可再生能源


  • 油页岩改性生物炭对磷酸盐的吸附特性

    周术林;亚力昆江·吐尔逊;阿衣克力木·哈山;王洪生;阿依谢姆古丽·阿布都热依木;艾热提·阿不都艾尼;张宸;

    为解决磷回收困难和固体废弃物难处理的问题,文章以棉秆和油页岩为原料,采用共热解法制备了油页岩改性生物炭(OS-CS),利用SEM-EDS,BET,FT-IR等测试手段对其进行了理化特性分析,考察了热解温度、吸附剂用量、溶液pH值等因素对OS-CS的磷酸盐吸附性能的影响,并研究了OS-CS的吸附动力学和吸附等温线模型。研究结果表明:进过改性后,OS-CS的结构性能和表面形貌有较大改善,对磷酸盐的吸附能力有明显的提高;在投加量为4.0 g/L、溶液pH值为5.0时,OS-CS的磷酸盐最大吸附量为7.01 mg/g,是棉秆炭的2.47倍,油页岩半焦的3.52倍。OS-CS吸附磷酸盐过程主要以拟二级动力学和Langmuir等温吸附模型进行描述,吸附机理主要包括表面沉淀、配体交换和静电吸引。油页岩改性生物炭复合材料为磷酸盐的去除和固体废弃物的资源化利用提供了新思路。

    2024年01期 v.42;No.305 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1104K]
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  • 电流密度、温度、阴极孔隙率和N_2溶解度因子对Li-N_2电池放电性能的影响

    赵旭东;薛红涛;汤富领;

    Li-N_2电池是一种具有电化学固氮功能的新型储能系统,文章利用有限元软件COMSOL耦合多物理场建立的电化学模型能揭示各因素对其放电性能的影响。模拟结果表明:放电电流密度、温度、阴极孔隙率和电解液中的N_2溶解度因子对Li-N_2电池的放电性能均有影响;较大的放电电流密度会降低该电池的电压和容量;阴极孔隙率和电解液中的N_2溶解度因子是影响该电池电压和容量的关键性因素,提高阴极孔隙率和电解液中的N_2溶解度因子均能增加该电池的电压和容量;电池放电的平台电压随温度升高而升高,但放电容量几乎不受温度影响。

    2024年01期 v.42;No.305 9-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1057K]
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  • 温度修正对光伏发电系统性能比影响分析

    杨磊;周凯旋;贺凯;刘海涛;

    现阶段光伏电站通过系统性能比(Performance Ratio,PR)对其发电性能进行评价。在实际测试中,短期测试时受温度影响,系统PR存在明显的偏差,对评价造成干扰。文章基于IEC 61724-1 2016标准中系统PR修正计算方法,分析、研究了组件温度的计算方式和修正计算方法。通过实例对比、分析、总结给出准确性较高的系统PR温度修正方式,为快速进行系统测量及计算带来便利,并增加系统PR评价可靠性及准确性。分析结果表明:考虑温度、辐照度权重的组件加权平均温度比组件平均温度修正计算系统PR准确性更高;修正到组件年加权平均温度下的系统PR更能准确评价系统运行性能。

    2024年01期 v.42;No.305 16-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 989K]
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  • 基于光热光伏耦合供能新型复合抛物面聚光器性能探究

    侯静;郭梓珩;常泽辉;谭兆博;

    非跟踪式复合抛物面聚光器瞬时集热量受入射偏角影响较大。文章通过在传统复合抛物面聚光器焦斑上方布置板背面为镜面的光伏组件,实现对逸出光线的再次利用,提高了装置的太阳能转化效率。利用光学软件对基于光热、光伏耦合供能新型复合抛物面聚光器进行了光线追迹,对比分析了径向入射偏角对光线接收率的影响。在实际环境中,测试、研究了新型复合抛物面聚光器进、出口温度、瞬时集热量、输出电功率等随时间的变化规律。结果表明,新型复合抛物面聚光器与传统复合抛物面聚光器的光线接收率随入射偏角变化趋势一致,当径向入射偏角为20°时,新型复合抛物面聚光器的光线接收率为89.00%,比传统复合抛物面聚光器增加了72.82%。在晴天集热中,新型复合抛物面聚光器最大出口温度为34.2℃,最大光热转化效率为73.40%,日输出电功率为118.40 W。

    2024年01期 v.42;No.305 22-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1548K]
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  • 新型槽式太阳能真空吸热管设计方法及其光学性能研究

    余强;单文玺;李自豪;雷东强;

    针对传统槽式太阳能集热系统工质运行温度受限,以及真空吸热管表面能流密度分布不均而引起的热应力过大等问题,文章在不改变聚光器结构的条件下,提出了一种新型的槽式太阳能真空吸热管的设计方法,通过减小金属内管直径、下移金属内管位置以及在金属内管上方加装双曲线型二次聚光器来提高太阳能聚光比,改善了金属吸热管表面能流密度分布。利用仿真计算方法研究了新型槽式太阳能真空吸热管的光学性能,结果表明:和传统槽式太阳能真空吸热管相比,该新型结构在仅损失1.88%光学效率的情况下将聚光比从62 kW/m~2提升至71 kW/m~2;能流密度分布均匀度改善了55.05%,提升了聚光-吸热系统的整体性能。

    2024年01期 v.42;No.305 30-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1231K]
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  • 基于LPV-MPC的风电机组功率-载荷协调控制策略

    梁栋炀;宋子秋;刘亚娟;

    大型风电机组变桨控制是一个复杂的非线性控制任务,如何在系统约束和风速扰动的条件下实现功率调节和载荷降低成为难题。针对该问题,文章采用机理与参数辨识方法构建了一个面向控制的线性变参数(LPV)模型,LPV模型引入间隙度量理论来降低模型复杂度,为控制设计提供了更加精确的线性模型。设计了时变卡尔曼滤波器,实现了风机的最优状态估计,基于获得的最优状态,提出了自适应模型预测(MPC)变桨控制器,MPC控制器能够根据实时风速变化调整预测模型,在满足系统约束的条件下实现大型风电机组功率-载荷的协调控制。OpenFAST对比仿真实例表明了模型与控制器的有效性。

    2024年01期 v.42;No.305 38-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1366K]
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  • 海上浮式风机重力安装式筒形锚承载特性分析

    康思伟;栾辰宇;张雨蓉;李飒;

    在浮式风电的建设中,可能遇到各种不同的土质条件。对于高渗透性的土体,如粗砂,采用吸力安装的风险较大。根据实际工程的需要,文章提出了重力安装式筒形锚。文章利用有限元方法对重力安装式筒形锚固基础的贯入过程和承载特性进行了分析。分析结果显示,在粗砂地基当中,该锚固基础可以通过自身的重量贯入至设计深度。与普通重力锚主要通过锚底摩擦提供抗滑力不同,重力安装式筒形锚在水平荷载作用下为浅层破坏,在破坏过程中可以调动更多的土阻力,从而有效提高了抗滑能力。该锚固基础形式可以提供超过2 000 t的水平承载力,接近常规重力锚的2倍,能够满足浮式风电的承载要求。此种锚固基础为我国海上浮式风机系泊锚型的确定提供了更多的选择。

    2024年01期 v.42;No.305 45-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1197K]
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  • 风电机组结构动力响应研究

    饶吉来;

    针对风电机组动力响应引起的稳定性问题,文章研究了不同风速下的叶片与塔架一体化风力机数值响应情况。基于SolidWorks建立风力机三维结构模型,提取叶根和叶尖质点,利用有限元分析法,分析不同风速变化情况下的应力及位移变化趋势。对风力机摆振方向与挥舞方向的风速衰减进行研究,探讨了叶片表面附近流场剪应力分布。结果表明:在不同风速下,叶尖、叶根应力及位移变化呈现一定的规律性;在自然风经过风力机时,风能被有效捕获,进而呈现规律性衰减。研究结果为风力机运行动力学提供了参考。

    2024年01期 v.42;No.305 51-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1213K]
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  • TMD控制对15 MW单桩风力机地震动力响应的影响

    余洁;秦志豪;杨阳;

    地震带附近的海上风力机不仅受到风浪载荷的影响,还面临地震灾害威胁。为降低地震对大型风力机结构振动及载荷的影响,文章通过对开源软件FAST进行二次开发,基于模态加速度法和调谐质量阻尼器(TMD)编写了海上风力机地震动力学仿真及结构控制程序,以IEA 15 MW单桩风力机为对象,研究了不同自然地震动作用下TMD控制频率对塔架抑振降载效果的影响。结果表明:对于选定地震动,TMD均可大幅降低风力机塔顶位移与塔基载荷;当调谐频率比为0.9时,TMD对塔顶位移控制效果最佳,可降低塔顶位移89.8%;当调谐频率比为0.8时,TMD可显著降低地震后的塔基载荷波动幅度,标准差最高可降低99%。

    2024年01期 v.42;No.305 57-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 1557K]
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  • 含T接逆变型分布式电源配电网的自适应距离保护

    赵建文;张鸿波;胡雨佳;

    大量逆变型分布式电源(Inverter Interfaced Distributed Generation,IIDG)接入配电网,传统继电保护技术的可靠性无法满足。为了提高配电网供电可靠性,适应可再生能源大量渗透的新型电力系统,针对含T形接入IIDG的配电网,文章提出了一种自适应性的距离保护方案。分析了故障发生在不同位置对保护的影响,根据IIDG在系统发生故障时的输出特性,通过BP神经网络利用保护本地电气信息计算IIDG的输出电流,实时整定动作值。该方法由于无需与远方通信,动作速度快,并且减少了通信系统的投资。最后在MATLAB中建立了含T形接入IIDG的10 kV配电网模型,并与传统距离保护进行了对比,验证了该保护方法的优越性。

    2024年01期 v.42;No.305 64-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1412K]
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  • 基于太阳能储/供热综合能源系统的运行策略

    周喜超;李晓霞;李振;王楠;赵鹏翔;丛琳;仇虎生;徐涛;

    太阳能跨季节储热技术可以有效解决太阳能与供热负荷季节性不匹配的问题,该技术在储热季的热性能对系统全年运行性能有重大影响,且对跨季节储热水体在供热季的放热能力有直接影响。文章基于张家口某太阳能储/供热综合能源实验系统搭建了TRNSYS模拟平台,采用实验和模拟相结合的方法,分析了跨季节储热供热系统在储热季不同运行策略对系统性能的影响特性。结果表明:储热季运行策略对提高系统集热性能及跨季节储热水体效率具有重要作用,跨季节储热水体温度分层对系统集热性能影响较大,尤其是在储热季末期;另外,与温差控制相比,集热侧采用变流量定温控制策略月平均吸热器热效率最大可提高4.8%以上。

    2024年01期 v.42;No.305 71-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 2210K]
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  • 考虑相关性与平滑效应的海上风电场集群汇集系统拓扑优化

    谢珍建;许偲轩;李辰;李海波;江坷滕;鲁宗相;

    海上风力发电在时间尺度上具有间歇性和不确定性,空间尺度上具有互补性。传统规划方法线路容量利用不足,风力发电成本高。文章结合大规模风力发电出力特性,考虑风电平滑效应、输电工程建设成本、风力弃电成本、输送风力发电收益,建立了海上风电场汇集系统的经济性评估模型,采用改进的遗传算法对模型进行求解。基于动态变权最小生成树对遗传算法进行改进。最后,以江苏某海上风电场集群为例,对风机拓扑结构和风电场汇集连接方式进行了优化求解。结果表明,所提算法具有较好的寻优性和收敛性,所建立的海上风电场及内部风机拓扑优化模型能有效减少工程投资。

    2024年01期 v.42;No.305 79-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1709K]
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  • 考虑通信延时的可再生能源与火力发电耦合系统无功控制优化

    孙峰;赵清松;王若瑾;戈阳阳;王晓东;

    在可再生能源与火力发电耦合系统中,风电出力波动和远端故障扰动都会引起系统电压越限。文章在考虑通信延时的基础上,以耦合系统各节点电压偏差为量化指标,分析了耦合系统无功控制对电压稳定性的影响,提出了一种以静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)和风电机组作为无功调节资源的耦合系统双层无功控制优化策略。该策略上层为SVG无功调节设备,以耦合系统各节点电压偏差综合最小为目标,构建了系统整体功率因数优化模型。下层针对电压偏差大的节点,利用节点附近的风电机组为无功调节设备,以系统电压偏差和网损综合最优为目标,构建了风电机组无功优化模型,采用Ybus与LinWPSO相结合的算法求解优化模型,并得出风电机组无功参考值。案例仿真结果表明,文章所提的双层无功控制策略可充分发挥风电机组无功调节潜力,兼顾到耦合系统的电压波动和网损,减少可再生能源功率波动对耦合系统的扰动,提高了耦合系统的电压稳定性。

    2024年01期 v.42;No.305 87-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1772K]
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  • 计及分布式能源时序不确定性的短期负荷预测技术

    杨小龙;姚陶;孙辰军;魏新杰;张华铭;孙毅;

    随着城镇分布式光伏规模快速增长,其出力的随机波动特性对城镇负荷的影响也不断加剧。传统方法难以准确预测上述场景下的负荷变化规律,不利于电网的安全稳定运行。面对大规模分布式光伏接入的负荷预测场景,文章提出一种考虑分布式光伏影响下的短期负荷预测方法。光伏接入下的电网侧负荷为实际用电负荷与光伏出力之间的差值,因此,文章在构造输入数据之前,首先采用大数据挖掘技术,分析光伏出力和用户侧负荷特性以及二者与各自影响因素之间的相关性,通过特征构造选出相关性较大的影响因素作为负荷预测模型的输入特征集;然后构建融合自注意力机制的LSTM神经网络预测模型,深度挖掘负荷序列特征。采用灰狼算法对预测模型进行优化,确定预测效果最佳的模型。算例分析结果表明,文章所提方法能够有效提高含分布式光伏的净负荷预测精度。

    2024年01期 v.42;No.305 96-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1624K]
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  • 基于新能源承载能力的配电网电采暖负荷动态优化调度策略研究

    王欢;刘盛琳;冯忠楠;喻明明;李振嘉;

    随着配电网中新能源渗透率的增加,配电网新能源承载能力受到挑战。电采暖负荷有一定的可调节性,具有参与配电网负荷调度的潜力,如何通过负荷调度提升配电网新能源承载能力具有重要现实意义。文章提出一种考虑新能源承载能力的配电网电采暖负荷动态优化调度策略。首先,构建了蓄热式电采暖负荷的调控模型;然后,以配电网台区新能源承载能力为目标,以配电网负荷波动平抑、配电网稳态安全运行和电采暖负荷用户舒适性为约束,建立了配电网电采暖负荷动态优化调度模型,并提出基于量子遗传算法的求解策略。采用拉丁超立方抽样法生成典型应用场景,进行配电网新能源承载能力调度策略的适用性分析。算例结果表明,所提方法能够充分考虑电采暖负荷的调控潜力,提高配电网新能源的应用水平。

    2024年01期 v.42;No.305 104-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 1540K]
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  • 考虑碳排放的新能源电网电力交易动态定价方法

    关艳;高曦莹;陆心怡;蔡亦浓;韩昕檀;宋轩宇;滕云;

    随着“双碳”目标的持续推进,传统的电力交易体系面临新的挑战。为促进实现碳交易与电力交易市场的衔接,文章在考虑区域碳排放的基础上提出了一种基于电网需求侧响应的电能定价方法。首先,考虑碳减排激励及可控负荷参与调峰响应的经济补偿,建立考虑碳排放及调峰成本的负荷调动成本模型;然后,基于博弈思想,将需求侧储能装置及可控负荷作为灵活性资源,制定了需求侧参与的电能定价体系,并构建了1-K型Stackelberg主从博弈决策模型;最后,针对定价问题的非线性特点,采用遗传算法的逆向归纳法对模型进行求解,并进行了实例验证。仿真结果表明,文章提出的考虑区域碳排放的新能源电网电能定价方法能够促进电力系统的最优运营,可实现新型配电网效率、效益双提升。

    2024年01期 v.42;No.305 112-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1683K]
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  • 光伏系统中虚拟惯性与阻尼增益协调控制策略

    何润泉;陈槾露;陈俊安;张峻诚;赵军;潘凯岩;

    随着光伏发电等新能源的快速渗透,电力系统对其参与一次调频提出了更高的要求。为了实现更全面的频率调节,文章根据相关电网规范,确定了评估频率质量的关键指标,借助同步发电机转子运动方程,分析了惯性常数和阻尼增益对频率质量的影响。基于这些分析结果,设计了一种虚拟惯性和频率阻尼的协调控制策略,旨在光伏系统具备一定功率储备下实现最佳频率支持。最后,通过仿真验证了所提出的控制策略在光伏系统参与一次调频的优势和有效性。通过虚拟惯性控制和频率阻尼控制之间相互协调,光伏系统能够以高效的方式支持电网的频率稳定性。

    2024年01期 v.42;No.305 119-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1810K]
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  • 面向综合能源协调的虚拟电厂调控平台设计与规划优化

    潘凯岩;胡林麟;吴俊越;马力;张琦;黄宇翔;张建刚;

    为解决综合能源协调调度难题,文章提出了基于虚拟电厂调控平台设计和综合能源协调调度模型。通过分析虚拟电厂的基本网架结构,设计了虚拟电厂总体架构,分为资源层、平台层和应用层,并设计了网络架构和数据流架构。基于该架构建立了面向综合能源协调的虚拟电厂调度应用模型。针对模型内光伏、风力发电、电解器、燃料电池、氢气储能、电池储能,以可靠性指标作为切入点,提出了全生命周期内成本最小的目标函数。通过算例分析,验证了文章所提出的模型在可靠性和成本方面的优势。

    2024年01期 v.42;No.305 127-135页 [查看摘要][在线阅读][下载 1726K]
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  • 一种串联式双浮体直驱式波浪发电系统的设计与试验研究

    刘川;王杰;李雪峰;陈仁文;刘世龙;苗伟根;

    针对传统的直驱式波浪发电系统安装不便以及俘获波浪能能力弱的问题,文章提出了一种漂浮串联式双浮体直驱式波浪发电系统。该系统的两个浮体水平漂浮在波浪中,Halbach永磁直线发电机的初级与次级分别安装在两个浮体之间的侧面,两个浮体均可俘获波浪能,提升了系统的波浪能俘获能力。该系统还具有结构简单、易于制造与维护的优点。文章利用制作的原型样机在波浪水槽中进行了试验。试验结果表明,在波高为16 cm,浮体吃水为16 cm,在波浪周期从1.2 s增大到2.4 s的波况下,原型样机的平均发电功率在1.8 s处取得最大值6.54 W。比较双浮体原型样机与单浮体样机后发现,在波浪周期较大的范围内,双浮体原型样机输出的平均发电功率一直高于单浮体样机。

    2024年01期 v.42;No.305 136-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1847K]
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