封面新闻

• 装备启航深蓝海 能源清洁添新绿——中国中车发布20 MW级海上漂浮式风电机组

  王靛;葛午东;王立动;杨扩岭;陈孝旭;

  <正>2024年9月24日，中国中车集团有限公司(下文简称为“中国中车”)强势亮相德国汉堡国际风能展，并发布面向深蓝海的20 MW级漂浮式风电机组——启航号，其作为全球领先的大功率海上漂浮式风电机组，展现了中国中车“双赛道双集群”发展新格局的最新智慧，为中国绿色能源装备发展和“双碳”目标实现助力添彩。一双赛道厚积薄发，大型风电机组展露锋芒“启航号”由中国中车自主研发，具有自主知识产权，其扫风面积达53100 m2，超过7个标准足球场，运行1圈可满足一般家庭2～4天的用电量。该风电机组配备高性能叶片，具有高可靠、高发电量等优良特性；同时，其运用多种智能传感及智能控制技术，可全面感知自身运行状态，实时保证安全稳定运行；此外，其可抵御50年一遇超强台风。

  2024年09期 No.365 5-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1065K]
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行业观察

• 中国“光伏+采煤沉陷区”模式的发展研究

  黄平源;杨红江;张卡;袁晨辉;谢书;

  中国自开展“光伏+采煤沉陷区”模式建设的探索工作以来，多地以绿色能源创新应用带动采煤沉陷区经济转型，研究内容聚焦在“光伏+采煤沉陷区”模式的具体项目设计实践、地基稳定性评估、综合效益评估等方面，并取得了一些研究进展，但目前存在一些客观问题限制了该模式的推广应用。基于文献研究法，对中国“光伏+采煤沉陷区”模式发展的特征与规律进行了分析，总结其发展历程，对其推进过程中存在的客观问题进行了探索并提出了相应的解决措施。研究结果表明：1)中国“光伏+采煤沉陷区”模式的应用主要分布在具有高强度煤炭开采基础的地区。2)该模式下，光伏支架的选型与设计需要考虑沉陷稳定性、地层情况、洪水位及开发模式等多方面影响因素，并需要对项目进行包含经济效益、生态效益、社会效益在内的综合效益评估。3)该模式存在采煤沉陷区的土地性质发生变化未及时办理转用审批、电网建设滞后影响消纳通道、固定式水上光伏电站应用的便捷性与环保性有待提高等问题。4)在项目推进过程中，要确保光伏电站所用采煤沉陷区的土地权属合法合规；创新就地消纳模式；建议利用遥感和大数据手段监测水域情况，并通过高效智能运维管理对采煤沉陷区中水上光伏电站的稳定运行作出有效保障。5)建议在项目建设前期的采煤沉陷区治理中要优化政府财政支出，建立采煤沉陷区治理资金使用效率评估机制；不断拓宽资金渠道，完善管理及监督机制，从而提升财政补贴和项目投资在采煤沉陷区生态修复中的作用。

  2024年09期 No.365 7-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1494K]
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• 中国车库式厌氧干发酵技术的产业化现状及分析

  李剑;马宗虎;陈冠英;戴雅瑞;

  当前国际主流的厌氧干发酵技术中，车库式厌氧干发酵技术具有堆积态进出料、可最大限度减少沼液产生、发酵过程能耗较低的特点，因此在中国已经实现了产业化实践。对几种国际主流的厌氧干发酵技术进行了对比，对中国的车库式厌氧干发酵产业化项目的具体生产建设情况进行了详细阐述，并从发酵原料类型、产品利用方式、运营效果3个角度对中国车库式厌氧干发酵产业化项目的运营影响要素进行了分析。分析结果表明：从各产业化项目的运营情况来看，以农业有机废弃物作为发酵原料的产业化项目必须充分论证有机肥料或生物有机肥料的销售市场；若有必要，可以适当延长产业链，打造下游绿色有机果蔬产品基地。以市政有机废弃物作为发酵原料的产业化项目虽然可以正常运营，但由于其产生的沼渣无法进一步实现资源化，大幅增加了项目的运营成本，因此可以考虑将沼渣干化后生产绿化用有机基质，结合市政园林部门进行消纳，这样既可以提高废弃物的资源化利用率，同时也可以减少市政绿化的用肥量，更有利于推动厌氧干发酵技术的发展。

  2024年09期 No.365 15-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 2426K]
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• 光伏发电在汽车领域的应用研究综述与展望

  白有俊;郑艳;

  随着全球原材料价格的上涨和“双碳”战略目标的推进，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，在汽车领域的应用受到越来越多的关注。首先，简述了太阳电池的市场现状；随后，从光伏发电辅助充电增加续航里程、车辆冷却与节能、汽车上光伏发电的最大功率点跟踪控制，太阳能电动汽车充电站的设计与实现4个方向对光伏发电在汽车领域的应用研究进行了深入探讨；最后，对光伏发电在汽车领域应用的未来方向进行了展望，提出了新型太阳电池材料的研究与应用、增加光伏组件在车身上的可发电面积、储能与节能等研究方向，为光伏发电在汽车领域的应用设计提供有力的参考和指导，推动汽车行业向更加绿色、可持续的方向发展。

  2024年09期 No.365 25-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 2024K]
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• 光伏发电项目带动文旅与乡村振兴的模式探索

  闫雨薇;

  以“宁湘直流”配套新能源基地中卫300万kW光伏复合项目为例，通过利用光伏发电用地，开展“沙戈荒”地区的创新性景观规划，提出了发展“光伏+旅游+乡村振兴”的融合模式，比如：打造光伏景观、研发“光伏+”模式下的重点产品，并分析了各产品的运营方式，可为光伏发电项目带来良好的综合效益，全面助力乡村振兴事业。

  2024年09期 No.365 33-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 2049K]
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学术研究

• 新型储能技术进展与挑战III：储能集成技术、安全技术和系统规划调度

  巨星;徐超;郝俊红;宋记锋;滕伟;田华军;赵海森;陈哲;王天虎;廖志荣;杜小泽;

  新型储能日益成为中国建设新型能源体系和新型电力系统的关键技术，已成为中国经济发展的新动能。与之相应，新型储能技术的相关研究也在快速发展。开展了该领域的系列评价性综述工作，共分为电化学储能技术、物理储能与储热技术、储能集成技术、安全技术和系统规划调度3个部分，对各类新型储能技术的应用领域、最新研究进展及局限性等问题进行了全面系统的对比分析，并进一步探讨了储能集成技术、安全技术、系统规划调度等储能系统相关领域面临的挑战及发展趋势。第3部分为新型储能技术进展与挑战，重点对储能集成技术、安全技术和系统规划调度中的高压级联技术、构网型储能技术、数智化和数字孪生技术、分布式温度监测技术、浸没式液冷技术、高效的优化算法等技术进展进行综合分析与讨论。

  2024年09期 No.365 39-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 2341K]
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• 无主栅太阳电池电性能测试接触及方法研究

  张鹤仙;孙悦;刘皎;雷小军;李涛;杜国帅;

  在太阳电池持续提效降本的过程中，其栅线金属化技术一直是其关键路径之一。太阳电池的主栅结构已从2～6根的常规主栅方案演变至12～24根的多主栅方案；自2022年起，无主栅方案开始在太阳电池产业端应用。I-V测试中常规的探针方案是依赖于探针在主栅上进行电性能参数采集，这一方法与无主栅太阳电池存在着设计上的不匹配，无法实现有效I-V测试。因此，提出一种适用于无主栅太阳电池并兼容多主栅太阳电池的测试系统，确保测试过程中测试夹具与细栅电极可靠接触，实现I-V特性的准确测试。同时，通过结构与材料的优选设计，整套测试系统的可靠性与稳定性均得到提升，满足了量产测试的要求。

  2024年09期 No.365 49-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 2262K]
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• 光伏发电系统故障特征研究

  许硕;

  随着“双碳”目标的提出和光伏发电技术的快速发展和广泛应用，光伏发电已成为新能源并网的主力军。然而，光伏发电系统的控制策略与传统火力发电系统的不同，当送出线路发生故障时，其控制策略下的电气特征异于传统同步发电机。因此，研究光伏发电系统控制策略对其故障特征的影响有重大意义。建立了光伏发电系统基于dq同步旋转坐标系的数学模型，进而重点研究了控制策略的设计及其在不同故障条件下的应用效果，通过理论分析和仿真实验，从幅值、相位、序分量等多个角度综合分析了光伏发电系统在故障期间的表现。研究结果表明，光伏发电系统的控制策略能够有效调整故障电流的电气特性，以适应电网的稳定性需求。

  2024年09期 No.365 58-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 2866K]
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• 基于工程尾流模型的风电场发电量评估

  王亚娥;刘怀西;苗得胜;吴迪;

  基于WAsP-Park1、WAsP-Park2、Park-Gauss和Bastankhah这4种工程尾流模型，对比了风电场中单一风向下风电机组的风速差异，并分析了工程尾流模型、尾流衰减因子、尾流速度亏损叠加方法、邻近风电场等因素对风电场发电量计算结果的影响。研究结果表明：1)同一风电场中，单一风向下，Park-Gauss模型计算得到的风电机组尾流速度亏损最大，WAsP-Park2模型的次之，WAsP-Park1模型的较小，Bastankhah模型的最小。2)不考虑邻近风电场的影响时，WAsP-Park1模型和WAsP-Park2模型计算得到的目标风电场的尾流损失基本一致；但考虑邻近风电场的影响时，WAsP-Park2模型的计算结果比WAsP-Park1模型的计算结果增大约3%～5%。同一工况下，与WAsP-Park1模型的计算结果相比，Park-Gauss模型的计算结果约为其1.5倍，Bastankhah模型的计算结果约为其0.4倍。3)对任意工程尾流模型而言，同一工况下，尾流衰减因子越小，目标风电场的尾流损失越大；尾流衰减因子每减小0.01，计算得到的目标风电场尾流损失的增幅基本在10%以上。4)当考虑邻近风电场的影响时，对于目标风电场的尾流损失而言，直接求和法的计算结果最大，平方和开根号法的次之，最大值法的最小。因此，对风电场进行发电量评估时，要综合考虑邻近风电场、尾流衰减因子及尾流速度亏损叠加方法的影响。

  2024年09期 No.365 66-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 2499K]
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技术应用

• 基于气象数据的光伏组件积灰损失评估方法研究

  李杰;

  光伏组件表面的积灰对其发电性能会产生严重影响，进而影响整个光伏电站的发电效率和输出稳定性。因此，准确评估实际应用的光伏电站中光伏组件表面积灰造成的损失(下文简称为“积灰损失”)，制定合理的清洗策略，将有助于提升光伏电站的发电量。提出了一种基于气象数据进行光伏组件积灰损失的评估方法，建立了积灰损失评估模型，并以光伏电站现场实际发电数据和气象数据为数据基础，通过实验对传统的基于光伏电站系统效率(PR)的积灰损失评估方法和基于气象数据的光伏组件积灰损失评估方法进行了对比验证。研究结果表明：与传统的基于光伏电站PR的积灰损失评估方法相比，基于气象数据的光伏组件积灰损失评估方法具有更好的预测性能，其模拟得到的发电量更接近实际发电量状态；可用于快速定量评估光伏电站的积灰程度，为光伏电站的发电性能模拟提供可靠的数据支持。

  2024年09期 No.365 76-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 2370K]
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• 山地光伏电站线路工程设计中改进无功补偿容量计算方式的研究

  韩健民;张晓峰;张毛;

  近年来，随着并网光伏电站数量及并网装机容量的迅速激增，光伏发电对电网的稳定和安全运行造成了较大影响，为了保证电网稳定性，无功补偿装置成为光伏电站必备设备之一。但在实际运行中发现，大多数光伏电站存在无功补偿容量配置过剩的问题，导致项目投资成本增加。针对典型复杂山地光伏电站的无功补偿容量配置问题，考虑到汇集线路及送出线路工程的特殊性，结合光伏电站建设的经济性，通过理论计算分析的方式，在线路工程设计环节对无功补偿容量的计算方式进行了改进，并进行了对比计算。研究结果表明：1)增加送出线路的电缆敷设长度、降低送出线路架空线路长度、汇集线路负载分段计算均可以降低光伏电站无功补偿容量配置；2)采用改进后的计算方式可使光伏电站前期投资额节约数十万元，提升了光伏电站的整体收益。

  2024年09期 No.365 84-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 2124K]
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• 基于PVLIB的光伏组件串联数量计算条件及方法分析

  邹海青;何志锋;王攀;

  为得到更为高效且合理的光伏组件串联数量的计算条件和计算方法，选取位于不同纬度、不同气候类型的119个拟定项目地点，基于PVLIB和NASA的气象数据获取119个拟定项目地点的20年逐小时气象数据，对采用不同计算条件时得到的光伏组件开路电压及其对应的光伏组件串联数量进行了分析。分析结果显示：基于200 W/m~2太阳辐照度及历史最低气温计算得到的光伏组件串联数量与基于多年逐时气象数据计算得到的光伏组件串联数量结果相近，且计算方法较为简便，不需要长序列逐时气象数据，可用于光伏电站设计中光伏组件串联数的计算条件。

  2024年09期 No.365 91-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 2187K]
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• 纳米涂层光伏组件的清洗效果及清洗周期研究

  解迎千;胡华友;吴云来;俞铁铭;邵学成;

  以光伏组件表面污垢为研究对象，利用纳米清洗剂对光伏组件表面污垢进行清洗后，在光伏组件表面涂覆纳米涂层，研究灰尘等污垢对纳米涂层光伏组件发电效率的影响。以某实际光伏电站为例，进行了清洗加涂层处理、只做清洗处理、不做任何处理的3组光伏组串对比实验，并收集了以年为测试时间段的光伏组串单瓦发电量为基础数据，计算得到了光伏组串的发电效率差值和能效提升率。实验结果显示：测试时间内，相较于只做清洗处理的光伏组串，清洗加涂层处理的光伏组串的发电效率差值均值高7.6%；且纳米涂层光伏组件适用于多雨潮湿地区的光伏电站，光伏组件表面积灰越快清洗成本回收越快。

  2024年09期 No.365 97-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 2330K]
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• 基于AutoCAD二次开发技术的光伏专用电缆敷设插件的应用

  苏冠铮;王宏伟;

  考虑到目前光伏发电项目中光伏专用电缆敷设设计工作尚未有一套效率高、准确性好的设计方法，大部分设计单位仍采用人工绘图或比例估计的方法。基于此，开发了一套基于AutoCAD二次开发技术的可辅助光伏发电项目中光伏专用电缆敷设工作的插件——光伏专用电缆敷设插件。首先以某实际光伏发电项目的光伏专用电缆敷设为例，对该插件的功能设计与实现进行了介绍；然后对各功能的操作界面进行了说明；最后将常用的光伏专用电缆敷设设计方法和光伏专用电缆敷设插件的设计效果进行对比。研究结果显示：人工绘图方法的设计耗时最高，且统计结果准确度较差；比例估计方法无论是从统计结果准确度还是成果完整性来说，均不及光伏专用电缆敷设插件的设计效果；而光伏专用电缆敷设插件在设计耗时、成果完整性、设计电缆长度与实际使用电缆长度的差值方面均表现较优，是最优的设计方法。该研究结果的应用可降低光伏专用电缆敷设的设计难度，提高图纸绘制效率，并降低施工难度。

  2024年09期 No.365 105-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 2444K]
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• 交能融合项目路域光伏支架基础用钢管螺旋桩抗拔极限承载力的计算研究

  胡传鹏;

  由于钢管螺旋桩具有极佳的经济性和适用性，其在许多光伏发电项目中都是光伏支架基础的首选形式，但国内两项钢管螺旋桩设计标准中关于其抗拔极限承载力的计算公式存在较大差异，在实际工程中如何选择更合理的标准困扰着工程设计人员。以某交能融合项目路域的光伏场区为例，通过现场试验得到了单根钢管螺旋桩的抗拔极限承载力数据，并将现场试验结果与不同标准下得到的计算结果进行了对比，根据对比结果给出了计算公式应用建议。研究结果表明：1)从现场试验结果来看，钢管螺旋桩桩径的增加对单桩抗拔承载力有一定的提高作用，但提高作用有限，性价比较低。若要提高单桩抗拔极限承载力，建议还是从增加叶片的道数或叶片直径的方向采取措施。2)在进行光伏发电项目设计时，若要估算单桩的抗拔极限承载力，建议采用DB41/T 2125—2021中的倒圆台承载模式的计算公式，得到的计算结果最保守也最接近现场实际情况。

  2024年09期 No.365 111-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 2142K]
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