电网负荷峰谷差日益增大,为满足高峰负荷用电需求,需增设或改造原有发输配电设备,而电网的低负荷率导致电力设备的资产利用率较低,使得电源规划建设缺乏经济性。储能技术可解决峰谷差加大、资产利用率低的问题,但现阶段储能系统的高成本限制了储能技术的规模化应用。考虑储能系统充放电平衡约束、循环寿命等因素,研究了储能技术用于电网负荷削峰填谷的控制策略,并建立了评价储能系统投资经济性的数学模型。以实际负荷数据为例,仿真分析了在不同调峰程度下储能系统的容量需求,分别从社会效益和投资者角度研究了储能系统投资的经济性问题,最后提出了储能系统规模化应用的经济条件。
电力系统中存在着诸多不确定性因素,考虑不确定性因素的影响对线路重要性的评估有重要的意义。应用模糊集理论,在计及发电机出力及负荷不确定性的基础上,提出了线路退运后的模糊潮流计算方法。发电机出力、发电机可用度及负荷的不确定性用梯形模糊数描述,结合断线分析快速模拟算法中的灵敏度法,求解出单一线路退运后潮流的可能性分布,证实了在线路退运分析中计及不确定性的必要性和提出方法的应用价值。最后给出了IEEE-30节点系统的计算结果。
为提出适合我国国情的抗台风设计方法,首先给出了台风极值风速大、非平稳性强、风向变化快、与巨浪同步等基本特征,分析了海上风力发电机组在台风作用下常见的失效模式,其中以整体倾覆、塔筒失效、叶片破坏居多。在此基础上,探索了抗台风设计的基本理念,认为抗台风设计应避免颠覆性破坏,并力争实现基于可靠度的抗台风设计。进一步地,提出了相应的抗台风举措,其中引入振动控制技术、采用钢筋混凝土塔筒等措施效果较为理想,可为我国海上风力发电机组抗台风设计提供参考。
根据配电网的特点,提出了配电网评价指标体系的评价内容。按照差异化的原则,确定了不同指标的分类评价标准。在此基础上,根据指标属性特点对指标进行了分类,给出了评价指标分值的实用化计算方法。最后,应用本文提出的评价流程,对某地区配电网现状进行了评价,验证了该评价方法的有效性。
地震中变电站的高压电气设备易损性极高。为探讨隔震技术在特高压电气设备中的适用性,利用ANSYS有限元分析软件,分别建立了1 000 kV带支架避雷器结构隔震前后的有限元模型,输入地震波时程进行动力时程响应分析。结果表明,采用基底隔震后的避雷器结构基频降低,顶端位移响应、各点加速度响应、瓷瓶根部弯曲应力较隔震前的响应都有不同程度的减小,验证了隔震系统的有效性,为隔震技术在特高压电气设备上的实际应用提供了依据。
1 000 kV变电构架高度高,荷载大,结构重要性高,采用钢管格构式结构,自振周期大,属高柔结构,在风荷载作用下的动力响应相当显著。基于Matlab,采用Davenport风速谱对大气边界层的脉动风速进行模拟,并将风荷载作用于构架上,使用Ansys分析1 000 kV构架的风振响应。根据风振系数的定义,在风振响应计算结果的基础上,对1 000 kV构架各分段的风振系数进行了计算,并与基于相关规范的设计取值进行了比较。计算结果表明,构架x向与y向的风振响应并不完全相同,通过理论计算所得的风振系数并不与高度完全成比例,x向风振系数在构架横梁处存在较大的突变。杆件内力计算结果表明,只要取值合理,构架设计时,格构式部分可沿全高取统一风振系数,与根据各分段实际风振系数计算所得杆件内力的误差并不大。
智能化变电站的建设和智能电网的推广对高压电气设备的智能化提出了更高的要求,同时在线监测与诊断技术是智能化变电站建设的重要组成部分。由于目前监测类型多、处理数据量大,各层次间通信结构化关键技术有待完善,导致常规的数据处理方法已难当其任。通过总结当前状态监测数据现场分析预处理技术,在状态监测数据通信网络一体化结构、终端数据归集共享及预处理后数据传输模型等方面进行实例研究,并针对性地提出总结经验及改进措施,优化状态监测数据并行处理技术水平,旨在更合理地实现智能化变电站状态监测数据的统一归集、加工,为更好地分析利用监测数据提供帮助。
在直流输电线路对市话通信系统影响的防护设计中,目前对危险影响的电压允许值、干扰影响的杂音纵电动势允许值界定差异较大,根据影响机理、国际国内标准及最新研究成果,提出了规范化建议,为正在编制的电力行业标准DL/T 5340《直流输电线路对电信线路影响防护设计规程》提供了依据。
分析了当前电力系统稳态数据监控中的不足,介绍了基于网络保护的一体化系统方案。系统结构由传统的4层变为3层,即过程层、设备层、调控层;全景数据平台方案针对不同区域,提出了分布式实时数据库,同时对海量数据也提出了存储方案。在新的系统方案上,分析了稳态数据的新特性,针对同一断面稳态数据监控信息特征,提出了新的数据组织方式和简化运行流程;通过应用验证,说明新方案对解决目前面临的问题具有较大优势。
智能变电站改变了传统变电站的建设模式,其全站组网的构架使得通信光缆成为变电站的主要通信介质。现有户外光缆联接手段存在诸多弊端,已不能满足智能变电站的发展需求。提出了一种基于预制光缆的户外组网解决方案,并将其成功应用到实际工程中,有效提高了变电站网络通信的安全性、可靠性和稳定性。该解决方案具有结构简单、施工方便、安全可靠、使用寿命长等优点,增加少量投资就可以大幅度缩短施工周期、提高智能变电站的抗故障能力。
调度主站与变电站共享建模技术基于IEC 61850和IEC 61970标准,其关键技术包括变电站到主站系统的图模生成规范、调度监控中心主站对变电站模型图形的按需裁减技术2个方面内容。通过对此关键技术的研究使得主站与变电站共享建模的实用化成为可能。
回顾了微网技术发展历程及研究现状,分析了微网特点,并从海岛能源需求出发探讨了海岛微电网建设的一些关键技术问题,提出了偏远海岛微网建设指导思想和适合当前国情的海岛微网技术路线、以及研发适合微网设计软件工具和积极开发海岛微网适宜产品的设想。
分布式供能系统能够提供灵活的能源供给,但目前已投运的分布式供能系统存在着运行效率低、经济效益差的缺点。为了提高分布式供能系统一次能源利用率,以佛山供电局3栋大楼为依托,建成一个高效的天然气冷、电联供示范系统。针对示范系统存在的一次能源利用率低、燃机排烟背压超限制等问题,对系统进行了主机改造和关联系统改造。改造后的试验数据表明,分布式供能系统全年一次能源利用效率取决于:主设备本体的效率、烟气尾部余热利用程度、设备负荷率和年运行时间。
依托田湾核电站3、4号机组,针对俄罗斯设计院提出的4种暂态工况要求,应用ETAP(electrical transient analysis program)软件对其厂用电系统进行仿真。仿真结果表明,设计的厂用电接线方案能满足俄方对厂用电源暂态稳定性的要求。该ETAP暂态稳定分析报告得到了总设计方和业主的认可。此仿真结果填补了国内核电站电气暂态分析设计空白,实现了从静态估算向暂态稳定仿真的跨进。
锅炉燃用煤粉越细,对煤的着火和燃尽越有利,煤粉细度直接影响飞灰和炉渣可燃物的含量。针对山西兴能电厂运行中存在的干渣机落红渣、渣温高、碎渣机常被卡停运等问题,进行了磨煤机煤粉细度调整试验,通过调整磨煤机分离器转速改变煤粉细度;保持炉膛出口氧量稳定,考察煤粉细度对飞灰和渣块可燃物含量及锅炉热效率的影响;为中速磨煤机旋转分离器提供调整依据。试验结果表明,将煤粉细度控制在17%左右,煤粉均匀性指数达到120,煤粉中粗颗粒大量减小,有利于煤粉燃尽。煤粉细度调整后该电厂锅炉渣温、渣量下降,提高了机组的安全性和经济性。
为了机组首次启动的安全顺利进行,需要正确选择临时励磁电源的电压等级、容量,并进行保护定值核算。结合某电厂1号机组的启动试验,对自并励机组启动试验励磁电源的选择及保护定值计算进行了论述,分析了非全压冲击励磁变压器的励磁涌流的产生机理,指出非全压冲击变压器的励磁涌流远小于全压冲击值,与变压器额定电压下空载合闸产生的励磁涌流截然不同,并通过现场事故录波证实。在此基础上,并结合现场事故实例指出:励磁临时电源速断保护定值整定过大,会导致励磁变压器低压侧短路时保护拒动,据此,给出满足启动试验要求的临时继电保护定值整定方法。
针对建设场地的工程地质特点,对2种不同型式的冷却塔地基处理方案进行了比较,确定采用钢筋混凝土灌注桩地基处理方案。采用TSH3SCOQ双曲线自然通风冷却塔结构静力计算程序(有矩理论)对不同桩径(桩径为0.8 m和1.2 m)、不同布桩形式的桩基方案进行了的技术经济比较,最终确定了每对X支柱下布置6根直径1.2 m灌注桩这一合理、经济的桩基设计方案。
催化剂是选择性脱硝反应器的核心,对于脱硝装置的性能发挥起着关键作用。目前国内的燃煤机组烟气中灰分含量高且含量不稳定,易造成催化剂堵塞;烟气中砷、碱金属等有害物质含量高,使催化剂中毒丧失活性。平板式催化剂采用特殊的结构(开孔率较大)和加工工艺(使用具有弹性的不锈钢筛网板作为载体,以及添加助剂MoO3),可以很好地解决以上问题。以催化剂性能稳定性为标准,从运行中催化剂发生堵塞、覆盖、磨损和中毒等方面阐述了平板式催化剂应用于燃煤机组的优势。
针对500 kV同塔三回路铁塔结构和组立施工特点,研制了可旋转座地双摇臂与外拉线悬浮混合抱杆。三回路铁塔下部吊装时,具有根开大、质量大、吊装作业幅度要求大的特点,抱杆可选用座地双摇臂工况;三回路铁塔上部吊装时,具有根开小、质量相对小、吊装作业幅度要求小的特点,抱杆可灵活转换为悬浮工况。
为有效解决复合绝缘子在750 kV输电线路耐张串的应用问题,提出对复合耐张绝缘子伞形的优化措施、芯棒脆断的防护措施以及在施工和运行维护中对复合耐张绝缘子的保护措施,从而避免750 kV输电线路污闪对系统造成巨大冲击,保证750 kV输电线路的安全稳定运行。
国内设计院在电厂和变电站的接地设计时,一直使用中国的电力行业标准DL/T 621—1997标准,它与IEEE标准无论在设计方法还是原理等方面都存在较大差别,给涉外工程电气设计工作带来很大困难。在查阅了国内外接地相关标准及文献后,通过接地装置导体截面的选择、接地电阻值、接触电位差和跨步电位差要求值等3个方面,比较2个标准的主要异同点;逐一列举并讨论2种标准在这3个方面各自的特点和计算方法;并应用不同标准中的计算公式进行分析和推导,从而得出有助于涉外工程接地设计和计算的结论。
国外核电厂工程设计工业化管理已非常成熟,而我国此项工作则刚刚起步。介绍国外设计工业化管理的特点,提出适合于我国核电厂工程管道设计工业化管理方法,包括设计阶段划分及设计控制。分析了管道设计工业化管理的效率与成本,指出采用这种工业化细化分工的模式后,其人力成本比常规设计管理模式大幅降低。