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一种用于采煤沉陷区水面漂浮式光伏厂区的零碳化集控瞭望塔及其定容调控方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2025-05-18 00:24:22

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 何永君 | 2025-05-18 00:24:22

本成果涉及一种用于采煤沉陷区水面漂浮式光伏厂区的零碳化集控瞭望塔及其定容调控方法,与现有技术相比解决了尚无针对零碳化集控瞭望塔能源自供给系统进行容量配置及调控的缺陷。本发明包括以下步骤:集控瞭望塔能源自供给系统出力模型的构建;基于联盟博弈的集控瞭望塔能源自供给系统的容量配置;基于生成对抗网络GAN的零碳化集控瞭望塔调控优化方法。本发明提出基于GAN网络的零碳化集控瞭望塔调控优化方法,根据所配置瞭望塔能源自供给系统容量,计算瞭望塔发电系统在各时段的弃电成本,构建瞭望塔系统日前日内运行调控函数,使用生成对抗GAN网络求解瞭望塔两阶段运行调控优化模型,得到瞭望塔运行调控优化结果。

本成果与现有技术相比提出基于联盟博弈的零碳化集控瞭望塔能源自供给系统容量配置方法,根据光伏、道路压电和储能系统的出力博弈策略集,以瞭望塔能源自供给系统的消纳系数最优为目标,构建容量配置联盟博弈模型,应用智能优化算法NSGA-II求得模型最优解,得到瞭望塔能源自供给系统的最优容量配置,该配置结果满足瞭望塔功率需求的同时,可保证瞭望塔能源自供给系统消纳情况最优。本成果已在淮能电力凤台丁集矿采煤沉陷区一期20万千瓦光伏电站项目,侧重于水面漂浮式光伏电站的智慧运检。传统水面光伏的运检依靠人工运检,不仅存在水面溺水安全性问题,同时效率不高。本成果通过提出采煤沉陷区水面漂浮式光伏厂区的零碳化集控瞭望塔及其定容调控方法,将场区所有相关监控指标集中于瞭望塔系统中,通过瞭望塔中的智能显示技术,将场区光伏电站完整映射到电子显示屏,实现了对漂浮式光伏电站的实时监控。同时瞭望塔考虑场区光伏发电装置,有效利用场区观光道路进行道路压电发电,实现瞭望塔能源的自供给。有效提高了光伏场区的运检效率及安全性,为项目打造一大亮点。该技术推动了水面漂浮式光伏电站运检技术的智慧化、数字化和可视化。

“十四五”时期是我国全面建成小康社会、实现第一个百年奋斗目标之后,乘势而上开启全面建设社会主义现代化国家新征程、向第二个百年奋斗目标进军的第一个五年。在我国转向高质量发展阶段的过程中,在30·60大目标指引下,我国“十四五”时期新能源发展仍然处于重要战略机遇期,光伏装机将迎来建设的高峰,我们必须抓住这个机遇、抢占市场、稳定客户、做大做强,积极探索项目开发建设新模式。但同时也应该看到新能源发展的变化,如集约式发展与分布式发展并存,大基地项目与分散式项目共进。政府对新能源政策不断调整等新的变化,这就要求我们必须深刻认识新发展阶段带来的新机遇,深刻认识碳达峰碳中和带来的新要求,深刻认识能源供需版图变化带来的新挑战,准确识变、科学应变、主动应变。在这种大形势下,由于陆地土地资源的有限性,在近几年不断的开发利用下,水面光伏会迎来新一轮的增长,随之而来带动的是水面漂浮式光伏运检技术的持续向前。推动运检技术的智慧化、数字化和可视化,也是国家科技发展所推推崇的。本技术所实现的能源自供给技术,符合国家绿色能源发展概念;技术成功应用于采煤沉陷区,“光伏+采煤沉陷区”模式实现了对采煤沉陷区的综合治理,不仅解决了采煤沉陷区水土流失问题,推动地貌形态由“沉陷区”变为“风景区”,同时结合渔业、农业和生态治理等,培育“光伏+”优势产业,带动现代高效农业、装备制造和精品旅游等一二三产业融合发展,新产业的注入将进一步带动当地就业,对改善农民生活和乡村振兴具有积极意义。因此本成果属于国家政策明确鼓励、支持的。本成果已成功应用于淮能电力凤台丁集矿采煤沉陷区一期20万千瓦光伏电站项目,完善了水面漂浮式光伏电站项目的智慧运检系统。由于该成果通过采用太阳能发电装置、道路压片发电装置综合供电,实现能源的多方位供应,提高电能供应的稳定性,且不需要消耗燃料,通过瞭望塔的全方位监测,大大提高了光伏区监测的便利。因此本成果亦可应用于陆地光伏、沙漠光伏、海上风电等电力项目领域,能够显著提高项目运检效率。同时针对一些需要进行实时监测的领域,尤其是针对国网输电线路无法有效覆盖,无法实现电力输入的偏远地区,通过利用本成果技术的能源自供给型瞭望塔,实现对目标的实时监测。

安徽院深耕漂浮式光伏项目技术开发,坚持策划先行、过程创优、一次成优的理念。为促进科技创新,公司专门成立新能源技术研究中心部门,委派专人专责负责公司科技创新及专利事宜,明确相关人员的岗位职责,建立完善的科技创新管理体系。在日常工作中,敏锐的捕捉行业或生产中存在的突出问题或技术瓶颈,找准拟解决的科学技术问题,以工程项目建设为导向、以科技创新需求为主体,从工程建设中找准行业技术创新难题,将技术创新成果应用于工程建设之中,建立健全科技成果转化机制,形成“需求牵引创新、创新驱动产业”的良性循环。深度参与两级集团科研项目、企业级科研项目,通过“重大专项攻关+市场化转化”双轮驱动,打造了集技术研发、成果转化、项目应用于一体的创新生态链。与合工大、东南大学等知名高校共建创新联合体,依托高校基础研究与人才优势,协同开展工程技术攻关。公司在科技创新过程中,不仅高度重视并努力研发成果,同时还及时地对成果进行技术秘密或专利保护。

经济效益方面:本项目依据各年度与业主签订的依托此技术的市场项目合同统计。2023年利用一种用于采煤沉陷区水面漂浮式光伏厂区的零碳化集控瞭望塔及其定容调控方法完成水面漂浮式电站EPC项目1个,按照实际新增的销售额,以及利用新技术节省的成本产生的实际利润,共新增利润800万元,新增税收120万元;2024年初至2024年底利用一种用于采煤沉陷区水面漂浮式光伏厂区的零碳化集控瞭望塔及其定容调控方法完成水面漂浮式光伏项目前期规划项目3个,EPC总承包项目1个,按照实际新增的销售额,以及利用新技术节省的成本产生的实际利润,共新增利润1200万元,新增税收180万元。社会效益方面:(1)经过本项目多种科技成果的综合应用,我省的水上漂浮式光伏电站设计技术水平达到国内领先水平,有效节约土地资源、缩短工程建设周期,控制工程造价,有利于维护当地生态环境,保障当地居民的利益,不仅提升了安徽电力建设的社会形象,更好地为社会服务,同时也实现了以人为本的科学发展观的基本要求,社会效益显著。(2)本项目研制了多种科技成果,并获奖项及发表论文若干,填补了在国内光伏领域的空白,通过在实际工程中的应用,降本增效。(3)设计人员可提供精细化的设计文件,从而有利于施工单位有效进行施工组织设计,避免材料和资源的浪费,从而达到提高施工效率和降低能耗的目的。(4)本项目在实际工程中广泛应用,获得业主的一致好评。

该成果为水面漂浮式光伏类成果,属于我院水面漂浮式光伏成果系统的一部分,提升了我院在水面漂浮式光伏领域的核心竞争力,目前我院在全国乃至全球范围内水面漂浮式光伏电站项目装机容量第一(约2GW)。为促进成果价值的实现,我院将这一系列成果在我院所参与的水面漂浮式光伏电站项目进行运用,对处于开发前期阶段的项目,通过合理设计规划,向建设单位积极推荐,推动成果落实。同时在市场竞争中,我院通过该系列成果的技术优势,为我院项目招投标取的巨大优势,后续成功竞得淮能电力凤台丁集矿采煤沉陷区二期光伏电站项目、淮能电力潘集采煤沉陷区一二期光伏发电项目、大唐凤台新集光伏发电项目及华润州来凤台县张集光伏电站(一期)项目等一系列项目的前期设计或后期实施。转化方式为技术咨询和技术服务为主。