以及水流等因素对局部冲刷深度和范围的影响,并研究了砂被和沙袋等措施的防护效果。    结果   研究结果表明,对于直径7.0 m和6.5 m两种桩基,冲刷最深处均在单桩迎水面,最大冲刷深度为桩基直径的0.8~0.9倍。    结论   采用无搭接方式铺设砂被并且采用沙袋填充冲刷坑可对桩基结构周围底床形成很好的防护,可为同类工程冲刷试验和工程设计提供参考。     

大万山波浪能示范场波浪能资源测试分析

通过对大万山波浪能示范场资源的测试,针对6月份的波浪数据进行全面统计,分析大万山海域的波浪能资源分布状况。结果表明大万山海域波高范围为0.3～1.8 m,周期范围为2.7～8.0 s,浪向以正南向为主,能流密度均值为2.2 kW/m。大万山波浪能示范场的波浪能资源测试结果,可为在该示范场进行实海况测试的波浪能装置的设计、投放、运行提供理论参考。     

广东阳江"海上风电+海洋牧场"生态发展可行性初探

    目的   海洋牧场与海上风电融合发展是现代农业和新能源产业高效结合发展的典型代表,为了响应国家“用海空间立体化、资源利用最大化”的政策,缓解港口海域水产资源的供给压力,对广东阳江“海上风电+海洋牧场”生态发展可行性进行了初步探究。    方法   根据《水和废水监测分析方法》和《海洋监测规范》,采用紫外可见分光光度计、体视显微镜、生物显微镜等对三峡阳江海上风电海域的叶绿素α与初级生产力以及海洋生物种类进行了统计和分析。    结果   研究表明:调查海域叶绿素α含量平均值为1.79 mg/m3,初级生产力平均值为353.05 mg·C/(m2·d),共鉴定出浮游植物4门77种,浮游动物11门76种,大型底栖生物5门31种,潮间带生物5门43种,游泳动物3门37种。    结论   本项目所处海域初级生产力较高,浮游植物、浮游动物、大型底栖生物、潮间带生物、游泳动物等物种丰富,具备“海上风电+海洋牧场”融合发展的生态基础和优势,也具有较大的渔业资源潜力和建设海洋牧场的可行性。     

基于VMD-LSTM的超短期风向多步预测

[目的]为准确预测未来4 h风向,提出一种基于VMD-LSTM(Variational Mode Decomposition-Long Short-Term Memory)的超短期风向多步预测方法。[方法]采集明阳智能某风电场3个风电机组的风向序列,对其进行预处理及时序分析;基于自相关函数（Autocorrelation Function, ACF）计算风向不同时期的相关性,以选取风向序列的特征长度;采用变分模态分解（Variational Mode Decomposition, VMD）将风向序列分解为相对稳定的模态信号,通过最小样本熵确定分解的子模态数,并对分解后的模态信号分别建立预测模型,进行超短期风向24步预测;重构风向序列,叠加各分量预测结果。[结果]结果表明,VMD-LSTM在4个季度的24步风向预测的绝对平均误差（Mean Absolute Error, MAE）、均方根误差（Root Mean Square Error, RMSE）、平均绝对百分比误差（Mean Absolute Percentage Error,MAPE）分别为8.430°、16.870°、9.155...     

多波束测深系统在海上风电桩基侵蚀监测中的应用

[目的]研究海上风电场风电机组水下基础部分受潮流及波浪影响对其周边海底地形发生的影响。[方法]通过两次海底地形调查,对海底地形变化进行比较。[结果]研究表明：海上风电机组水下基础的冲刷主要发生在当地潮流方向上,建设初期会形成较深的冲刷坑,2年后出现冲刷槽,形成冲刷槽后桩基础周边会出现小幅度淤积。[结论]长期进行海洋风电机组基础侵蚀监测,有助于了解侵蚀范围、深度的变化,进行水文调查将有助于建立海洋水动力模型,进而对风电机组基础侵蚀进行预测。应进行抛石、固化土等措施进行侵蚀填充,延缓侵蚀发生。     

660 MW机组锅炉稳燃改造方案研究

  目的  为了解决电站锅炉深度调峰过程中出现稳燃差、水动力不稳定、SCR入口烟温过低等问题,锅炉稳燃改造势在必行。  方法  文章以某660 MW火电机组锅炉灵活性改造为例,提出了两种有效的稳燃改造方案,分析了燃烧及制粉系统改造后对炉膛和NO_x排放影响。  结果  两种改造方案均可提升锅炉超低负荷稳燃特性,燃烧及制粉系统改造后对炉膛和NO_x排放影响小,在技术可靠性、施工难度及工作量等方面水平相当,相比之下方案一略优。  结论  两种改造方案经理论验证切实可行,可为同类型机组进行灵活性改造提供技术参考。     

压弯荷载下单桩基础灌浆连接段性能分析

  目的  海上风机中,上部风电机组和钢管桩基础的连接是通过灌浆连接段来实现的。近年来,风力发电机的功率越来越大,对灌浆连接段的受力性能提出了更高的要求。  方法  采用数值分析方法,分析了压-弯作用下固定轴压比时灌浆连接段结构参数对受力性能的影响。从灌浆厚度t_g、剪力键高距比h/s以及灌浆连接段长径比L/D_p三个重要参数出发,分析了灌浆连接段荷载位移曲线的变化、灌浆连接段端部接触压力分布的变化以及灌浆连接段应力状态。  结果  数值分析结果表明:灌浆连接段的三个尺寸参数t_g,h/s和L/D_p 的变化均会对其力学性能产生影响。  结论  通过对灌浆连接段各结构参数进行分析,对保证其正常工作具有重要意义,同时可以指导设计工作。     

基于风电场海域海况的波能浮子阵列发电功率优化

[目的]为了响应国家集约用海,发展清洁能源,助力碳中和,对海上风电-波浪能装置多能融合模式进行初步分析,对波能浮子进行优化设计,以获得更高的功率输出。[方法]依据势流理论,对漂浮式风机平台-波能浮子阵列进行仿真计算,分析浮子的外形尺寸和固有周期对浮子的输出功率的影响。[结果]仿真结果表明：同一固有周期下,波能浮子越扁平,波能浮子阵列的总发电功率越大,且浮子的经济性差异很小。对于海况下,不同固有周期的波能浮子阵列经济性差异较大,因此要综合分析考虑。[结论]在已知海域海况条件下,可以通过对波能浮子固有周期和外形尺度进行优化设计,使波能浮子获得更高的功率输出,提高单位海域能量产出。     

可再生能源绿证价格季节性测算方法研究

  目的  在市场化交易模式消纳可再生能源发电的发展趋势下,“市场电价+绿证收入”将成为未来可再生能源发电企业的主要经营模式。以可再生能源发电参与现货电能量市场为研究大背景,对可再生能源绿色电力证书的价格进行研究。  方法  基于现货电能量市场的优化出清模型,应用可再生能源全生命周期成本测算理论,以满足可再生能源发电企业的内部收益为目的,建立了绿证-电能量市场耦合的优化模型,并结合可再生能源季节性出力特性,提出了可再生能源绿证价格季节性曲线及其波动区间的仿真和测算方法。  结果  不同类型的可再生能源绿证价格不同,不同类型的可再生能源绿证价格的气候相关性亦不相同。  结论  绿证价格的科学合理测算不仅可以帮助可再生能源发电企业进行收益评估和制定更为准确的投资决策,还为电力市场主体与交易中心提供相关决策支持。     

双碳背景下IGCC系统的发展趋势及研究方法

  目的  在“双碳”背景下,IGCC技术耦合低成本燃烧前CO₂捕集技术具有较大的应用潜力。  方法  文章首先综述了近年来IGCC发电系统的研究现状以及开拓研究的重点方向,其次分别从燃料多样性、系统形式的优化设计以及系统仿真软件应用等三个方面评述了现有研究的特点以及相关优化建议,最后着重介绍了结合“双碳”背景下IGCC发电系统进行深度优化的潜在优势,进而对IGCC发电系统进行了展望,重点分析了多能耦合及储能技术的应用前景与数值模拟在IGCC系统优化方面的优势。  结果  结果表明:通过多能耦合系统、多联产系统等方式,新型IGCC发电系统在低碳领域发展潜力巨大。  结论  研究结果将对IGCC发电系统的进一步研究研究提供了参考。     

燃煤电厂全过程低碳节能技术路径探讨

  目的  燃煤电厂的低碳节能路径是缓解我国能源危机与环境污染的重要策略。  方法  文章评述了当前燃煤电厂在燃料供应设计阶段和节能运行维护阶段的低碳节能技术以及低碳技术潜在的发展方向。  结果  对于电厂燃料供应设计阶段的低碳技术应优化生物质/氨与煤的掺烧比例,良好的掺烧比例有利于炉内充分燃烧,降低碳排;电厂节能运行维护阶段吸收技术、吸附技术和气体分离技术是碳颗粒捕集的常用手段,同时储能技术、深度调峰技术、柔性直流供电技术对于CO₂减排具有重要作用。  结论  对电厂低碳技术发展进行展望,认为采用综合互补低碳协同方式,并结合电厂运行过程中的监管反馈调控措施,将是促进电厂可持续能源发展的重要发展方向。     

基于泛在电力物联网的无人值守变电站消防策略研究

  目的  为了提高110 kV及以下小型变电站的消防自救能力,提出了一种基于泛在物联网的无人值守变电站的消防策略。  方法  分别从感知层、网络层、平台层、应用层论述了该类变电站消防系统的基本框架,包括物联网式火灾探测器及其布设、物联网式灭火设施及其布设以及物联网智能监测管理平台,并以110 kV户外无人值守变电站为例,将变电站分为主变压器、开关柜及控制柜、电缆沟、户外配电装置等区域及控制模块,给出了基于泛在电力物联网的变电站火灾分级预警与灭火联动控制系统构建方案。  结果  结果表明:基于泛在电力物联网技术该类变电站可实现对火灾的迅速响应与自救。  结论  研究成果对未来变电站消防系统的设计具有重要的参考价值。     

基于DNN的托卡马克等离子体边界重建研究

  目的  为了实现托卡马克在放电过程中对等离子体位形的实时重建，在对相机标定算法分析的基础上，提出一种基于全连接神经网络的可见光边缘重建算法。  方法  该算法的作用是建立像素坐标系和托卡马克坐标系的对应关系进而实现等离子体可见光边缘重建。  结果  在该算法的基础上引入小样本学习，来对全连接神经网络重建算法做进一步改进。  结论  实验结果表明该算法可以精确地对等离子体可见光边缘进行重建，同时也满足系统对实时性的要求。