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南方能源建设
南方电网数字传媒科技有限公司、中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司
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季刊

2095-8676

南方能源建设/Journal Energy Construction
正式出版
收录年代

    海上风电与海洋牧场融合发展趋势与技术挑战

    阳杰张建华马兆荣刘东华...
    1-16页
    查看更多>>摘要：[目的]在"双碳"目标及"海洋强国"战略背景下,以海上风电为代表的海洋可再生能源和以海洋牧场为代表的海洋资源融合发展是未来海洋资源开发利用的新方向、新形势、新机遇.文章针对海上风电与海洋牧场融合发展模式及关键技术进行了综述分析,以向国内相关研究和工程项目提供技术参考.[方法]以我国海洋资源融合开发需求为导向,分析海上风电与海洋牧场融合全球发展趋势,明确我国风渔融合发展的现状与短板;在此基础上,重点剖析了海上风电与海洋牧场融合发展的融合模式、装备设计、工程案例及关键技术问题,最后对我国海上风电与海洋牧场融合发展进行了未来展望.[结果]通过对海上风电与海洋牧场融合发展模式及关键技术问题进行梳理分析,阐明了瓶颈问题及技术挑战,指出了未来突破方向,为我国海上资源综合开发利用提供了科学指导和参考依据.[结论]文章说明了海上风电与海洋牧场融合发展的必要性和可行性,提出了我国海上风电与海洋牧场融合的可行途径.

    风渔融合海上风电海洋牧场一体化技术多能互补

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    多浮筒全潜式海上风机整机拖航运动特性试验对比

    齐喜玲乐丛欢任建宇张浦阳...
    17-30页
    查看更多>>摘要：[目的]基于搭载了DTU 10 MW风机的三四筒型全潜式浮式风机整机海上拖航过程,开展了物理模型试验,对比研究三浮筒型式和四浮筒型式的SFOWT在拖航过程中各自由度运动响应及拖缆力在不同工况下的变化规律.[方法]首先在静水中开展自由衰减试验,随后在规则波和不规则波浪环境中开展拖航过程试验,研究不同的拖缆点高度、波高以及周期对拖航过程的影响.[结果]结果表明:(1)对SFOWT的垂荡、横摇和纵摇自振周期进行分析,发现相同自由度下 2种结构SFOWT的自振周期相差在 5 s以内,三浮筒式SFOWT与四浮筒式SFOWT相比,三浮筒式SFOWT垂荡加速度更小,纵摇和横摇的自然周期更大;(2)随着波高的增加,SFOWT在各自由度上的响应以及拖缆力都在增大,规则波和不规则波工况下波高的增加对三浮筒型式SFOWT垂荡加速度、横摇角的影响更大,纵摇角以及拖缆力较小;(3)当波浪周期与SFOWT自身的固有周期相差较大时,随着波浪周期的增大,除垂荡加速度外SFOWT各自由度上的响应呈现减小的趋势;(4)当拖缆点高度与水线面齐平时,2种型式SFOWT的拖缆力幅值较其他两种工况最大分别减小 11.1%和 14.7%.[结论]四浮筒型式SFOWT的拖航运动性能更佳.在实际工程中,应当将拖缆点高度布置在结构自浮时水面线所在的位置,以减小拖航过程中的运动响应.

    DTU10MW全潜式浮式风机一体化拖航动力响应自由衰减模型试验

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    近海深水区混凝土半潜型浮式风机一体化计算与耦合动力特性分析

    陈嘉豪高一帆尹梓炜郑灿...
    31-41页
    查看更多>>摘要：[目的]文章旨在探索 10 MW级半潜型浮式风机的一体化计算方法并分析其在 40～50 m近海深水区的耦合动力响应特性.[方法]以 10 MW混凝土半潜型浮式风机为例,构建一体化时域数值计算模型,统计分析其额定发电和极端工况下的平台动力响应和系泊张力特征.[结果]平台水平运动主要受波浪荷载、风荷载和系泊刚度特性的影响,最大水平运动和系泊张力发生在生存工况,垂向运动主要受波浪荷载影响,摇摆运动的均值主要受风荷载影响,上述浮式风机动力响应均满足设计指标.[结论]一体化数值计算方法较好地考虑浮式风机耦合动力特性,由于水深限制,近海深水区的海上漂浮式风机对水平运动约束和系泊非线性问题的优化更为重要,响应极值主要发生在极端工况,上述结论为此类漂浮式海上风机基础结构的研究与设计工作提供了一定的参考.

    近海深水区海上浮式风机一体化系泊极端响应

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    海上漂浮光伏发电技术及其融合发展展望

    岳云峰彭欣然王洪庆卢斌...
    42-50页
    查看更多>>摘要：[目的]在"双碳"背景下,我国沿海省市逐步加大向海洋开发清洁能源的力度.海上风电场建设已经初具规模并已逐步实现平价上网,海上漂浮式光伏(Floating Photovoltaic,FPV)试点项目正在不断涌现.探索多种海洋资源的综合开发,在能源领域集约用海,打造海上综合能源系统,对于沿海省份高质量地实现碳中和具有重要意义.[方法]总结了目前国内外海上FPV技术发展及工程试点情况,分析了各种海上FPV技术的优势及挑战,预测了在中国近海发展FPV的市场规模,提出并探讨了海上FPV与海上其他基础设施的融合发展方式,并结合案例给出了融合建设场景及经济性分析.[结果]海上FPV技术目前总体处于试验和试点阶段,未来在国内外市场应用空间广阔,其主要技术难点是浮体在严苛海洋环境条件下的生存能力,现有试点工程单位造价相对较高,但与其他海洋设施结合发展潜力巨大.[结论]海上漂浮式光伏与海上风电等其他海上设施融合建设可以有效提高能源设施的利用效率,降低建设和运行的成本.海上风光互补还较好地解决了单一能源供应的稳定性和安全性问题.

    漂浮式光伏海上FPV海上风电海洋牧场融合设计浮体结构

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    基于5G技术的海上风电通信系统研究

    李铜林曾甫龙
    51-58页
    查看更多>>摘要：[目的]海上风电项目众多设备位于海洋之上,交通不便导致运维检修难度大.海上设备信息的快速、无延迟、安全送达陆上显得格外重要.针对通信系统的特殊需求,文章提出了基于5G技术的海上风电场通信系统方案.[方法]首先建立信号覆盖面大、可靠性强的PTN+一体化小基站,再将 5G一体化小基站和PTN网关融为一体,通过宽带PTN接入,实现快速、便捷的 5G信号覆盖,并采用特定带宽的 5G网络,提高通信系统的安全性.[结果]基于PTN+一体化小基站方式的 5G通信系统建成后,实现了基于光传输的、支持多业务且利用特定带宽的IP传输.此系统可以帮助规划梳理各风机子系统,实现风机内部全方位信号覆盖,并可以将风机、海上升压站等设备运行状态及数据快速、安全的传输到陆上运维中心,解决风机多子系统、多业务实时安全传输困难的问题.[结论]研究的 5G通信系统改善了海上风电通信,并利用特定带宽和新兴技术,实现了海上风电场的通信及时性和可靠性,提高了海上风电场海上运维人员的沟通效率,符合海上风电项目海上设备的通信需求,有望在工程中应用推广.

    5G技术海上风电通信系统信号一体化小基站

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    广告

    58页
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    基于交能融合的分布式海上风电选址与布置

    王晴勤温国标
    59-67页
    查看更多>>摘要：[目的]在近海浅水海上风电场场址资源日益稀缺,场址逐步向深远海、大型化、基地化发展的背景下,探讨一种交能融合的分布式海上风电,以规避开放式水域的大型海上风电场常出现的涉海范围广、征海面积大、影响通航安全等问题.[方法]基于已建或正在规划的大型港区配套建设的防波堤进行优选场址,在分析港池与防波堤的功能与布置的基础上,通过对海上风力发电机组及海底电缆的优化布置,可实现技术与经济、政策与环境等多方面的提升.[结果]对比国内数十个开放式水域已建海上风电工程,基于交能融合的分布式海上风电场可显著地缩小场址涉海范围、减少征海面积,并降低对周边区域船舶海上通行的影响,是一种相对安全、经济、环保的海上风电场址类型.[结论]通过对交能融合的分布式海上风电选址与布置的探讨,阐述了该类型海上风电场在节约用海、减少海上碍航物、捆绑送出和就地消纳、施工与运维等多方面的优点,并可将其作为现阶段单一海上风电类型的重要补充,成为一种新的增量海上风电场址资源.

    交能融合选址分布式海上风电总平面布置节约用海

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    统一硬化本构在海上风电大直径单桩桩-土分析中的应用

    马兆荣刘振韬王金玺张友虎...
    68-81页
    查看更多>>摘要：[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.

    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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    砂土中海上倾斜螺旋群桩基础承载特性研究

    杨伟华胡雪扬张浦阳甘毅...
    82-92页
    查看更多>>摘要：[目的]海上风电产业是全球新能源发展道路上最具先导性和战略性的新兴产业之一.文章以应用于海上风电基础中的倾斜螺旋群桩基础为研究对象,系统地研究了其承载特性.作为一种具有广阔应用前景的新型基础型式,对其承载特性进行精准研究对后续倾斜螺旋群桩基础的普及应用及海上风电行业发展有着重要意义.[方法]通过有限元软件系统地研究了桩数、桩间距和倾斜角度等变量对倾斜螺旋群桩承载特性的影响,进而得出了多种工况下螺旋桩的群桩效应系数及承载力随桩数、倾斜角度和桩间距的变化规律.[结果]结果表明:倾斜螺旋群桩相较于单桩基桩承载力提升了 15%左右,群桩效率系数随桩数增加而增大;群桩基础承载力随桩间距呈正相关变化趋势,桩间距越小中心土体压力叠加越显著,在桩间距取值范围内,极限承载力变化幅值为 4%左右;倾角越大,倾斜螺旋群桩基础受压承载力性能越优异,群桩受压效率系数也随之增大,受压承载时 8°倾角较为高效;受拉拔作用时,倾斜螺旋群桩上部土体受到扰动较小,倾斜群桩基础受桩间距的影响程度更大,群桩中心处土体竖向位移极值深度随桩间距增大而逐渐上移;受压作用时,倾斜螺旋群桩对土体影响范围更大,桩间相互影响更为稳定,群桩中心处土体竖向位移极值深度与桩间距、倾角无明显相关关系.[结论]研究成果可为我国海上风电螺旋群桩基础建设提供一定的研究思路及手段,对倾斜螺旋群桩基础尺寸设计及承载力评估具有一定的参考意义,有一定的科学意义和工程应用价值.

    海上风电倾斜螺旋桩有限元分析群桩效应承载特性

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    长持续时间储能体系研究现状及发展展望

    郑彦春陕超伦张晋宾
    93-101页
    查看更多>>摘要：[目的]全球气候变化及其负面影响是人类面临的严峻挑战.加快建设新型能源体系,推动能源绿色低碳转型,是应对气候变化挑战的关键.构建新型电力系统,是规划建设新型能源体系的中心环节.[方法]描述并分析了以新能源为主体的新型电力系统构建 6个阶段的特征、挑战及储能可发挥的作用;提出储能,特别是长持续时间储能,是构建新型电力系统的关键技术.[结果]为应对国内长持续时间储能存在的概念模糊、技术体系不清晰、研发体系不明确等现状,通过分析国际主流机构用例,给出了长持续时间储能的概念体系,涵盖机械储能、储热、电化学储能、化学储能 4个类别的长持续时间储能技术体系,描述了发达国家的研发动态.[结论]期待相关内容可以对国内长持续时间储能的研发及应用起到借鉴作用.

    能源转型新型电力系统长持续时间储能概念体系技术体系研发动态

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