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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
南方能源建设

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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

    万物互联视角下的能源物联网:现状、技术和案例分析

    宋航问翔翟华
    1-15页
    查看更多>>摘要：[目的]万物互联(IoE)时代酝酿着的新一代物联网(IoT)的发展,正在通过选择和组合其中的新信息、新功能、新应用,来实现其多样化发展.基于物联网技术的能源物联网,将物理事物之间的信息交换和能源交换,在同一张动态网络中连接起来.能源物联网催生着新的服务模式和能源的组织、交换、管理方式;它不仅涵盖能源即服务(Energy-as-a-service)和产销者(Prosumer)等新概念,还引领智慧建筑、智能抄表、智慧电网、分布式能源、虚拟电厂等创新应用.[方法]文章分析了能源物联网的现状,包括其关键的行业驱动因素、潜在的技术和应用,及其相关的研究进展.[结果]从学术和行业应用的角度讨论和比较了能源互联网与能源物联网的定义,并分析了面向能源物联网演进的一些主要阶段和需要关注的问题.[结论]文章为能源物联网的进一步研究和实践提供有益的参考.

    物联网万物互联能源物联网能源即服务智慧建筑智能电网虚拟电厂能源互联网

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    二氧化碳催化加氢合成燃料的微通道反应器

    骆攀谈文杰胡恩祥杨应举...
    16-22页
    查看更多>>摘要：[目的]CO2催化加氢合成燃料是一种经济可行、可大规模实施的CO2利用技术,能够解决环境和资源短缺的问题,近年来获得了国内外广泛的关注.文章旨在研究开发1种CO2催化加氢合成碳氢燃料的微通道反应器.[方法]通过采用热力学计算-催化剂制备-反应器设计-结构优化-性能测试的设计思路进行分析.[结果]热力学理论分析表明:CO2催化加氢可以形成碳氢燃料;开发了 6种铁基催化剂,从而提高碳氢燃料合成的反应速率;基于流体数值模拟,设计并优化了微通道反应器的结构,该反应器具有结构简单紧凑、传热传质能力强等优点.实验结果表明:Zn-Fe催化剂表现出最好的CO2催化加氢合成低碳烯烃性能,CO2转化率和低碳烯烃选择性分别为32％和44％.[结论]设计的微通道反应器具备CO2资源化利用合成碳氢燃料的功能,对我国应对气候变化、双碳目标实现以及碳氢燃料产业发展具有重要的意义.

    二氧化碳碳氢燃料催化加氢微通道反应器铁基催化剂

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    宽光谱共轭小分子在太阳能海水淡化与热电发电中的应用

    朱景帅邱肖盼
    23-30页
    查看更多>>摘要：[目的]为解决太阳能海水淡化器件成本高、制备工艺复杂的难题,选择具有重量轻、成本低、合成及提纯工艺简单等优点的有机小分子光热材料作为太阳能吸收材料.[方法]利用1种有机共轭小分子Y6,与低成本的纤维素纸结合,制备了在350～1000 nm范围内宽光谱吸收的高光热转换性能的Janus结构水蒸发器.[结果]蒸发器的下表面具有高效的水粘附性,利于高速集水,而蒸发器的上表面具有拒水性,能够达到理想的自漂浮能力.并且每3.14 cm2的器件仅需0.5 mg光热材料就能实现超过70℃的温度,节约用料优势明显.[结论]在1.0kW/m2太阳光辐照下,基于Y6的蒸发器的光热能量转换效率为64.4％,蒸发速率高达1.13kg/(m2·h),明显高于对照的纤维素纸蒸发器.经过太阳能蒸发脱盐后,得到的纯化水的离子浓度相比于初始的模拟海水显著降低4～6个数量级.该蒸发器与热电器件集成,在1.0kW/m2太阳光照射下,蒸发速率达到1.02 kg/(m2·h),同时还产生了 55 mV的输出电压.研究结果表明,基于有机小分子Y6的太阳能蒸发器,在光热水净化和热电发电协同作用方面具有良好的应用前景.

    太阳能利用光热材料有机共轭小分子海水淡化热电发电

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    调相机在电力系统中的发展应用与动态特性

    张冬清张国华徐玲铃高晟辅...
    31-41页
    查看更多>>摘要：[目的]伴随以新能源为主体的能源互联网架构的构建,特高压直流输电工程成为电力输送的重要方式,电网呈现出"强直弱交"新特性.同步调相机凭借其无功响应速度快、电压支撑能力强等良好的动态特性,在应对电网"强直弱交"特性中具有独特优势.[方法]为研究调相机在特高压直流工程中的应用,总结了调相机的发展历史,介绍了火电机组改造调相机、新一代大容量调相机、分布式调相机等国内几种主要类型的调相机的发展现状,分析了调相机的工作原理和动态特性,梳理了调相机较SVC等无功补偿装置具备的优势、大容量调相机与分布式调相机各自的适用场景和现有配置策略.[结果]在PSCAD/EMTDC平台搭建含调相机的直流送出系统仿真模型,仿真验证了调相机对受端换相失败和换相失败引发的送端暂态过电压的抑制能力、调相机在滞相运行下的动态无功补偿能力.[结论]分析表明调相机可以对暂态过电压和换相失败产生良好抑制作用,滞相运行不会影响调相机的无功响应速度和动态无功支撑能力,具有参与换流站稳态补偿的工程应用前景.

    同步调相机无功补偿换相失败暂态过电压动态特征

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    新型配电网分布式储能系统方案及配置研究综述

    黄海泉黄晓巍姜望王媛媛...
    42-53页
    查看更多>>摘要：[目的]随着"双碳"目标以及各地推出的新能源配置储能政策的推行,文章进一步明确分布式储能在新型配电网中发挥的作用及储能系统配置方案.[方法]首先,总结归纳新型配电网分布式储能系统的配置需求,根据不同应用需求分析了分布式光伏储能系统的结构;其次,为了实现配置储能经济最大化,结合各地配置储能政策要求,阐明分布式储能系统的配置方法;最后,归纳分析了当前选址定容的常用算法,在此基础上给出研究建议.[结果]配置储能需在明确需求的基础上,选择合适的拓扑结构,基于配网供电稳定性、安全性、经济性等指标综合优化给出配置方案.[结论]分布式储能技术是新型配电网的关键技术,是解决配电网安全稳定运行的重要手段,需要进一步研究其优化配置方案及相关调控技术,才能更好地发挥作用.

    分布式储能光伏系统新型配电网储能配置选址定容

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    压缩空气储能地下人工洞室研究现状与展望

    杨雪雯任灏廖泽球王金玺...
    54-64页
    查看更多>>摘要：[目的]压缩空气储能(Compressed Air Energy Storage,CAES)是1种可大规模储存电力能源的技术,其规模仅次于抽水蓄能,储气装置是其重要的组成部分.国内外已投入商业运行的压气储能电站的储气装置多为盐穴、废弃矿坑等天然地质构造,大规模长时压缩空气储能有赖于更具经济性及广泛适用性的储气装置.[方法]人工地下洞室储气库较大程度上摆脱了压缩空气储能电站对于特殊地质条件的依赖,成为大规模建设长时压气储能电站的有力支撑,但国内外相关研究成果较少,摸清国内外研究现状,总结其他行业先进经验,理清该领域亟待突破的难题,对于大规模建设压气储能电站具有重要意义.[结果]压气储能电站地下人工洞室与天然气储气库及水电输水隧洞等常规人工洞室运行特点有较大不同,目前对于该领域尚缺乏成熟的设计方法与规程规范,有诸多关键技术仍有待解决,文章对压气储能电站地下人工洞室的特点及重点研究内容进行了梳理.[结论]创新是自主建设压缩空气储能电站地下硬岩储气库的唯一出路,在安全的大前提下兼顾经济性并突破,该技术对丰富我国储能发电技术,完善新型电力系统具有重大的现实意义,若该技术发展成熟,可为我国新型电力系统的构建提供强大的保障.

    压缩空气储能CAES地下人工洞室大规模储能技术安全性与经济性

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    5G定制网技术在海上风电场智慧管理与生态环境监测中的应用实践

    谭任深戚永乐周冰范永春...
    65-75页
    查看更多>>摘要：[目的]针对现有通信条件难以满足海上风电场工程智慧运维和生态环境监测的需求,探索提出5G定制网方案,以解决海上风电场信号通达性差、网络覆盖不全以及流畅性低的问题.[方法]提出利用5G定制网技术打造了综合运维与监测方案,具体如下:通过在室外部署5G宏基站、塔筒内部署5G室分、水下铺设光网,实现风电场通信网络的立体覆盖;基于5G切片技术,实现一网多用以满足海上风电场对网络差异化的需求;在集控中心机房部署算力节点,通过边缘UPF(用户平面功能)转发专网数据实现算网融合.[结果]文章提出的基于5G技术的海上风电场智慧管理与生态环境监测方案已依托项目进行试点测试,测试结果表明5G基站的最大有效覆盖半径达到11.3 km,稳定传输上行速率达到5 Mbps,满足海域的观测数据回传、无人船视频回传的需求;通过在升压台和风机部署2个2.1G的8TR增强基站提升海域覆盖,绕风电场拉网测试验证了 5G专网能够有效地覆盖风电场,覆盖率98.4％,可满足风电场的信号覆盖需求.[结论]通过5G专网覆盖风电场水上海域,通过STN(智能传送网)+水下光网实现水下通信,从而首创性地构筑了立体的海洋监测通信网络,为实现海上风电场的智慧管理与生态环境监测奠定了通信基础.

    海上风电智慧运维5G生态监测网络切片立体通信

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    海上风机基础与网箱融合系统静力计算

    王立鹤符妃
    76-87页
    查看更多>>摘要：[目的]随着海上风电场不断增加,海域使用矛盾也越来越严重,海上风电和渔业养殖融合发展吸引越来越多的关注,并陆续提出了不同类型的风机基础融合养殖网箱的结构设计.这些设计多数处于概念设计阶段,距离工程应用还有比较遥远的距离.[方法]文章基于网衣质量相等、网衣附加海生物质量相等、网衣水动力性能等效的要求,提出高效的网箱等效载荷计算方法.根据14 MW风机设计载荷和海洋水文条件,设计适用于14 MW海上风机的导管架基础结构,并融合内网箱和外网箱,设计出2种导管架基础与海洋养殖网箱融合系统.基于Morison模型,考虑非线性波的影响,根据提出的网箱等效建模方法在SACS对不同设计进行静力分析.[结果]研究表明,内外网箱与导管架融合设计对整机频率一二阶影响较小可忽略不计,对三阶频率影响较大;转角工况是控制工况,增加内外养殖网箱后需对导管架基础进行局部加强,14 MW海上风机导管架基础与内网箱或外网箱融合的设计方案的计算结果均满足规范设计要求.[结论]研究结果可为海上风机基础与海洋养殖网箱融合系统设计的工程应用提供参考.

    14MW海上风机导管架基础养殖网箱网箱等效载荷静力计算

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    海上换流站无线通信系统设计

    梁泽勇邝建荣党彤陈艺...
    88-101页
    查看更多>>摘要：[目的]针对海上换流站的特点,提出海上换流站无线通信系统设计方案.[方法]通过分析海上无线通信技术的特点以及目前的应用情况,结合海上换流站在设备运行、厂站警戒、人员活动等方面的需求,提出海上换流站无线通信系统的配置方案.[结果]通过NAVTEX系统,实现了接收天气和安全信息的需求.通过雷达光电系统和VHF对船通信系统,实现了船舶入侵驱离的需求.通过UHF集群对讲系统、WiFi和移动通信系统,实现了人员日常通信的需求.通过救生艇应急通信系统、微波通信系统和卫星通信系统,实现了人员紧急避险的需求.[结论]研究的系统实现了海上换流站日常运维过程中基本的通信需求,确保设备和人员的安全,为海上换流站无线通信系统设计提供指导.

    海上换流站通信技术特点通信需求无线通信系统配置方案

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    面向碳中和的广东省电源结构转型分析

    罗莎莎郭经韬蔡颖倩余欣梅...
    102-110页
    查看更多>>摘要：[目的]为实现"双碳"目标,电源侧的绿色低碳转型是广东实现绿色低碳转型的关键.同时,紧紧围绕新能源发展构建高比例新能源的多元电源支撑体系也是广东建设新型电力系统的重中之重.因此,提前谋划面向碳中和的广东电源结构具有十分重要的意义.[方法]在对广东省远景能源供需格局进行研判的基础上,统筹低碳转型和能源安全,考虑非化石能源消费比重、资源条件、电力供应平衡3个方面约束,提出广东面向碳中和的电源发展思路,对不同转型路径进行分析,并提出相关建议.[结果]研究表明,碳中和时期,广东省电源总装机规模预计将达到当前电源装机规模的3倍左右;电源供应主体由当前的"火电+核电+外电"组合,转变为"新能源+核电+外电"组合,非化石能源装机比重达到80％,其中,省内新能源装机比重达到50％.[结论]广东省的电源结构调整前景看似乐观,然而,这个过程仍然面临政策、技术、产业和市场等诸多挑战,建议转型过程中关注火电在电力系统中的定位转变、保障非化石能源发展关键要素、重视新型电力系统调节能力建设;为了满足碳中和时期广东两倍于现状的电力消费需求,更为重要的是需特别关注引领电源结构清洁低碳转型的科技创新问题,通过科技创新推动新能源类型、能源新技术的探索,向能量密度更大、能效转换效率更高的方向发展.

    碳中和低碳转型资源约束新能源发展电力保供灵活调节

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