海上新能源与油气联合开发技术
一、成果简介
（一）成果概述
近年来水上光伏不断发展，主要有两种形式：桩基固定式和漂浮式。鉴于装机固定式适用于浅水水域光伏开发。对于深水域，比如抽蓄电站水库，大型水库/湖泊，塌陷区，远海水域，漂浮式光伏显示其独特优势。目前在水面相对静止的水域漂浮式光伏技术成熟发展迅速。对于抽蓄电站上水库，远海水域其水位变幅大，风浪冲击大使得其设计变的复杂。
1、提出适用水位大幅变动下光伏电站的浮体及支架结构形式，通过优化设计达到利用最少浮体在保证漂浮系统稳定性的同时，保障水体对光伏板的最佳冷却效果，最好防腐效果，最大化利用水面，也保证了维护通道的最优设置。水上光伏分为三级形态，其中一级结构为单个浮体结构，二级结构为由浮体组合而成的六边形结构，三级结构为最终结构。浮体结构材料采用纤维增强型塑料（FRP），对水库环境不会产生负面影响。另外浮体，单元，大规模组合三级化设计保障了系统的易扩展性，并应用于试验光伏电站。
2、提出了一种适用于抽蓄电站上水库开发光伏的太阳能日追踪方案。该方案充分利用水面摩擦力小的特性提出了水下驱动式的太阳能追踪系统，该系统正常工况下可以实现最大功率追踪，在极端工况下可以配合系泊系统实现防风抗浪功能。
3、申请人首次设计网箱式系泊系统，解决水位大幅变动的问题同时能够实现防风抗浪的作用证系统稳定而且不遮光。
该设计在泰山抽蓄电站上水库进行了示范应用，为未来向远海扩展提供了有益参考。该设计解决了漂浮式光伏电站在水位大幅变动下的一系列设计和稳控难题。示范项目被国网新源公司排在其践行“新跨越行动计划”的第一位在其公众号进行宣传报道，并获得国网新源公司科学技术进步二等奖。
海洋平台互联电力系统相较于传统电力系统的主要特征有：小机组，小惯性，低阻尼，大负荷，负荷动态变化大，负荷冲击大，弱互联等。实际中海洋环境的多变，导致系统运行状态的初值具有随机性，系统参数具有随机性，外部激励具有随机性，系统各个状态量处在随机运动之中，系统呈现出随机的特性。这些特征从源-网-荷三方面对安全稳定性分析产生了影响：
（1）提出海上平台综合能源系统的稳态建模及多平衡节点稳态能量流算法
海上平台要求电、气能源的自给自足，电采气产出的天然气作为气网的气源，除运输到陆地储存外，还有部分天然气需传输到各个海上平台中以实现燃气轮机发电，满足天然气的顺利开采；电网中的部分负荷为耦合元件的耗电量，且电网的燃气轮机的运行又完全依赖于气网中天然气的供应，气网中的气源（天然气的供应量）来自电网中的电采气系统，故与传统的气-电互联系统相比，1）电网和气网的相互依赖性大幅度提高；2）为了提高海上平台的稳定性，实现多平台电力系统的互联，所以在海上多平台气-电互联系统中多个平台中的燃气轮机均为平衡节点；3）耦合模型方面，海上多平台系统的耦合元件包括燃气轮机、多级压缩机系统和电采气系统，其中，燃气轮机与传统的互联系统相同；压缩机也是起到了提高压力的作用，但是海上多平台系统中为多级压缩过程，与传统压缩机模型相比，较为复杂；而电采气系统是海上多平台气-电互联系统中特有的耦合元件，等效于气源。
（2）提出考虑海上平台设备低电压穿越能力的安全性分析方法
海上平台电力系统最终服务于海上油气生产，其安全性分析除了传统电网的安全性分析外更应关注油气是否停产这一本质安全目标。电力系统中的油气开采设备将采集的油气通过管道、压缩机等输送到陆地上，形成简单油气网。同时海上平台气电耦合紧密，电网中发生故障或者电能质量的扰动易使采气设备和压缩机停机，进而引起天然气减产甚至停产。同样油气生产反过来影响电网发电机的出力，进而形成恶性循环。可以说，海上平台电力系统造成的油气停产即可认为电力系统不安全，简单讲：“停产即不安全”。故海上平台电力系统安全分析应该计及油气网。
由于海上平台所处环境恶劣导致电力系统故障率高、“小机组、大负荷”的特点，其电力系统电压稳定性差，电压暂降等问题频现；再加上海上平台变频设备应用广泛，使其抗电压暂降能力弱。故提出计及海上平台关键设备低电压穿越能力的安全分析方法。针对海上气-电互联系统中电压缩机系统和电采气系统两大耦合系统，利用安全临界电压和临界切除时间表征低压穿越能力；并提出考虑气网耦合节点低电压穿越能力的运行约束，在安全分析中计及电压暂降影响，分析耦合元件在系统中的重要作用。
（二）技术特点及技术指标
海上风光波浪能一体化能源岛与油气平台联合开发系统规划设计
海上风光波浪能一体化能源岛与油气平台联合开发系统电压稳定性调控
海上风光波浪能一体化能源岛与油气平台联合开发系统频率稳定性协同调控
现有技术在国内处于领先地位。
二、技术成熟程度
研制开发阶段，形成样机、样品或软件
三、推广合作方式
整体转让、技术许可、作价入股、合作开发
四、团队简介
团队面向海上能源绿色低碳开发，围绕海上新能源与油气联合开发技术开展研究。依托中国石油大学（华东）新能源学院，已发展成为国内海上新能源与油气结合开发设计与稳定控制方面具有重要影响的研究团队。团队先后主持/参与国家及省部级科研项目5项；在权威期刊发表SCI论文20篇；主编/参编著作2部；授权国家发明专利15项；获省部级及以上科研奖励2项。
五、专利授权及申请情况
1、国家发明专利：一种适用于抽水蓄能电站开发水上光伏的系泊系统（实审）
2、国家发明专利：一种水上光伏电站逐日系统装置及方法（实审）
六、受资助及获奖情况
1、国家重点实验室开放基金，新能源发电控制性能评价理论及应用研究，2015.1-2016.12；
2、国家电网委托课题，泰山公司利用抽蓄电站水库开发光伏电站初步研究，2018.7-2019.12；
3、国家重点研发计划，海上多平台互联电力系统的可靠运行关键技术，2018.9-2021.9；
4、国网新源公司科学技术进步奖，二等奖，泰山公司利用抽蓄电站水库开发光伏电站初步研究的研究与应用，2020。
联系方式：0532-86983018。
