“双碳”目标背景下燃料灵活性技术与实践

• 现役CFB锅炉富氧燃烧改造的可行性分析

  李超然;吴皓文;周托;张缦;杨海瑞;

  循环流化床（circulating fluidized bed,CFB）锅炉富氧燃烧作为有效的大规模碳减排技术，因通过电解水消纳新能源使氧气获取成本降低，而更具应用价值。基于成熟的一维CFB锅炉计算模型，模拟了135 MW和350MW CFB锅炉在富氧燃烧条件下的运行情况，重点分析了炉膛及尾部烟道的温度分布和传热特性。模拟计算的结果表明，以纯氧取代空气燃烧氛围，并通过烟气再循环技术调节氧气浓度（体积分数）至大约30%，可在保持锅炉结构不变的前提下，获得与空气燃烧相似的温度分布，实现高效燃烧与稳定传热。研究为现役CFB锅炉的富氧燃烧改造提供了重要参考，并为其在碳捕集领域的工程化应用奠定基础。

  2025年03期 v.40;No.186 151-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 1297K]
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• 纯燃气流床煤气化细渣的LFFF-CFB燃烧技术

  李雨;周托;王瑀;赵翠晶;杨海瑞;王银峰;张缦;

  气流床气化过程产生的煤气化细渣（gasification fine slag,GFS）含碳量较高，已有的资源化利用均包含脱碳处理过程，而循环流化床（circulating fluidized bed,CFB）燃烧技术具有良好的燃料适应性，但业内普遍认为在煤气化细渣（以下简称气化细渣）形成的过程中，残碳被包裹在熔融玻璃体内，因而在CFB燃烧温度（约900℃）下，很难燃尽。为了探寻CFB锅炉高效燃尽气流床气化细渣的可行性，先后研究了细渣中碳与灰的赋存形态、碳反应活性及其在流化床条件下的燃烧特性。扫描电镜分析结果及细渣破碎前后烧失试验对比结果，揭示了多孔残碳颗粒同灰颗粒分离的微观形貌，且研磨前后细渣失重之差仅为2.86%，进而明确了气化细渣中的残碳主要存在于熔融无机物之外，即“灰炭分离”赋存形态；热重分析（thermogravimetric analysis,TGA）及马弗炉中的燃尽试验证明了在CFB中温燃烧条件下可以实现气化细渣的燃尽。由于气化细渣属于Geldart分类法中的A类粒子，采用传统CFB的常用流化风速无法为其提供足够的系统停留时间，故无法实现细粒度气化细渣在CFB炉中的高效燃烧。根据快速流态化图谱，提出了纯燃气化细渣的低气速细粒子快速流态化（low velocity fine particle fast fluidization,LFFF）-CFB燃烧技术，选择远低于常规流化风速、稍大于转变速度U_(tr)的流化速度，可显著提高气化细渣在系统内的停留时间；利用一维CFB燃烧模型，对气化细渣在低流化气速下的流动特性及CFB锅炉温度分布进行预测分析。最后，提出了纯燃气化细渣的LFFF燃烧技术，设计了年处理24万t气流床气化细渣的75 t/h CFB锅炉方案。

  2025年03期 v.40;No.186 161-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 1437K]
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• 燃煤机组耦合生物质发电技术方案分析

  张东旺;周托;张亚宁;朱莎弘;李东方;杨海瑞;张缦;

  旨在推动我国煤电低碳化转型，重点探讨燃煤与生物质耦合发电的技术路径及其减排潜力，系统梳理了直接耦合、气化耦合和蒸汽侧耦合等3种主流技术路线，剖析了各类路线面临的工程瓶颈（如直接耦合的催化剂中毒、灰渣利用困难，蒸汽侧耦合的高成本争议等），并结合国内外应用案例，从能源效率、经济效益、技术可行性和发展潜力等维度展开综合对比。结果表明：气化耦合技术凭借较高的发电效率（耦合比例可达30%）、显著的碳减排能力（易于监测计量）以及较少的技术制约，展现出突出的应用价值。因此，建议优先推动气化耦合技术的研发与规模化示范，为燃煤机组低碳改造提供切实可行的技术支撑。

  2025年03期 v.40;No.186 171-181页 [查看摘要][在线阅读][下载 1291K]
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电力机器人

• 500 kV变电站接地作业机器人的作业控制方法研究

  黎晋宏;王旭红;樊绍胜;

  针对500 kV变电站中人工执行接地作业效率低下与高风险问题，研制了一种采用无人机挂绳与机器人悬吊上线的紧凑轻型接地作业机器人。机器人采用YOLOv11目标检测算法对猴头线夹与导线进行识别，结合双目相机获取相应部件的三维坐标。在紧固作业时，利用一种基于MSFNet网络的间隙识别算法控制猴头线夹与导线间的间隙。在猴头线夹预挂设过程中使用基于位置、速度、电流的三环控制方法将猴头线夹挂设于导线上，随后通过RBF-PID控制方法控制旋拧机械手将猴头线夹紧固在导线上。仿真和现场试验结果显示，视觉识别算法对猴头线夹与导线整体平均识别率分别达到97%和87.5%，双目相机测量相应部件的三维坐标与它的实际坐标偏差小于1 cm，符合机器人作业要求；基于RBF-PID控制方法在间隙识别算法的反馈下能够有效完成猴头线夹紧固作业，具有良好的鲁棒性，验证了作业控制方法的可行性。本文所研制的接地机器人能够高效、高质量地执行变电站的接地作业，具有显著的实际应用价值与意义。

  2025年03期 v.40;No.186 182-194页 [查看摘要][在线阅读][下载 1714K]
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• 基于有限状态机的间隔棒安装机器人的作业控制方法研究

  侯泽昀;王旭红;樊绍胜;

  为解决间隔棒安装作业过程中导线间距变化导致机器人作业控制复杂、作业效率低等问题，提出了一种基于有限状态机的作业控制方法。首先，在对象识别中采用YOLOv11目标检测算法对机器人各部位及导线进行定位，并结合深度相机测量导线间距；其次，在作业中采用基于DeepLabV3+网络的间隔棒安装间隙识别算法控制导线间隙；最后，在间隔棒翻转（S_4）过程中采用滑模控制，以避免间隔棒与导线碰撞，在间隙调节（S_5）过程中采用模糊PID控制方法推动导线至导线槽内。所采用的视觉识别算法整体识别率达到94%以上，深度相机测量的导线间距与实际值偏差小于1 cm。仿真结果表明，间隔棒翻转阶段滑模控制能够迅速将间隙控制在预设值附近，模糊PID控制器比传统PID控制器更快收敛且超调量更小。在现场试验中，该机器人能够自主完成间隔棒安装，平均用时为3.5 min。本文所提的基于有限状态机的间隔棒安装作业控制方法，表现出了良好的性能，可满足工程应用需求。

  2025年03期 v.40;No.186 195-208页 [查看摘要][在线阅读][下载 2407K]
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电力建设

• 山西省高速公路边坡分布式光伏发电工程建设区划研究

  杨烜宇;戎虎仁;孙志杰;

  以山西省高速公路边坡为研究对象，通过对高精度数字高程影像、地质构造条件、地质灾害发育情况以及地形地貌等条件进行分析，结合分布式光伏发电工程建设所需的光照和基础结构条件，对高速公路沿线50 m范围内边坡的坡度、坡向、地层结构、构造断裂、灾害发育情况等关键要素进行了系统分析，形成了基于地理信息系统（geographic information system,GIS）的高速公路边坡分布式光伏发电工程建设适宜性区划方法。在高速公路边坡光伏建设过程中，影响安全性的主要因素包括岩土体性质、地质构造特征、地质灾害发育情况，影响发电效率的主要因素为坡度、坡向，其中最优坡度为20°～30°，最优坡向为SW向。本文采用该区划方法，得出A、E两区为全省高速公路沿线最适宜的光伏建设区域，并建议对忻州—太原—晋中一带选取典型边坡进行深入评价。光伏工程选址还需要考虑其安全性与经济性，因此后续需增加对沿线的变电站、变压站距离及路域范围的气象信息等条件的分析。

  2025年03期 v.40;No.186 209-215页 [查看摘要][在线阅读][下载 1382K]
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• 饱和黏土中杆塔拉线盘基础抗拔极限承载力的计算研究

  效志强;陈益剑;张永建;

  行业标准《架空输电线路基础设计规程》（DL/T 5219—2023，以下简称《规程》）推荐的土重法计算拉线盘基础抗拔极限承载力，未考虑饱和黏土中负孔隙水压力导致拉线盘与下方土体不分离、抗拔贡献增大的情况。本文提出了一种精确计算方法，通过建立土体整体剪切破坏时的竖向、水平及弯矩静力学平衡方程，采用变分法联合求解该方程组，推导出饱和黏土中拉线盘基础的抗拔极限承载力计算公式，并分析黏聚力与内摩擦角对抗拔极限承载力的影响。此外，引入荷载系数N_1和N_2简化计算流程。研究表明，利用本文所提方法计算的抗拔极限承载力是利用《规程》推荐方法计算结果的3倍以上。通过简化公式和查表法可高效计算抗拔极限承载力。本文方法弥补了《规程》推荐方法的不足，为饱和黏土地质条件下拉线盘基础设计提供了参考。该简化公式和查表法更便于工程应用。

  2025年03期 v.40;No.186 216-224页 [查看摘要][在线阅读][下载 1114K]
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• ±800 kV白浙线长江大跨越插入式钢管高立柱基础的定位精度控制

  万华翔;钟文;李延军;汤小兵;

  ±800 kV白浙线池州长江大跨越在国内首次采用±800 kV单回和500 kV双回路同塔架设方案，跨越档内导地线共38根。跨越塔采用大规格插入式钢管高立柱基础结构，插入式钢管长8.7 m，直径1.9 m，分2段连接，总重27.593 t，钢管底部采用锚固墩柱及地脚螺栓固定。大规格插入式钢管根开、高差、扭转及倾斜度等关键指标的精度控制直接关系到高塔安装。通过深入分析插入式钢管高立柱基础的特点及施工难点，并借鉴以往类似工程经验，工程采用2次浇筑分段控制的整体方案。在精度控制上，采用全站仪对钢管上法兰表面“四线八点”高程、根开尺寸进行测量，同时在对角线方向安装高精度无线倾角传感器实现实时快速监测。根据设计控制点计算出各施工控制点数据，并通过设置控制拉线使其达到设计值。该工艺在白浙线大跨越应用成功，其中插入式钢管基础根开最大偏差为9 mm，误差率为0.19‰，高差最大偏差为7 mm，质量评定达到优良级标准，大跨越插入式钢管高立柱基础高精度定位控制在工程中的实现，对以后的类似工程有较好的参考价值。

  2025年03期 v.40;No.186 225-230页 [查看摘要][在线阅读][下载 1156K]
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