面向海上油田平台用能低碳化的风电海缆路由优化方法 被引量：1

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作者 肖石 吕应刚 +3 位作者 唐浩 王皓 王文杰 陈春 《电力科学与技术学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期184-193,202,共11页

海上风电作为清洁、可再生能源,已成为海上油田平台低碳化的重要途径,但是不同风电海缆连接对海缆成本、油田平台低碳化影响较大。为此,综合考虑风电资源、低碳化成本等因素,提出一种面向海上油田平台用能低碳化的风电海缆路由优化方法... 海上风电作为清洁、可再生能源,已成为海上油田平台低碳化的重要途径,但是不同风电海缆连接对海缆成本、油田平台低碳化影响较大。为此,综合考虑风电资源、低碳化成本等因素,提出一种面向海上油田平台用能低碳化的风电海缆路由优化方法。以最小化海缆建设成本、海缆运行损耗和油田平台碳排放成本为目标函数,建立海缆路由优化布局的0-1组合整数规划模型,将二次潮流等式约束进行二阶锥松弛,实现优化模型的精确求解。以实际的海上风电场为例进行仿真和对比分析,结果表明,所提方法能显著提高集电系统的经济性,选择出高低碳化程度的方案,具有较强的实用性和可行性。 展开更多

关键词 海上油田平台 海缆路由 整数规划 经济性优化 低碳化

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典型风浪作用下基于分布式弹簧边界的海上风机耦合响应机理

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作者 王春波 齐磊 +4 位作者 齐博 曹柏寒 宋雨果 王文华 李昕 《可再生能源》 北大核心 2025年第5期637-645,共9页

对于现有的海上风机计算工具FAST V8无法对桩土相互作用进行合理模拟的问题,文章通过对分布式线性弹簧边界约束条件下的海上风机结构耦合运动方程进行推导,并基于该方程对FAST V8进行二次开发,建立了采用分布式线性弹簧基础边界条件的转... 对于现有的海上风机计算工具FAST V8无法对桩土相互作用进行合理模拟的问题,文章通过对分布式线性弹簧边界约束条件下的海上风机结构耦合运动方程进行推导,并基于该方程对FAST V8进行二次开发,建立了采用分布式线性弹簧基础边界条件的转子-机舱组件-塔筒-基础结构-桩基础耦合数值仿真模型。在风浪联合作用下,对固定边界与分布式线性耦合弹簧边界约束模型的动力特性进行分析。分析结果表明:在风浪联合作用下,考虑分布式线性弹簧边界约束条件后,风机塔顶位移和基底倾覆力矩时程、频域响应产生明显变化;分布式弹簧地基边界约束条件对低风速影响更加明显,而固定边界约束条件模型对高风速影响更显著。 展开更多

关键词 海上风机 分布弹簧 动力响应 耦合机理

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中国海上风电发展现状分析及展望 被引量：88

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作者 李志川 胡鹏 +5 位作者 马佳星 高敏 黄海龙 刘小燕 齐磊 孙兆恒 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期229-236,共8页

海上风电是我国清洁能源和应对气候变化的重要组成部分,对于能源转型和实现碳中和具有重要意义。本文对中国风资源的分布与储量、海上风电总体概况、风机发展现状、中国沿海主要省份海上风电基础类型、水深与离岸距离等进行统计和分析,... 海上风电是我国清洁能源和应对气候变化的重要组成部分,对于能源转型和实现碳中和具有重要意义。本文对中国风资源的分布与储量、海上风电总体概况、风机发展现状、中国沿海主要省份海上风电基础类型、水深与离岸距离等进行统计和分析,并对中国海上风电未来发展趋势进行了展望。中国海上风电机组将持续大型化,预计到2025年,中国海上风电机组单机容量将达到13~17 MW,2030年达到20 MW;半直驱技术可以同时实现风电机组“大兆瓦、小体积”的目标,将会成为未来发展的主流技术;由近浅海到深远海,由固定式基础到浮式基础将是未来海上风电发展的必然趋势。本文分析结果可为中国海上风能资源的有效利用及未来风电场选址、设计、建造提供一定参考。 展开更多

关键词 海上风电 机组容量 基础结构 水深 离岸距离

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高气液比井下气液旋流分离器结构设计与性能分析 被引量：4

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作者 邢雷 关帅 +4 位作者 蒋明虎 赵立新 蔡萌 刘海龙 陈德海 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期900-913,共14页

针对井下高气液比工况气液高效分离难度大的问题,提出了一种旋流-重力耦合式井下气液分离器结构。结合实验研究、数值模拟及实验设计方法,对气液分离器结构参数进行显著性分析和优化设计,建立显著性结构参数与气液分离效率间的数学关系... 针对井下高气液比工况气液高效分离难度大的问题,提出了一种旋流-重力耦合式井下气液分离器结构。结合实验研究、数值模拟及实验设计方法,对气液分离器结构参数进行显著性分析和优化设计,建立显著性结构参数与气液分离效率间的数学关系模型,确立了结构参数的最佳匹配方案。分析了入口流量、压力及气液比对气液分离器性能的影响规律。结果表明,重力沉降与旋流分离的结合设计可以实现高气液比条件下的液相沉积,进而实现气液两相的高效分离。分离器的分离效率随着进液量升高而升高,增幅逐渐趋于平稳。随着气液比增大,分离效率呈现先增加后降低的趋势。得出该气液分离器的最佳进液量为42m^(3)/d,最佳入口压力2MPa,最佳气液比为700∶1,在最佳工况下分离效率为97%,模拟结果与实验结果呈现出较好的一致性。研究结果将为高气液比条件下气液分离装备研发提供新的思路和参考。 展开更多

关键词 旋流分离 分离性能 流场特性 结构设计 气液比

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天然气水合物试采多相输送的弯管段防护研究

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作者 白莉 商鹏程 +1 位作者 刘强 王海文 《石油机械》 北大核心 2024年第1期109-117,共9页

天然气水合物浆液中混杂的泥砂颗粒在低流速管段容易产生堆积阻塞,在高流速管段经常发生冲蚀磨损,目前国内外针对以液体为连续相流动的气液固多相流冲蚀研究较少。为此,以欧拉(Euler)气泡流模型与离散相模型(DPM)耦合的多相流数学模型... 天然气水合物浆液中混杂的泥砂颗粒在低流速管段容易产生堆积阻塞,在高流速管段经常发生冲蚀磨损,目前国内外针对以液体为连续相流动的气液固多相流冲蚀研究较少。为此,以欧拉(Euler)气泡流模型与离散相模型(DPM)耦合的多相流数学模型为理论基础,对多相流中气液相间分布及管壁冲蚀磨损进行了数值模拟,开展了冲蚀磨损试验并提出耐磨防护方案。研究结果表明:可以从减弱弯管段湍流剪切作用、颗粒对弯管内壁的直接碰撞及减少动能传递进行防护设计;15°楔形垫层对应的最大冲蚀速率减幅74.55%,在1.0~2.2 m/s的流速范围内防护效果更明显;陶瓷涂垫层防护对冲蚀-腐蚀交互作用有明显的抑制效果。研究结论可为管道输送工程防护措施的制定提供技术参考。 展开更多

关键词 管道输送 水合物浆液 冲蚀磨损 非线性碰撞 Bubble-DPM模型 双重防护方案

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基于注意力机制的U-Net叶片缺陷图像分割 被引量：3

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作者 祁雷 李宁 +2 位作者 梁伟 王峥 刘子梁 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期139-146,共8页

为解决风力发电机叶片表面缺陷检测存在分类困难和微小缺陷分割模糊的难题,构建一种基于扩张卷积和卷积注意力模块的改进U-Net语义分割网络。该网络基于网络模型的编码-解码结构,使用可迁移的VGG16的特征提取层代替U-Net网络的编码部分... 为解决风力发电机叶片表面缺陷检测存在分类困难和微小缺陷分割模糊的难题,构建一种基于扩张卷积和卷积注意力模块的改进U-Net语义分割网络。该网络基于网络模型的编码-解码结构,使用可迁移的VGG16的特征提取层代替U-Net网络的编码部分,在编码-解码之间的跳跃模块加入卷积注意力模块。通过对微小缺陷信息选取加强全局权重,使用扩张卷积增强网络特征,采用VGG16预训练模型实现迁移学习。开展Focal与Dice结合的混合损失函数验证,对比分析DeeplabV3+、PSPnet、HRNet、U-Net这4种模型。结果表明:对于叶片缺陷数据集,改进的U-Net网络模型对叶片缺陷的分类和分割任务具有更高的精度,均交并比、均像素精度和召回率等指标值分别为83.60%、92.84%和88.50%。改进U-Net网络的均交并比值比DeeplabV3+模型高13.98%,比标准U-Net模型高9.38%,能够提高叶片缺陷检测的灵敏度,有效降低检测结果的误报警率,有助于准确检测风机叶片缺陷。 展开更多

关键词 注意力机制 U-Net网络 风机叶片缺陷 图像分割 语义分割 迁移学习 卷积块注意力模块(CBAM)

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非均质黏土地基单桩基础水平极限承载力研究 被引量：3

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作者 高松林 安晨 +3 位作者 刘畅 齐博 王春波 马佳星 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期185-191,共7页

为减少海上风机长期受到风浪流等水平荷载的影响,利用ABAQUS软件建立非均质黏土单桩基础极限承载力有限元模型,利用温度作为虚拟变量以反映非均质黏性土抗剪强度随深度变化的关系,采用生死单元法进行地应力平衡,并比较有限元得到的水平... 为减少海上风机长期受到风浪流等水平荷载的影响,利用ABAQUS软件建立非均质黏土单桩基础极限承载力有限元模型,利用温度作为虚拟变量以反映非均质黏性土抗剪强度随深度变化的关系,采用生死单元法进行地应力平衡,并比较有限元得到的水平荷载下单桩基础承载力变化结果与离心机试验结果,以验证其准确性。结合刚性桩与刚柔性桩水平极限荷载下土体失效模式,分析不同长径比、土体弹性模量系数、桩土摩擦因数等参数对单桩基础水平极限承载力影响。结果表明:桩体预埋深度增加后,桩体从刚性桩向刚柔性桩转变,土体破坏模式从楔形、旋转破坏转变为楔形、满流和旋转破坏。土体弹性模量系数对单桩基础水平极限承载力影响较小,长径比和桩土摩擦系数对单桩基础水平极限承载力有较大影响。 展开更多

关键词 非均质黏土 单桩基础 水平极限承载力 海上风机 有限元模型

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海上风电低频输电并网技术研究现状及展望 被引量：5

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作者 齐磊 李志川 +4 位作者 孙兆恒 支光凝 杨季平 郑旺 陈娟 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期195-204,共10页

低频输电技术在中远海域的海上风电项目中具备竞争力,并有望在未来得到广泛应用。首先基于低频输电技术原理,对低频输电技术(LFAC)在海上风电应用的适应性进行了分析,表明低频输电方案在海上风电项目中不存在障碍,但仍需进一步优化低频... 低频输电技术在中远海域的海上风电项目中具备竞争力,并有望在未来得到广泛应用。首先基于低频输电技术原理,对低频输电技术(LFAC)在海上风电应用的适应性进行了分析,表明低频输电方案在海上风电项目中不存在障碍,但仍需进一步优化低频风电机组、交交变频器等关键设备。其次,通过对比分析高压交流、柔性直流与低频输电3种方案在全生命周期成本方面的差异,发现当下低频输电因其适度的初始投入成本、运行成本与废弃成本,较高故障成本与低维护成本而在离岸距离75~300 km的中远海域具有明显经济优势。然后,参照工频交直流输电可靠性评估方法,低频输电方案可靠性需按不同模块分别进行评估,通过比较低频输电方案较其他方案在可靠性评估中的差异,表明风电机组、集电系统与输电线缆的可靠性差异来源于低频运行状态或低频设备的规格差异,而海上平台可靠性差异来源于电气设备链接方式与结构差异。最后,就低频输电技术在技术性、经济性、可靠性、风险性以及环境影响方面的未来研究提出展望。本研究旨在补充低频输电技术的理论研究基础,为低频输电技术在海上风电项目中广泛铺开做好理论准备。 展开更多

关键词 海上风电 低频输电技术(LFAC) 并网技术 经济性 可靠性 研究现状 展望

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深远海大兆瓦级半潜式风机基础运动特性数值模拟及试验研究 被引量：3

9

作者 黄检 易丛 +5 位作者 白雪平 葛晗 吕柏呈 高巍 付升雷 齐磊 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期206-217,共12页

针对水深百米以上的深远海浮式风电开发需求,本文面向可搭载大兆瓦级(15 MW)风机的新型半潜式风机基础的运动特性展开研究。利用AQWA软件建立了该基础与系泊系统的数值模型,基于南海实际海况确定了风机塔筒的载荷,并开展了缩尺比为1∶6... 针对水深百米以上的深远海浮式风电开发需求,本文面向可搭载大兆瓦级(15 MW)风机的新型半潜式风机基础的运动特性展开研究。利用AQWA软件建立了该基础与系泊系统的数值模型,基于南海实际海况确定了风机塔筒的载荷,并开展了缩尺比为1∶64的水池模型试验,验证了数值模型计算的准确性;基于验证的数值模型分析了新型风机基础在南海恶劣海况下的运动特性及系泊张力,发现该新型风机基础的运动极值和系泊张力均满足规范要求。相同海况下,新型风机基础与经典半潜式风机基础OC4-DeepCwind(三浮筒平台)的运动性能及系泊缆张力对比结果表明:发电工况下,新型风机基础的垂荡和倾角的极值较三浮筒平台的分别下降62.8%和81.3%;停机工况下,垂荡和倾角的极值则分别下降46.1%和41.4%,充分说明该新型风机基础具有优越的运动性能;而在停机工况下1、2号缆系泊张力最大值分别下降17.4%和9.6%,大大降低了系泊系统的设计难度。研究结果为中国深远海浮式风电开发船型的选择提供了借鉴。 展开更多

关键词 深远海风电 半潜式风机基础 数值模拟 模型试验 运动特性 系泊张力

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深远海原位电解海水制氢的战略及技术研究 被引量：4

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作者 胡鹏 李志川 +1 位作者 李子航 劳景水 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期63-70,共8页

在中国实现“双碳”战略目标的背景下,氢能将成为能源转型的关键。中国海上风电资源丰富,但面临并网难、输送难、成本高等挑战。直接电解海水制氢或可解决大规模制氢水源限制,同时解决深远海可再生能源输送难、制氢成本高的问题,具有巨... 在中国实现“双碳”战略目标的背景下,氢能将成为能源转型的关键。中国海上风电资源丰富,但面临并网难、输送难、成本高等挑战。直接电解海水制氢或可解决大规模制氢水源限制,同时解决深远海可再生能源输送难、制氢成本高的问题,具有巨大潜力。回顾电解海水制氢技术的发展历程,比较现有几种电解水制氢的方式,阐述目前技术所面临的挑战和机遇,并展望电解海水制氢产业的未来。以某海上油气公司为例,探讨能源型支柱企业在推动海上风电和电解海水制氢技术融合方面的产业化可能性。结合已有工程装备,针对如何降低成本、避免同质化竞争、发展特色技术等提出思考性建议,其中包括完善海上风电设施布局,推动发展电解海水制氢技术,提升氢气输送的保障能力,以及实现海上绿色能源岛协同发展等。 展开更多

关键词 电解水 制氢 海上风电 氢能经济 电解海水

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储罐内液化天然气热物性预测模型分析

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作者 李嘉浩 王寿喜 +4 位作者 王力 毛由頁 张学亮 刘思良 曹钰 《西安石油大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第3期94-102,共9页

为精确预测储罐内液化天然气状态及其热力学参数,使用DWSIM化工过程仿真软件,分析评价PR、LKP、GERG-2008状态方程在液体密度、气体密度、焓差与比热容4种热力学参数计算以及气液相平衡闪蒸过程分析中的精度。以天然气物性实验为参考,... 为精确预测储罐内液化天然气状态及其热力学参数,使用DWSIM化工过程仿真软件,分析评价PR、LKP、GERG-2008状态方程在液体密度、气体密度、焓差与比热容4种热力学参数计算以及气液相平衡闪蒸过程分析中的精度。以天然气物性实验为参考,对比的混合物温度范围约为105~450 K,压力范围约为0.05~69 MPa。计算结果表明,GERG-2008状态方程在物性预测方面综合平均误差最小,约为2.1%。优选其分别计算并预测Nantes实验,La Spezia事故以及接收站设计过程中典型LNG的基础物性及混合后气液相的相关参数。研究结果可为接收站储罐内部流场的模拟分析提供一定的基础支撑。 展开更多

关键词 液化天然气 热物理性质 状态方程 计算精度 预测分析

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基于能量竞争载荷模型的海洋立管双向涡激振动时域预报方法研究 被引量：3

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作者 宋梦杰 任浩杰 +4 位作者 张晓灵 杨加栋 付世晓 张萌萌 许玉旺 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2023年第3期14-26,共13页

海洋立管是深海油气开发中用于连接海底井口和水面浮体的唯一通道。立管在洋流作用下极易发生涡激振动(vortex-induced vibration,简称VIV),发展快速经验性涡激振动时域预报方法对立管的安全设计具有重要意义。通过柔性立管模型试验,结... 海洋立管是深海油气开发中用于连接海底井口和水面浮体的唯一通道。立管在洋流作用下极易发生涡激振动(vortex-induced vibration,简称VIV),发展快速经验性涡激振动时域预报方法对立管的安全设计具有重要意义。通过柔性立管模型试验,结合载荷重构方法和最小二乘法,识别建立了能量竞争载荷模型下的经验水动力载荷系数模型。应用识别建立的经验水动力载荷系数模型,发展形成了海洋立管顺流向及横流向双向涡激振动时域预报方法。将预报结果与试验结果对比,结果表明:基于能量竞争载荷模型的海洋立管双向涡激振动预报方法能够有效预报海洋立管涡激振动主导模态、主导频率、流向平均位移响应和涡激振动位移响应等力学行为特性。研究成果对发展更为有效的涡激振动预报手段具有有益参考。 展开更多

关键词 水动力模型 能量竞争 涡激振动 模型试验 时域预报

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翼型尾流干涉下的柱体结构涡振特性研究 被引量：1

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作者 陈东阳 杨加栋 +3 位作者 张晓灵 徐瑞 李春和 林伟明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期221-229,共9页

翼型尾流干涉下柱体结构涡激振动(vortex induced vibration,VIV)特性的准确预测是翼型-柱体耦合结构振动控制研究的关键。为了研究翼型位置参数对柱体结构涡激振动特性的影响,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)、结... 翼型尾流干涉下柱体结构涡激振动(vortex induced vibration,VIV)特性的准确预测是翼型-柱体耦合结构振动控制研究的关键。为了研究翼型位置参数对柱体结构涡激振动特性的影响,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)、结构动力学以及嵌套网格技术建立翼型-双自由度柱体耦合结构的流固耦合动力学仿真模型。通过与国外文献试验数据对比,验证了该研究建立的数值模型的准确性。计算结果表明,在较小的约化速度下翼型尾流干涉的柱体横向振幅和频率比微小于单柱体,约化速度较大时会大于单柱体。不同的翼型与柱体之间的距离会使柱体横向振幅和频率比发生变化,在距离为3D时取得最大横向振幅。不同攻角的翼型也对柱体的影响不同,柱体的横向振幅和频率比在攻角为100°时取得最小值。 展开更多

关键词 尾流干涉 柱体结构 涡激振动(VIV) 约化速度 频率

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