超导磁体技术与磁约束核聚变

  目的  磁约束核聚变是解决能源问题的有效途径之一。为了实现准稳态运行,超导磁体（特别是高场高温超导磁体）已成为未来托卡马克设计的首选方案。  方法  介绍了EAST的最新实验进展及未来研究计划,并从超导磁体技术方面总结了未来聚变装置CFETR的最新进展。  结果  2021年底,世界首个全超导托卡马克EAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak）成功实现1056 s长脉冲高参数等离子体运行,创造最长运行时间的世界记录。  结论  中国聚变工程试验堆（CFETR, China Fusion Engineering Test Reactor）的设计已经完成,它将填补国际热核聚变实验堆（ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor）和示范堆（DEMO）间的空白。     

ITER聚变装置及其电源系统

  目的  为了实现受控核聚变，研究解决人类未来能源问题，国际热核聚变反应堆（ITER）计划建设核聚变反应超导托卡马克装置。  方法  简要说明了ITER计划的意义与发展，同时对其电源系统的组成与功能以及主要线圈的变流器电源结构与技术参数进行了针对性介绍。  结果  最后，提出了中国在ITER磁体电源方面的优化设计，以及完成的相关磁体电源采购包任务。  结论  中国通过参与ITER计划科研项目，为国际聚变工程技术发展做出了重要贡献。     

整流变压器偏磁对托卡马克电源系统谐波不稳定的分析

  目的  为了有效地抑制托卡马克电源系统中非特征次谐波对电网的扰动,研究了托卡马克电源系统低频谐波产生的机理。  方法  通过引入一种改进型的开关函数模型,并选取国际热核聚变实验反应堆(ITER)聚变装置为例,结合其相应的参数建立了其对应的交直流等效电路模型,并通过计算和仿真得到对应的输出2次谐波情况。  结果  通过计算得到输出量与输入量的比值稳定因子值几乎趋向于零。  结论  通过这一计算与仿真结果,可以确定整流变压器直流偏磁不会引起系统的谐波不稳定。     

CFETR聚变发电厂的储能技术适用性分析

  目的  中国聚变工程实验堆（CFETR）具有功率周期性输出特性,无法直接满足常规发电设备的稳定连续输入需求,CFETR聚变发电厂需要在核岛和常规岛之间配置针对性的工艺系统。  方法  通过调研光热发电工程应用以及聚变发电相关研究,基于CFETR聚变堆初步预期性能,从储能与补能对比、储能技术类型、储热介质、储热系统方案等方面进行分析讨论。  结果  对于采用水冷包层、氦冷包层的聚变堆,分别推荐配置以氢化三联苯型导热油、Solar salt熔融盐为储热介质的间接式双罐显热储热系统,以保证发电侧系统的稳定连续运行。  结论  上述储能技术方案具备规模化商业应用条件,可为CFETR聚变发电厂的整体设计提供支撑。     

CFETR聚变发电厂概念设计技术研究

  目的  基于中国聚变工程实验堆（CFETR）功率输出特性,在聚变堆最大热功率1.25 GW条件下,提出一种CFETR聚变发电厂概念设计方案。  方法  针对CFETR聚变堆周期性长脉冲输出特性与常规岛设备连续稳定输入需求之间的矛盾,采用储能技术方案以“削峰填谷”的方式实现CFETR聚变发电安全稳定运行。讨论了CFETR聚变水冷与氦冷两种不同包层方案下的储能以及一回路与二回路之间耦合与解耦运行模式的组合方案,并通过方案比较,给出CFETR聚变堆不同包层对应的最佳储能运行组合建议。  结果  结果表明:水冷包层、氦冷包层聚变堆分别对应的最佳组合方案是导热油+解耦储热方案与熔盐+耦合储热方案。  结论  从常规岛侧而言,相对于水冷包层方案,采用氦冷包层方案的CFETR聚变发电厂技术经济性更好。研究提出的CFETR聚变发电厂概念设计方案对后续聚变发电技术研究以及工程设计,具有较高的参考价值。     

基于DNN的托卡马克等离子体边界重建研究

  目的  为了实现托卡马克在放电过程中对等离子体位形的实时重建，在对相机标定算法分析的基础上，提出一种基于全连接神经网络的可见光边缘重建算法。  方法  该算法的作用是建立像素坐标系和托卡马克坐标系的对应关系进而实现等离子体可见光边缘重建。  结果  在该算法的基础上引入小样本学习，来对全连接神经网络重建算法做进一步改进。  结论  实验结果表明该算法可以精确地对等离子体可见光边缘进行重建，同时也满足系统对实时性的要求。     

核聚变发电厂常规岛主厂房土建设计研究

  目的  核聚变发电是未来核能利用的一种方式。为了研究其常规岛土建设计最优方案，需要结合过往常规火电，以及其他核电常规岛的设计技术进行探讨。  方法  通过从主厂房结构体系、汽机房屋盖结构、汽轮发电机基座选型以及主厂房防火设计四个方面开展方案对比分析。  结果  提出了核聚变发电厂常规岛相应的土建设计方案和设计建议。  结论  成果可以为类似工程项目提供参考。     

聚变发电站总平面布置优化

  目的  在中国聚变工程试验堆(CFETR)的概念设计过程中，厂区总平面布置意义重大，通过对厂区总平面布置面临的储能系统和布置进行比较，初步探索聚变发电厂厂区总平面的布置方案。  方法  根据聚变发电厂工艺流程、储能技术路线及储热介质的分析、研究，通过组合储能方式和布置形成了四种方案，进行了技术经济对比。  结果  熔融盐储能经济优势突出，但高温腐蚀问题对核电站安全运行影响较大，导热油方案则刚好相反。提出的储能区与核岛、常规岛的三角形布置或串联布置方案均符合总平面布置要求，并且能很好地满足全厂热力系统及储能系统热力运行流向。  结论  储能技术路线及储能区的布置是影响聚变发电厂布置的关键因素，提出的布置方案均能很好地适应新增加的储能系统热力运行，为后续聚变发电厂总平面布置提供参考。     

集成小型堆和可再生能源的超临界CO2循环发电系统

  [目的]  小型模块化压水堆(小型堆)核电站由于温度参数低,其发电效率不到30%,为了提高小型堆的核能利用效率,可将小型堆与可再生能源组合,并以先进的超临界CO₂循环作为热能转换为电能的装置。  [方法]  基于简单回热模式的超临界CO₂循环,并在此基础上增加一次间冷和一次再热,将小型堆与太阳能、生物质能热源集成为新型混合发电系统,对其发电效率进行了分析。  [结果]  结果表明:对于高压透平入口温度390 ℃的系统,发电效率34.13%,对于高压透平入口温度550 ℃的系统,发电效率41.22%。此外,对系统的安全性分析表明:CO₂本身是具备核安全属性的工质,并且超临界CO₂循环还可以作为反应堆的非能动余热排出系统,确保在严重事故工况下,反应堆持续排出衰变热。  [结论]  集成小型堆和可再生能源的超临界CO₂循环发电系统具备良好的发电效率和核安全性。     

双碳背景下IGCC系统的发展趋势及研究方法

  目的  在“双碳”背景下,IGCC技术耦合低成本燃烧前CO₂捕集技术具有较大的应用潜力。  方法  文章首先综述了近年来IGCC发电系统的研究现状以及开拓研究的重点方向,其次分别从燃料多样性、系统形式的优化设计以及系统仿真软件应用等三个方面评述了现有研究的特点以及相关优化建议,最后着重介绍了结合“双碳”背景下IGCC发电系统进行深度优化的潜在优势,进而对IGCC发电系统进行了展望,重点分析了多能耦合及储能技术的应用前景与数值模拟在IGCC系统优化方面的优势。  结果  结果表明:通过多能耦合系统、多联产系统等方式,新型IGCC发电系统在低碳领域发展潜力巨大。  结论  研究结果将对IGCC发电系统的进一步研究研究提供了参考。     

基于同步相量测量的配电网电压暂降溯源系统设计研究

[目的]电压暂降是配电网中影响最严重的电能质量问题之一.目前,由于缺乏对电压暂降源定位的系统,责任划分和归属问题一直是电压暂降事故处理的难点.采用配电网同步电能质量测量数据进行监测和分析是解决电压暂降溯源问题的有效途径.[方法]首先,分析了同步相量与电能质量测量一体化的体系架构和融合方案,提出基于实时同步量测数据实现电...     

化学电源及其在储能领域的应用

  目的  化学电源在储能领域展现出广阔的应用前景,需要对化学电源进行深入了解,合理地利用化学电源的优势,从而达到提高化学电源储能安全性和经济性的目的。  方法  综述了几种最有代表性和应用最为广泛的化学电源技术,分析其技术特点。结合当前化学电源在储能领域的应用现状,分析化学电源在储能领域面临的问题并提出应对建议。  结果  发展化学电源在储能领域的应用,需要新型专用储能电源的开发、电池管理系统的构筑以混合储能策略的设计等远、中、近期研究同时进行。将理论结合实践,提高化学电源储能的安全性、经济性,推动储能事业的发展。  结论  电化学储能在新能源消纳并网、电网调峰调频、用电质量的改善方面具有广阔前景,需要具体根据工作要求针对性地制定储能建设及工作方案,从而获得最大化的效益。     

某H级燃机电厂再生水深度处理系统方案设计

[目的]为充分贯彻国家水资源开发利用方针,体现水资源重复利用的节水政策,越来越多南方地区电厂的工业用水水源采用再生水,有必要对其再生水深度处理系统方案设计进行探讨.[方法]以广东某H级燃机电厂为例,通过分析污水处理厂处理工艺、再生水出水水质指标,以及电厂工业用水水质要求,设计出最适合的再生水深度处理系统方案.[结果]采...     

基于风险管理的海上风电进度管理方法研究

[目的]为了优化海上风电项目EPC总承包建设过程中的进度控制,以有限的管理资源紧抓项目进度控制重点,提出了一种基于风险管理的海上风电进度控制方法.[方法]通过项目风险管理,分析识别可能对项目进度造成重大延误的进度风险,并采取相应的风险应对措施,最大限度避免或减少工期延误,并以两个海上风电项目为例,验证了该方法的可行性....