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变压器绕组振动特性的高精度求解与分析

南方电网技术 2024年第4期18卷 80-87页

作者：雷翔胜余梦泽王彦峰王兴华林刚肖国锋胡乐生何娜萍广东电网有限责任公司电网规划研究中心广州510080 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司广州510663

为高精度地分析变压器绕组的振动特性,提出了一种绕组轴向动力学模型与二级四阶Gauss隐式Runge-Kutta(GRK24)法相结合的求解方法。绕组轴向动力学建模采用“质量-弹簧-阻尼”简化模型,振动方程采用矩阵形式的GRK24(GRK24-M)法进行求解,... 详细信息

为高精度地分析变压器绕组的振动特性,提出了一种绕组轴向动力学模型与二级四阶Gauss隐式Runge-Kutta(GRK24)法相结合的求解方法。绕组轴向动力学建模采用“质量-弹簧-阻尼”简化模型,振动方程采用矩阵形式的GRK24(GRK24-M)法进行求解,位移、速度和加速度解能同时达到四阶精度。以一台50 kVA变压器绕组为例,验证了所提方法求解冲击载荷和电磁力载荷作用下绕组振动响应的有效性,并通过与Newmark法和HHT-α法求解结果对比表明了所提GRK24-M法的优势。

关键词：电力变压器绕组振动特性运动方程时间积分

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海上换流站站用电系统方案研究

南方能源建设 2024年第5期11卷 140-148页

作者：梁泽勇刘生陆子凯中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司广东广州510663 南方电网电力科技股份有限公司广东广州510062

[目的]针对海上换流站的特点,提出海上换流站站用电系统设计方案。[方法]通过分析国内外对海上换流站站用电的要求,结合海上风电场的建设情况及实际需求,提出海上换流站站用电系统的设计方案。[结果]首次提出海上换流站设置站外电源的方... 详细信息

[目的]针对海上换流站的特点,提出海上换流站站用电系统设计方案。[方法]通过分析国内外对海上换流站站用电的要求,结合海上风电场的建设情况及实际需求,提出海上换流站站用电系统的设计方案。[结果]首次提出海上换流站设置站外电源的方案,简约化的接线方案可提高设备利用率和站用电的转换效率,并对其控制保护进行分析,验证该接线方案的实用性和可靠性。对比海上升压站低压配电系统的方案,提出了不设置应急段母线及柴油发电机在出口处并接的优化方案,并通过实例分析海上换流站负荷特性,提出了柴油发电机容量、油箱容量、柴油发电机进线断路器选择的方法。[结论]研究的方案在保证站用电可靠性的前提下进行了优化设计,具有较强的实用性和适用性,为海上换流站站用电系统设计提供指导。

关键词：海上换流站站用电站外电源柴油发电机

基于CFD-DEM流化床内静电效应影响的数值研究

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洁净煤技术 2024年第S2期 428-435页

作者：李斌范林达王太刘鹏宇华北电力大学能源动力与机械工程学院中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司

气固流化床由于具有传热传质效率高等优点，因此在煤化工、煤燃烧和煤炭分选等领域得到广泛应用。但在流化过程中，颗粒与颗粒或壁面间频繁接触、碰撞，导致颗粒表面产生电荷，从而发生颗粒黏附到反应器壁、颗粒团聚和静电放电等现象，... 详细信息

气固流化床由于具有传热传质效率高等优点，因此在煤化工、煤燃烧和煤炭分选等领域得到广泛应用。但在流化过程中，颗粒与颗粒或壁面间频繁接触、碰撞，导致颗粒表面产生电荷，从而发生颗粒黏附到反应器壁、颗粒团聚和静电放电等现象，影响颗粒运动状态、空隙率、混合程度等特性，甚至引发生产事故。为探究静电效应对流化床内气固两相流动特性的影响，基于开发的双网格CFD-DEM模拟程序，耦合静电力模型，对单孔射流流化床内气固两相流化过程进行数值模拟，从床层整体和典型区域示踪颗粒2种角度对考虑静电力前后流化床内气固两相流动特性进行研究。结果表明：考虑静电力后，颗粒分布更加分散，床层空隙率增大，床层膨胀高度增加，相同初始位置颗粒的运动轨迹发生改变；流化床内颗粒运动及速度分布近似呈轴对称分布，滞止区颗粒竖直和水平速度始终接近于零；随着颗粒携带电荷量升高，流化床内喷泉区颗粒速度矢量逐渐稀疏，喷射区颗粒速度矢量逐渐密集，Lacey混合指数呈现一定程度的减缓。以上研究结果及方法可为进一步研究工作和工程实际应用提供参考。

关键词：流化床两相流 CFD-DEM 静电效应双网格

软土地层下穿开挖引发上覆电缆隧道挠曲变形分析

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应用基础与工程科学学报 2024年第4期32卷 944-956页

作者：王小龙朱晶晶叶明鸽胡卓伍浩良覃小纲中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司江苏南京211102 中山大学土木工程学院广东珠海519000

软土地区电缆隧道埋深浅、结构刚度低,易受下穿隧道近接施工的扰动影响,严重时可能导致变形超限、破损或开裂等结构病害.然而,评估软土隧道开挖对上覆电缆隧道扰动影响的理论方法仍相对欠缺.基于此,提出一种隧道扰动下电缆隧道挠曲响应... 详细信息

软土地区电缆隧道埋深浅、结构刚度低,易受下穿隧道近接施工的扰动影响,严重时可能导致变形超限、破损或开裂等结构病害.然而,评估软土隧道开挖对上覆电缆隧道扰动影响的理论方法仍相对欠缺.基于此,提出一种隧道扰动下电缆隧道挠曲响应的有限差分理论分析方法,其中,假设电缆隧道符合Timoshenko梁,隧道周边地层简化为Winkler地基,采用有限差分法求解电缆隧道的变形和受力.计算结果与梁-弹簧法数值模拟结果吻合较好,验证了该方法的有效性.进一步对影响电缆隧道挠曲变形的主要因素进行了对比分析,结果表明:电缆隧道竖向位移随着隧道横截面宽度b和高度h的增加而减小,而弯矩随截面宽度b和高度h的增大而增大.相对而言,高度h对竖向位移和弯矩的影响更大.相较于高度为2.6m的电缆隧道,高度为4.4m的电缆隧道最大位移减小约30%,弯矩则增大约50%.当地层损失率V1为6%时,最大弯矩将超过混凝土极限抗拉弯矩,此时电缆隧道处于不安全状态.

关键词：下穿开挖地层损失电缆隧道挠曲变形弹性地基梁有限差分法

Highview Power液化空气储能中试装置热力学分析

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南方能源建设 2024年第2期11卷 112-124页

作者：孙潇蔡春荣罗志斌王小博朱光涛裴爱国中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司广东广州510663 清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084 中国能源建设股份有限公司北京100022

[目的]构建以新能源为主体的新型电力系统,储能成为必不可少的支撑技术。液化空气储能是一种新兴的技术经济可行的大规模储能解决方案,具有广泛的应用前景。Highview Power液化空气储能中试装置是目前唯一公开了现场测试数据的液化空气... 详细信息

[目的]构建以新能源为主体的新型电力系统,储能成为必不可少的支撑技术。液化空气储能是一种新兴的技术经济可行的大规模储能解决方案,具有广泛的应用前景。Highview Power液化空气储能中试装置是目前唯一公开了现场测试数据的液化空气储能系统。为探究液化空气储能的热力学原理,寻求提升循环效率的方法。[方法]根据Highview Power液化空气储能中试装置的工艺流程建立了热力学建模,利用测试数据验证了热力学模型的准确性。通过?分析研究制约循环效率的关键设备,通过控制变量法研究关键操作参数对储能过程和释能过程的影响。[结果]结果表明:制约循环效率的关键设备是循环压缩机和汽化器;增加高压压力和节流后压力、提高增压膨胀机的分流质量和入口温度、回收释能过程回热器的冷量有利于提升储能过程液化率、降低液化能耗;提高释能高压压力和膨胀机组入口温度有助于提升系统的输出功率和循环效率。[结论]提出了回收压缩热、提高压缩机等熵效率、减小汽化器换热温差等改进措施以提升循环效率。

关键词：液化空气储能热力学过程 ?分析优化设计数学模拟

统一硬化本构在海上风电大直径单桩桩-土分析中的应用

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南方能源建设 2024年第2期11卷 68-81页

作者：马兆荣刘振韬王金玺张友虎中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司广东广州510663 东南大学土木工程学院江苏南京211189

[目的]文章旨在推动海上风电基础的优化设计,将理论更加完善,模拟结果更加符合实际的高级岩土本构模型推广至实际工程应用。[方法]首先介绍了一种高级本构模型:UH模型(Unified Hardening model,统一硬化本构模型)的理论框架,随后对其进... 详细信息

[目的]文章旨在推动海上风电基础的优化设计,将理论更加完善,模拟结果更加符合实际的高级岩土本构模型推广至实际工程应用。[方法]首先介绍了一种高级本构模型:UH模型(Unified Hardening model,统一硬化本构模型)的理论框架,随后对其进行了面向实际工程应用需求的修正,最后将修正后的模型应用在大直径单桩桩-土分析中,并对结果进行了宏观和单元层面的分析以验证其有效性与实用性。[结果]经过修正和验证,得到了适用于实际工程问题的UH_G0模型。该模型将原始UH模型中的参数“初始孔隙比”替换为“超固结比”;并引入Andersen经验公式,将剪切模量与本构参数κ解耦,显著提升了原始UH模型的初始剪切刚度,使得UH模型对变形(刚度)敏感的边值问题具有适用性。[结论]UH模型作为理论框架清晰,参数物理意义明确的高级本构模型具有较好的实际工程应用潜力。研究进行的面向工程设计需求的两项修正是必要的,二者分别提高了UH模型实际应用于边值问题的便捷性和初始刚度计算的准确性。修正后的UH_G0模型在有限元模拟过程中表现出对实际工程问题良好的有效性与实用性。

关键词：海上风电统一硬化本构模型大直径单桩基础桩-土分析

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基于云边协同的多微电网双层分布式能源调度

南方电网技术 2024年

作者：张仕鹏聂涌泉胡亚平刘明波黄楚鸿左嘉志华南理工大学电力学院中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司中国南方电网电力调度控制中心

随着插入式电动汽车和氢燃料电动车的快速发展，将混合能源补给站引入到微电网中是实现绿色低碳能源系统的重要方式。混合能源补给站是一种新型能源基础设施，其不仅可为插入式电动车充电，也可为氢燃料电动车补氢。当前对含混合能源补... 详细信息

随着插入式电动汽车和氢燃料电动车的快速发展，将混合能源补给站引入到微电网中是实现绿色低碳能源系统的重要方式。混合能源补给站是一种新型能源基础设施，其不仅可为插入式电动车充电，也可为氢燃料电动车补氢。当前对含混合能源补给站的微电网能源调度尚缺乏深入研究。由此，重点研究多了异构设备接入场景下含混合能源补给站的多微电网与虚拟电厂分布式能源调度问题。首先，构建混合能源补给站的精细化模型，提出一种基于云边协同的双层分布式能源调度框架，实现对电动车、储能设备和清洁能源等异构设备的优化调度，其中框架的上、下层分别考虑虚拟电厂和各微电网的能源优化调度。然后，运用基于目标级联法的分布式优化算法实现上、下层问题的解耦，进而实现虚拟电厂和各微电网的分散自治。最后，通过算例验证在所提出的层级分布式能源调度方法，实现虚拟电厂和多微电网协同分布式层级优化的有效性。

关键词：电动汽车目标级联法混合能源补给站分散自治云边协同

计及燃气-蒸汽联合循环机组和风电消纳的热电联合调度模型

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南方能源建设 2024年

作者：游磊金小明刘云中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司

[目的]燃气-蒸汽联合循环机组已广泛用于热电联产，但其最小发电功率受到供热量的限制。尤其在北方冬季供暖期，燃气-蒸汽联合循环机组无法压低出力，从而挤占了风电上网空间并造成弃风。[方法]针对这一问题，研究了在热电联合调度中发... 详细信息

[目的]燃气-蒸汽联合循环机组已广泛用于热电联产，但其最小发电功率受到供热量的限制。尤其在北方冬季供暖期，燃气-蒸汽联合循环机组无法压低出力，从而挤占了风电上网空间并造成弃风。[方法]针对这一问题，研究了在热电联合调度中发挥燃气-蒸汽联合循环机组的运行灵活性是否能够促进风电消纳，为此建立了用于描述燃气-蒸汽联合循环机组多样化运行模式的数学模型，进而构建了一种考虑风电消纳的热电联合经济调度模型，联合优化煤电机组组合、燃气-蒸汽联合循环机组多样运行模式、各机组出力分配和备用容量分担。[结果]案例仿真发现在风电消纳困难时段，燃气-蒸汽联合循环机组由二拖一模式切换到一拖一模式可使弃风率降低1.28%，由抽凝模式切换到背压模式可使弃风率降低4.55%。[结论]案例分析表明，热电联合调度中充分利用燃气-蒸汽联合循环机组运行模式的灵活性，可以在热负荷较高时段压低机组出力，增大风电消纳空间并降低弃风，且可以在热负荷较低时段增大机组出力范围，为系统提供旋转备用，优化机组备用分担。

关键词：燃气-蒸汽联合循环机组运行模式切换风电消纳热电联合调度热电功率

电力现货市场下中长期合约价值分析及定价建议

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南方能源建设 2024年

作者：刘艺锋李玉婷彭欣然卢斌中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司

[目的]在全国电力市场化改革稳步推进的态势下，广东、山西等区域电力现货市场已步入正式运行阶段。在此过程中，除传统发电机组外，满足一定条件的风电、光伏发电企业均须参与电力现货市场交易。鉴于电力现货市场价格波动频繁且难以准... 详细信息

[目的]在全国电力市场化改革稳步推进的态势下，广东、山西等区域电力现货市场已步入正式运行阶段。在此过程中，除传统发电机组外，满足一定条件的风电、光伏发电企业均须参与电力现货市场交易。鉴于电力现货市场价格波动频繁且难以准确预测，对发电企业年度收入构成显著影响，为了规避现货价格带来的市场风险，中长期合约交易显得尤为重要。文章旨在深入分析中长期合约的实际价值，为中长期合约电力交易提供科学合理的定价依据，进而降低发电企业（尤其是新能源发电企业）签订中长期合约的市场风险，提高其发电收入。[方法]文章选取广东电力现货市场作为研究案例，深入剖析了当前阶段的阻塞费用分配机制以及中长期合约中的阻塞费用结算方式。基于历史数据，对实行单独结算中长期阻塞费用的中长期合约进行了价值评估分析。此外，对于拥有基数电量的新能源发电机组，文章还对其在当前基数电量条件下中长期合约的实际价值进行了定量分析，从而为中长期合约定价提供了依据及建议。[结果]在中长期阻塞费用单独结算的框架下，常规发电机组中长期合约价值主要取决于日前统一结算点电价；而对于新能源发电机组，由于基数电量等因素的影响，其中长期合约价值还与所在节点电价以及新能源自身出力特性密切相关。[结论]文章总结出了适用于常规发电机组和新能源发电机组在中长期阻塞费用单独结算下的中长期合约价值公式，据此提出了中长期合约定价建议。为发电侧（尤其是新能源发电机组）提供了中长期合约估值及定价思路同时，也为交易规则制定者对后续完善阻塞管理机制提供重要依据。

关键词：中长期合约阻塞费用电力现货市场估值分析合约定价