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淮南矿区煤层顶板分段压裂水平井抽采技术及效果研究

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煤炭科学技术 2024年第4期52卷 155-163页

作者：陈本良袁亮薛生降文萍杨科周韬李丹丹吴静安徽理工大学安徽淮南232001 淮南矿业(集团)有限责任公司安徽淮南232001 中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077

淮南矿区为典型高瓦斯矿区,煤层碎软、渗透率低、瓦斯含量偏高、抽采难度大,为探讨地面煤层气顶板分段压裂水平井在矿区的技术可行性与瓦斯治理效果,在分析矿区主要煤层13-1煤储层特征基础上,采用应力解除法进行了煤层三向地应力测试,... 详细信息

淮南矿区为典型高瓦斯矿区,煤层碎软、渗透率低、瓦斯含量偏高、抽采难度大,为探讨地面煤层气顶板分段压裂水平井在矿区的技术可行性与瓦斯治理效果,在分析矿区主要煤层13-1煤储层特征基础上,采用应力解除法进行了煤层三向地应力测试,结果显示三向应力场类型主要为σ_(h,max)>σ_(v)>σ_(h,min),具有实施顶板分段压裂水平井技术的充分条件;利用MFrac Suite软件分别模拟了水平段距离煤层1、3、5 m时的压裂缝参数,压裂缝半长最大107.33 m、最小89.47 m,具有理想的压裂效果,说明顶板分段压裂水平井在淮南矿区具有比较好的地质适应性与可行性。以潘一煤矿13-1煤层“L”型顶板分段压裂水平井CBM01井为研究对象,采用井下钻孔检测与数值模拟等手段综合分析了瓦斯治理效果,结果显示CBM01井抽采415 d即显著降低了煤层瓦斯压力与瓦斯含量,距离水平井50、65 m处瓦斯压力由6.4 MPa分别降至2.6、2.7 MPa,降低幅度均超过55%,水平段两侧各15~20 m范围内瓦斯含量由13.5 m^(3)/t降至最大9.11 m^(3)/t、最小6.92 m^(3)/t,平均7.92 m^(3)/t,约10 m范围均降至8 m^(3)/t以下。最后,采用数值模拟方法预测了CBM01井抽采10 a的产气效果及瓦斯治理效果,气井抽采10 a累计产气约272.08×10^(4)m^(3),水平段倾向单侧约150 m范围内气含量均降至8 m^(3)/t以下、压力均降至3 MPa以下。综合研究结果表明,煤层顶板分段压裂水平井技术在淮南矿区瓦斯治理方面均具有较大的优势和应用效果。

关键词：淮南矿区分段压裂水平井抽采效果瓦斯治理检测钻孔

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计及转化效率的电化学储能电站日运行策略研究

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太阳能学报 2024年第5期45卷 198-205页

作者：张浚坤雷二涛韩蓉李盈金莉马凯广东电网有限责任公司电力科学研究院广州510000 西安交通大学电气工程学院西安710049 特变电工衡阳变压器有限公司衡阳421000

电化学储能电站日运行效率和运行策略直接影响其经济性和调峰性能指标。首先,分析储能电池充放电过程,并建立基于日负荷曲线的效能转化模型,以适应单日运行条件的储能电站运行分析;然后,根据能耗模型给出一种储能电站充放电优化运行策略... 详细信息

电化学储能电站日运行效率和运行策略直接影响其经济性和调峰性能指标。首先,分析储能电池充放电过程,并建立基于日负荷曲线的效能转化模型,以适应单日运行条件的储能电站运行分析;然后,根据能耗模型给出一种储能电站充放电优化运行策略,并对经济效益和调峰性能展开分析,提出一种基于遗传算法的电化学储能电站多目标优化快速计算方法。最后,以南方某地区储能电站为例对所提优化策略进行验证,结果表明所提电化学储能电站的运行策略具有良好的技术经济性和调峰效果。

关键词：电池储能控制策略能量管理优化

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某350 MW机组对冲锅炉燃用高碱煤炉膛腐蚀防治研究

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热力发电 2024年第1期53卷 91-98页

作者：祁青福马世城杨忠灿李炎贾子秀卢红玲嘉峪关宏晟电热有限责任公司甘肃嘉峪关735100 西安热工研究院有限公司陕西西安710054

为降低燃料采购成本,保证燃料供应,甘肃某电厂大比例掺烧了部分新疆高碱的广汇煤和新疆能源煤。高碱煤掺烧后,锅炉出现较严重的受热面高温腐蚀和结焦现象,负荷最高只能带到85%ECR。为减轻高温腐蚀,对锅炉开展了煤质特性、燃烧优化调整... 详细信息

为降低燃料采购成本,保证燃料供应,甘肃某电厂大比例掺烧了部分新疆高碱的广汇煤和新疆能源煤。高碱煤掺烧后,锅炉出现较严重的受热面高温腐蚀和结焦现象,负荷最高只能带到85%ECR。为减轻高温腐蚀,对锅炉开展了煤质特性、燃烧优化调整和设备改进技术研究。结果表明:锅炉燃用较低硫份煤的情况下仍然发生较严重的高温腐蚀,主要与新疆煤中的钠、钙等碱金属及氯质量分数较高有关,通过提高氧量、降低一次风量、减弱燃烧器外二次风旋流强度和开大贴壁风等运行调整手段,可以一定程度上改善水冷壁高温腐蚀特性;彻底解决该问题,还需使用添加剂、进行防高温腐蚀喷涂、增加吹灰器、改进贴壁风和燃烧器设计等技术途径。该研究成果可为解决高碱煤掺烧过程中出现类似问题的电厂提供借鉴和参考。

关键词：高碱煤掺烧高温腐蚀防治

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燃煤烟气湿法协同脱硫脱碳技术研究进展

化工进展 2024年第5期43卷 2324-2342页

作者：高凡翔刘阳张贵泉秦锋姚建涛金辉师进文西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049 西安热工研究院有限公司陕西西安710054 中海石油气电集团有限责任公司技术研发中心北京100028

燃煤烟气中SO_(2)和CO_(2)的处理逐渐向协同脱除方向发展,基于湿法脱硫和脱碳的组合技术因此获得了广泛关注。本文首先系统梳理了梯级(依次)脱硫脱碳技术的重点研究方向,认为SO_(2)的胺降解作用是该类技术面对的核心问题,但其影响机理... 详细信息

燃煤烟气中SO_(2)和CO_(2)的处理逐渐向协同脱除方向发展,基于湿法脱硫和脱碳的组合技术因此获得了广泛关注。本文首先系统梳理了梯级(依次)脱硫脱碳技术的重点研究方向,认为SO_(2)的胺降解作用是该类技术面对的核心问题,但其影响机理尚未形成统一共识。从控制排放和预防降解两个角度出发,分析了强化脱硫技术和胺降解抑制剂对缓解SO_(2)不利影响的作用。与梯级处理相比,联合(同步)脱硫脱碳技术可基于单一溶剂实现循环吸收-解吸。然后总结了钙法、氨法、胺法等联合脱硫脱碳(联脱)技术的最新进展,梳理并对比了各类吸收体系的原理和工艺设计,其中基于氨水的联脱工艺研究最为成熟。还简述了两类协同脱除技术的优缺点和发展前景。最后,建议对于梯级脱硫脱碳技术未来应重点关注SO_(2)的胺降解机理及其在开发预防降解措施中的作用,对于联脱技术应加强反应理论和集成工艺建模研究等。

关键词：煤燃烧烟气二氧化碳捕集脱硫集成

限流约束下构网型新能源经柔性直流送出系统暂态同步稳定性分析

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高电压技术 2024年

作者：李岩赵仕兴蔡东晓黄伟煌李宇骏李桂源南方电网科学研究院有限责任公司西安交通大学电气工程学院

为了研究基于虚拟同步发电控制的新能源发电经柔性直流送出系统的暂态同步稳定性，首先建立了电流限制约束下送出系统的动态分析模型，发现系统会在特定功角差处发生定交流电压控制与限流控制模式的切换，从而将由代数变量(电流幅值)描... 详细信息

为了研究基于虚拟同步发电控制的新能源发电经柔性直流送出系统的暂态同步稳定性，首先建立了电流限制约束下送出系统的动态分析模型，发现系统会在特定功角差处发生定交流电压控制与限流控制模式的切换，从而将由代数变量(电流幅值)描述的切换条件转化为由状态变量(功角差)描述的切换条件。其次，利用传输有功功率与换流器功角差间的函数关系，揭示了系统的暂态同步稳定机理，基于分段等面积定则推导了系统临界切除角及临界切除时间的解析表达式。最后，基于系统稳定边界与控制参数和系统运行状态间的解析关系，提出了改善系统暂态同步稳定性的限流控制参数优化方法。仿真模型在不同故障切除时间下的控制模式切换现象以及同步稳定情况验证了暂态同步稳定判据及稳定性影响因素的准确性。

关键词：新能源发电送出系统虚拟同步发电机电流限制控制模式切换暂态同步稳定性等面积定则

MMC交-直流混合导纳建模及交直流耦合作用下的并网系统稳定性分析

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电网技术 2024年

作者：张海涛沙子豪吴为韩吉治张儒锡王秀丽王锡凡西安交通大学电气工程学院南方电网科学研究院有限责任公司

随着新能源发电系统的大量接入，柔性直流输电系统发展迅速，但宽频振荡问题对系统产生了严重威胁。模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter， MMC)作为柔性直流输电系统中的关键设备，其导纳模型是系统稳定性分析的基础。聚... 详细信息

随着新能源发电系统的大量接入，柔性直流输电系统发展迅速，但宽频振荡问题对系统产生了严重威胁。模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter， MMC)作为柔性直流输电系统中的关键设备，其导纳模型是系统稳定性分析的基础。聚焦于交直流系统耦合作用下MMC并网系统的宽频振荡问题，本文以模块化多电平换流器交、直流端口导纳建模为突破口，基于谐波状态空间法，提出并建立了交-直流混合导纳模型，实现对交、直流端口自导纳特性与交直流端口间耦合特性的精准刻画；其次，结合交-直流混合导纳模型与矩阵舒尔变换，提出了适用于MMC并网系统的宽频振荡评估与分析方法，显式表征了交流系统侧、直流系统侧以及交直流系统间耦合作用对系统稳定性的影响，实现了对导致系统失稳不同原因的有效辨识，揭示了一种新型的交直流系统间耦合作用引发的并网系统宽频带振荡的机理。最后，通过MATLAB/Simulink仿真结果的对比，验证了交-直流混合导纳模型的准确性、其用于稳定性分析的优越性及所提系统稳定性分析方法的有效性。

关键词：模块化多电平换流器(MMC) 交-直流混合导纳模型舒尔变换谐波状态空间法稳定性分析

220 kV电缆XLPE绝缘材料热氧老化性能对比

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电机与控制学报 2024年第4期28卷 120-130页

作者：侯帅傅明利黎小林贾磊朱闻博章彬徐曙伍国兴南方电网科学研究院有限责任公司广东广州510663 深圳供电局有限公司广东深圳518000

以进口同级材料为对比,对国产220 kV交联聚乙烯(XLPE)交流电缆绝缘料开展不同温度下的热氧老化实验,采用红外光谱、差示扫描量热法、凝胶含量、机械性能、电气性能等测试对材料热氧老化前后性能进行系统研究。结果表明,材料化学成分、... 详细信息

以进口同级材料为对比,对国产220 kV交联聚乙烯(XLPE)交流电缆绝缘料开展不同温度下的热氧老化实验,采用红外光谱、差示扫描量热法、凝胶含量、机械性能、电气性能等测试对材料热氧老化前后性能进行系统研究。结果表明,材料化学成分、结晶性能以及交联度受老化温度影响较小,而机械和电气性能变化明显。随着老化温度升高,进口料羰基指数增大更明显,2种材料凝胶含量先增大后减小,其中进口料老化前后凝胶含量均相对较低,更容易结晶。机械性能测试表明,进口料热氧老化性能相对更优,且老化前后均表现出更高的拉伸强度和断裂伸长率。2种材料热氧老化后介质损耗因数均上升,但二者差异以及由此导致的绝缘层温升不大。国产料的交流击穿场强和电树枝起始电压更高,电树枝生长更为缓慢,且无论老化与否,国产料在耐电性能上均保持明显优势。

关键词：交联聚乙烯电缆绝缘热氧老化击穿强度电树枝机械性能

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高频陡脉冲电压对环氧树脂局部放电的影响及电老化寿命研究

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高电压技术 2024年

作者：王威望吕佳鞠关子凌徐永生傅明利罗兵李盛涛西安交通大学南方电网科学研究院有限责任公司

高频陡脉冲方波电应力下的固体绝缘局部放电及寿命是高功率密度高频变压器设计与可靠性面临的挑战。本文以绝缘沿面放电模型为例，采用特高频局部放电测试方法，研究了高频方波下频率与陡脉冲参数（dv/dt）对环氧树脂局部放电特性及寿... 详细信息

高频陡脉冲方波电应力下的固体绝缘局部放电及寿命是高功率密度高频变压器设计与可靠性面临的挑战。本文以绝缘沿面放电模型为例，采用特高频局部放电测试方法，研究了高频方波下频率与陡脉冲参数（dv/dt）对环氧树脂局部放电特性及寿命的影响，并建立了频率与dv/dt耦合的高频方波电场下环氧树脂绝缘的寿命模型。采用高通滤波器，结合完全自适应噪声集合经验模态分解（CEEMDAN）和小波降噪得到了去噪后的局部放电信号。研究结果表明，随着方波电压频率和dv/dt增加（1kHz-20kHz），局部放电幅值逐渐减小。另外，不同dv/dt下环氧树脂低频的局部放电幅值差距越大。研究认为这与电荷衰减速率有关，高dv/dt下局部放电更集中，放电幅值小。环氧树脂的绝缘寿命随方波电压频率的增加明显减小，随dv/dt的增加也有所减小。通过正交实验与耦合因子分析，建立了高频方波下频率和dv/dt耦合寿命模型，模型结果与实验对比误差小于3%，验证了寿命模型的准确性。论文研究对高功率高频变压器的绝缘设计与应用具有重要意义。

关键词： dv/dt 高频方波局部放电寿命环氧树脂

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220 kV氧化锌避雷器地震易损性分析

世界地震工程 2024年第3期40卷 188-199页

作者：洪志湖邹德旭朱龙昌代维菊闵青云严敬义孙灏若赵熙靖朱登杰谭向鹏云南电网有限责任公司电力科学研究院云南昆明650217 云南电网有限责任公司普洱供电局云南普洱665000 南方电网科学研究院有限责任公司广东广州510000

变电站中的避雷器在地震中易受破坏,对其进行抗震评估分析是必不可少的。为研究220 kV避雷器的抗震性能和地震易损性,建立了220 kV氧化锌避雷器-支架体系的精细化有限元模型。基于数值模拟,首先,对其进行地震响应分析,研究了避雷器的地... 详细信息

变电站中的避雷器在地震中易受破坏,对其进行抗震评估分析是必不可少的。为研究220 kV避雷器的抗震性能和地震易损性,建立了220 kV氧化锌避雷器-支架体系的精细化有限元模型。基于数值模拟,首先,对其进行地震响应分析,研究了避雷器的地震响应特点和抗震能力;其次,对避雷器进行了在地震动、电气设备结构和认知等多重不确定性下的地震易损性分析;最后,建立概率地震需求模型拟合得出避雷器的失效概率与地震峰值加速度的关系曲线,即易损性曲线。结果表明:在9度设防地震作用下,220 kV氧化锌避雷器抗震能力较强,失效概率仅为0.03;支架放大系数为1.915,大于现行规范中规定的最小取值1.2,说明在实际研究中应考虑支架的实际放大作用。在地震易损性分析中,该避雷器的抗震能力中值为0.79 g。随着所考虑的不确定因素的增加,当遭遇的地震强度低于设备的抗震能力中位值时,电气设备的失效概率增大,当遭遇的地震强度高于设备的抗震能力中位值时,失效概率则降低。说明在分析电气设备的地震易损性时,应考虑多重不确定性的影响。本文的研究为避雷器的抗震设计以及在不同地震强度下的失效概率提供了有益的参考和借鉴价值。

关键词：避雷器有限元分析地震易损性概率地震需求模型多重不确定性