电力行业长期以来使用IEC 60287标准对地下电缆温度场和载流量进行计算,但该方法只适用于简单条件下的结果计算,不适用于过程分析.为研究排管敷设电缆工作时温度场和载流量之间的相互关系,为分析不同外界条件对温度场和载流量的影响情况,利用有限元法建立了排管敷设电缆温度场的仿真模型,对电缆的温度和载流量进行计算和分析.用IEC 60287标准对仿真模型进行验算,验证了仿真模型的有效性和准确性.由仿真结果可知,电缆工作时热量呈辐射型向四周传递,最终经过地表和左右远处土壤进行散热;管道内部受空气影响而难以散热.对地表温度、电缆间距和埋深等参数进行调整,分析了不同外界条件对排管敷设电缆温度场和载流量的影响,得出电缆间距在0.5 m、埋设深度在1.5 m以内时,调整间距和埋深会对电缆的温度和载流量产生较大影响.
固废利用是近年来的研究热点,以循环流化床粉煤灰和脱硫石膏为原料,采用压制成型法制备人造石材成为固废利用的热门.研究了CFB粉煤灰与脱硫石膏的原料配比、成型压力和搅拌方式这三个工艺参数对人造石试块抗压强度的影响.实验结果表明,试块强度受成型压力影响极大,当加水量为32%时,循环流化床粉煤灰与脱硫石膏的最佳原料配比为6∶4,适宜的成型压力为50 MPa,采用振动搅拌方式的效果更佳.
在CyberSim电力图模仿真平台上搭建的光伏发电仿真模型、升压站仿真模型、电网仿真模型、设备三维可视化仿真模型可以模拟光伏发电站启停,正常运行,故障处理,输变电系统的巡视、倒闸等操作流程.所建立的仿真系统以三维模型为基础,实现光伏电站真实场景可视化展示,计算结果和运行状态与现场实际情况相吻合,计算速度达到实时仿真要求,参数精度满足培训使用要求,对光伏发电操作培训及实验研究具有现实意义.
并网型风电制氢系统能满足加氢站的稳定加氢需求,因此有必要对并网型风电制氢加氢站的优化运行进行研究.建立了电-氢耦合模型,分别采用两个方案设定目标函数,考虑了电力功率约束、氢气容量约束和风电的零弃风运行等约束条件,采用改进粒子群算法求解上述模型.算例结果表明,所提求解算法收敛性较好.若仅考虑加氢站购电费用最小,会出现加氢站与电网的联络线功率波动较大的问题,对电网并不友好;若综合考虑购电费用和联络线波动性,虽加氢站购电费用小幅提升,但联络线功率波动性明显改善,对电网更友好.以目前的电-氢相互转换效率,两个方案中氢燃料电池都未参与考虑峰谷电价差的电量平移,也不参与联络线功率的平滑作用.
针对变电站机器人巡检时存在开关柜的状态识别精度极易受到环境影响,以及小尺寸状态灯误检率高等问题,提出了一种基于融合生成对抗网络和改进的YOLOX的开关柜状态识别方法.首先,基于融合生成对抗网络进行图像增强,对原图进行色彩校正和色彩增强预处理;其次,构建多损失函数用于特征的提取、融合,并增添纹理提取模块,减少训练中预处理算法造成的伪影噪点和细节模糊;再次,基于改进的YOLOX网络进行开关柜状态识别,在解耦头模块融合DAMM双注意力机制,加强YOLOX网络对信息量更大的分支的关注,丰富开关柜状态的特征信息;最后,优化YOLOX网络结构,用轻量级MobileNetV3网络替换原始主干网络CSPDarknet,并保留Focus层,使网络减少参数量和计算量的同时保持良好的特征提取性能.增强算法能有效校正因强光照而失真的状态灯色彩,还原夜晚拍摄反光区域的信息,提高低对比度图像的质量,增强图像色彩鲜明度,峰值信噪比和结构相似性均有提升,与其他算法相比,所提方法的性能更好.改进后的检测算法平均识别精度可以达到94.1%,图片识别速度为4.6 ms/张,表现出较强的泛化性、鲁棒性、准确性和快速性.试验表明,采用基于深度学习的图像增强和目标检测方法有效解决了复杂环境下高压开关柜的状态识别问题,提高了电力巡检机器人开关柜状态识别的准确率.
光伏发电出力受天气变化影响,具有波动性、随机性等特点,并网后会对电网的安全稳定运行造成影响.储能技术的发展使平抑光伏出力波动成为可能.以研究新型电力系统中储能技术平抑光伏出力波动为目标,从各类储能技术的特点以及应用情况出发,对储能技术平抑光伏出力波动方法进行分析.在储能技术的特点及应用方面,重点分析了秒级、分钟级、小时级三个时间尺度下储能技术的特点,指出每个时间尺度储能技术的共性,分析单一储能和混合储能的特点及其在平抑波动方面的应用情况,总结出了该领域目前主要研究热点.在平抑波动方面,分析了平抑光伏出力波动的控制方法,归纳了各种方法的技术特性和应用效果.通过对储能技术研究进展的总结,以及对储能技术平抑光伏出力波动研究重点的分析,可为相关技术应用提供参考.
随着电力设备故障诊断技术的不断发展、红外测温诊断技术不断成熟,如何快速有效地对各类电气设备红外测温图像进行分类识别,是今后故障诊断智能化发展的关键环节之一.通过对红外测温图像分类识别方法进行研究,提出了一种基于改进卷积神经网络的电力设备红外图像分类识别方法.首先,通过旋转、翻转等方法对收集的红外图像进行数据增强;然后,建立基于改进MobileNetV2的电力设备红外图像分类识别模型,将电力设备红外测温图像通过迁移学习进行加权训练,利用Focal Loss函数改进神经网络的损失函数;最后,通过Softmax分类方法实现电力设备红外图像分类识别.试验表明,使用改进MobileNetV2的分类识别模型对电力设备红外图像进行分类识别的总平均准确率为92.62%,红外图像检测速度为116 f/s,具备较好的收敛速度与识别能力,为电力设备智能巡检提供了新思路.
绝缘子冰闪放电是一个长期积累的过程,会对电力系统的稳定运行造成巨大威胁,但很难对其进行准确的检测.为了降低绝缘子冰闪的影响,提出了一种基于优化聚类算法和深度学习模型的自适应冰闪预警新方法.首先,研究了绝缘子的冰闪放电过程,分析了不同阶段绝缘闪络时所产生的声发射信号的特性;其次,从无人机采集的声发射信号中提取MFCC参数,通过LK-means聚类算法对特征量进行分类;最后,采用卷积神经网络对各个放电阶段的声信号特征进行提取,从而自主识别采集信号所处阶段.为了验证所提方法的有效性,在MATLAB平台上进行了试验仿真分析.试验结果表明,所提方法对绝缘子冰闪放电过程的预警故障识别准确率均达到96%以上,为输电线路观冰及调整负荷提供参考依据.所提方法能准确地检测绝缘子冰闪故障,降低了绝缘子冰闪事故发生的概率,提高了电力系统供电可靠性.
大规模分布式光伏并网,可能会造成系统过电压,其不仅会对系统的稳定性和安全性造成威胁,也会限制光伏发电能力.为了防止过电压的发生,现基于光伏并网特性提出了一种自适应功率阈值的方法,该方法根据不同时间获取的节点电压和功率,按照算法实时预测光伏功率阈值,并与最大功率追踪算法确定的功率相比较,确定光伏注入配电网的功率,将节点电压控制在给定的安全阈值内,从根本上防止光伏高渗透导致的过电压.利用IEEE 33节点配电网络进行仿真,结果显示,无论是在均匀太阳辐照度下还是不同太阳辐照度下,所提方法均能将节点电压控制在1.058 p.u.之内,在发电高峰期节点电压会无限接近但不超过1.058 p.u..结果证实了该方法能有效地将电压限制在给定的阈值内,并且最大限度地提高光伏发电能力.
水泥混凝土道面是我国常用、重要的道面结构形式,在机场、公路等交通工程,以及电力、水利、房建等基础工程领域占有极高比例,其结构稳定性对工程建设与运维的安全性有着直接显著影响.将我国高原寒冷地区的水泥混凝土道面工程作为关注点,首先,归纳了断裂类、位移类、接缝类和表层类等四类道面破坏形式,以及不同地区破坏形式演化特征差异;其次,分析了环境、设计、材料、施工、荷载等五方面因素对道面破坏的具体影响;最后,阐述了道面在内在与外在两个层次下的破坏机理.
钢筋混凝土双曲线自然通风冷却塔在国内外已广泛应用,地基不均匀沉降对冷却塔结构的影响是很复杂的,我国《工业循环水冷却设计规范》并未明确其具体的分析计算原则和方法,系统地研究地基不均匀沉降对超大型冷却塔结构的影响是很有意义的.使用ANSYS有限元分析软件对某1000 MW核电项目超大型冷却塔结构进行有限元数值分析,重点分析冷却塔结构在三种典型不均匀沉降情况下的内力变化,并在此基础上进行强度配筋计算.研究发现不均匀沉降对环基和支柱的影响很大,对壳体的影响主要集中在进风口附近,半塔倾斜和两侧沉降是相对不利的沉降模式.该研究结果可为超大型冷却塔在应对地基不均匀沉降方面的设计提供参考.
"双碳"目标已成为世界共识.在国内,随着相政策法规的不断推出,在能源行业引起了革命性的巨大变革.传统的以燃烧效率、容量、成本、环保为目标的CFB火电机组运行机制,正在快速地向达到"双碳"目标转变.具体地讲,就是如何应对以风电、光伏发电大量接入电网所带来的巨大挑战.
近年来,随着"双碳"目标的明确提出,分布式光伏发电的投资比重越来越大,此类并网发电系统一旦发生孤岛效应,对整个电力网络的供电质量及电网工作人员的人身安全会带来极大的危害.为此,需对孤岛保护装置的工作原理及作用进行分析与总结,从而合理地应用防孤岛保护装置和反孤岛保护装置,避免此两类装置在分布式光伏发电系统中被电力用户或设计人员混淆功能或误使用,保障光伏发电系统的安全运行.
采用炉外脱硫技术产生的循环流化床(CFB)灰渣不满足水泥混合料标准中细度、需水量比和强度活性指数的技术要求.通过研磨、添加激发剂和减水剂等技术对CFB灰渣进行改性使其符合技术要求并研究其作用机理.结果表明,研磨作用可以显著减小CFB灰渣的细度和需水量比,并能提高强度活性指数.设置条件底渣占比70％并研磨10 min、飞灰占比30％并研磨4 min,可以使灰渣满足国标要求.减水剂对灰渣改性的减水效果为聚羧酸＞萘系＞木质素磺酸钠.灰渣研磨后添加0.6％聚羧酸减水剂后可以使灰渣混合比从30％提高到50％.激发剂对灰渣激发作用的效果为硫酸盐＞硅酸盐＞碱.同时添加3％Na2SO4激发剂和0.6％聚羧酸减水剂后可以使灰渣混合比提高到60％.此研究可以提高灰渣利用率,解决CFB灰渣堆放带来的环境问题.
等离子体点火(也称等离子体火炬)已广泛应用于火力发电厂的锅炉点火,但由于系统复杂,工作环境恶劣,运行一段时间后容易出现起弧困难、频繁熄弧等问题.以某次点火过程中出现频繁熄弧问题为切入点,对等离子体火炬熄弧现象的数据进行了统计分析,研究提高燃弧稳定性的方法.结合简易电弧理论模型和试验数据,明确了电弧电压与轴向气压的强相关性,提出了定量评价燃弧质量的统计指标,并结合历史数据和正常设备数据对熄弧现象进行对比分析.研究发现,此次点火过程中火炬状态发生变化,在轴向气压未调整的情况下,出现电弧电压超过额定值的现象,导致了电源电压裕量不足,进而降低了燃弧稳定性.利用电弧电压与轴向气压的强相关性,通过拟合其线性关系可对电弧电压定量调整,调整后实现稳定燃弧.火炬的状态存在动态变化的现象,运行参数宜根据当前电弧特性动态调整,避免电压过高引发熄弧.研究结果可以为相关设备故障分析、提高点火装置运行管理水平和相关技术改造提供理论和方法参考.
针对直流微网源-荷功率差值的变化所产生的直流母线电压变化,采用集中式控制的方式,以超级电容与锂电池构成的混合储能系统完成源荷功率波动的平抑,达到维持电压稳定的目的.针对传统基于超级电容荷电状态的混合储能能量管理策略的不足,根据两储能荷电状态划分工作区域,同时设置不同的滤波时间常数从而动态实现混合储能的功率分配.在此基础上对两种储能的所有荷电状态下的控制方式进行分析研究,并根据源-荷差值功率变化以及混合储能的荷电状态,将直流微网运行状态划分为六种运行模式,提出一种源-储-荷三者协调控制策略,实时调控储能功率达到总功率平衡从而保证电压稳定.最后,在MATLAB/Simulink中搭建了典型的直流微网模型,并验证了该能量管理策略的可行性和有效性.
储热技术是目前应用最广泛的储/蓄能技术之一,因此在燃煤机组的"三改联动"过程中,耦合储热装置的灵活性改造技术具有较好的应用前景.为了评价不同储热模式改造技术的性能,建立了耦合高温储热、低温储热、高低温储热、低温电锅炉储热以及高温电锅炉储热的热电联产机组性能计算模型,并以某350 MW机组为例进行了性能计算.结果表明,在机组调峰能力方面,由于电锅炉的功率可大可小,相对灵活,因此采用电锅炉的方式可以将机组出力降低至30％甚至更低,具有更好的调节灵活性;而采用低温储热方式的机组调峰能力最差,最低负荷率只能降低至42％左右.从机组的综合热效率方面看,低温储热方式的综合热效率最高,不同储热负荷下均能超过51％,低温电锅炉模式最低,仅有38.93％,其余三种储热模式综合热效率相当.
针对某电厂2×350 MW四角燃烧锅炉向火侧发生高温腐蚀现象,从入炉煤的煤质特性、燃烧器结构及当前运行参数进行了燃烧调整试验和分析,制定燃烧优化调整措施.该试验结果表明,向火侧CO和H2S的体积分数ψ(CO)、ψ(H2S)明显高于背火侧;采用提高热一次风温、开大辅助风门开度、SOFA摆角调整至水平等手段能够有效降低飞灰含碳量ω(Cfh);投运腐蚀区域E层磨煤机后,高温腐蚀程度明显下降,SCR入口 NOx质量浓度ρ(NOx)维持在正常水平.试验结果给出了机组最佳运行参数,最后结合实际运行情况制定了相应的技术改造措施,为燃用低硫高热值煤种锅炉缓解高温腐蚀提供借鉴.
当前输电铁塔设计使用的杆系模型计算结果不够精确,不能准确反映杆件内力,使用更准确的计算模型并与试验结果作对比找到更合适的内力计算方法是必要的.通过对一个耐张试验塔的一个导线横担用ABAQUS实体单元模型进行试验加载模拟,将数值计算结果与试验结果进行对比,证明了数值模型计算结果的有效性.在此基础上,分析并阐述了螺栓连接的输电塔单角钢结构杆件内力的分布规律.现行真型塔试验杆件内力的测量方法不正确,不能正确反映杆件受力状态;铁塔单角钢斜材不是轴力构件,受压杆件是压弯构件,杆件弯矩包含一阶及二阶弯矩,不能忽略;双面连接的主材杆件按轴力杆计算是正确的.按《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》及其新版《架空输电线路杆塔结构设计技术规程》,将分析对象横担的上、下平面的主要受压斜材分别用轴压构件和压弯构件的规范公式计算单角钢受压斜材的稳定应力,与实际应力进行了比较,论述了推荐方法的安全合理性.
为应对当前火电机组变负荷运行引起的炉内SO2生成浓度变化幅度大的现状,实现炉内脱硫高效快速响应,以某350 MW循环流化床锅炉为研究对象,将炉内喷钙位置由回料腿改造为二次风管,通过试验对比了不同喷钙位置对炉内脱硫效率及脱硫响应时间的影响.结果表明,在190MW、250 MW负荷下,相比于回料腿喷钙,二次风管喷钙可使锅炉出口 SO2浓度分别降低103 mg/Nm3、226 mg/Nm3,脱硫效率分别从89.99％、88.53％提高到91.52％、91.78％;回料腿喷钙脱硫响应时间为3 min,而二次风管脱硫响应时间仅为1 min.相比于回料腿喷钙,采用二次风管喷钙的炉内脱硫方式既可提高炉内脱硫效率,又可大大缩短炉内脱硫响应时间.实际运行中,可优先选择二次风管给料方式进行炉内脱硫.
