光伏组件布置方式对光伏温室温光环境的影响研究

在温室结构中引入光伏组件会对温室内部的光、热环境产生积极影响,为探究各季节屋顶光伏对温室内部环境的影响,获得最佳覆盖率,进而在改善光伏温室内光热环境的同时提高光伏发电量,建立温室内辐射得热模型并通过实验验证模型的准确性。结合所提出的光伏温室系统,对典型日下对某顶部面积为420 m2的光伏温室在不同光伏组件覆盖率下的室内辐照量、室内气温及光伏发电量进行模拟分析。结果表明,与不铺设光伏组件相比,光伏组件的覆盖率每增加12.5%,春分日、夏至日、秋分日、冬至日的室内辐照量分别降低2.79%、5.8%、2.90%、0.70%,白天室内气温分别降低1.19%、0.54%、0.49%、1.12%。通过对植物生长所需的光、温条件进行分析,得出各典型日的最佳光伏组件覆盖率分别为62.5%、50%、62.5%、25%。

基于改进白鲸算法的太阳能与生物质互补CCHP系统多目标优化研究

为解决可再生能源不稳定及消纳问题,构建了一种涵盖太阳能光伏/光热、电解水制氢及生物质气化甲烷化在内的冷热电联供(CCHP)系统;针对联供系统在高维多目标下的容量匹配问题,提出并验证了一种适用于高维多目标的改进白鲸(MOBWO)算法,其在改善分布性的同时提高了算法的收敛速度。基于此方法开展的案例分析表明:容量配置方案相比分产系统,虽然年总成本提高了19.8%,但是化石燃料消耗量降低了56.8%,CO_(2)排放量降低了53.1%,灵活性达到51.6%;在该案例模型下,改进白鲸算法较非支配排序遗传(NSGA-2)算法和多目标粒子群(MOPSO)算法有着更好的求解效果。

基于CNN和BiLSTM神经网络模型的太阳能供暖负荷预测研究

针对太阳能供暖系统中因热量供需不匹配而引起的能源浪费现象,提出一种基于卷积神经网络-双向长短期记忆神经网络的短期热负荷预测模型。首先对数据进行清洗,使数据准确完整;其次依据皮尔逊相关系数对输入特征进行筛选;最后依据其空间-时间特征建立卷积神经网络-双向长短期记忆神经网络模型。在与单一神经网络模型长短期记忆神经网络及双向长短期记忆神经网络进行详细比较和分析后,结果表明,该模型相较于传统神经网络模型在精确度上存在明显提升,验证了本模型在太阳能供暖负荷预测中的有效性。

基于管网阻力辨识的太阳能-空气源热泵区域供热系统运行调控研究

建立太阳能-空气源热泵区域供热系统模型,并利用遗传算法进行阻力辨识,进而对管网变流量运行调控进行研究,以降低供热系统热耗与水泵电耗。以包含4个热力站的某区域供暖系统为例,开展管网变工况运行调控研究。结果表明,当系统内某热力站负荷突变,如由168.62 kW减小到5.85 kW时,基于阻力辨识结果,通过管网变流量运行调控能够充分挖掘系统的节能潜力:相比常规调节方法该系统泵功率可由13.94 kW下降到10.46 kW,节能率达11.83%。

塔式太阳能原位开采油页岩系统余热回收及参数优化研究

为减少油页岩原位开采过程中的化石能源消耗,构建塔式太阳能聚热页岩油原位开采系统模型,对集热场蒸汽参数和油页岩开采井间距进行优化,并在此基础上展开余热回收研究以提高系统综合能效。结果表明:通过对蒸汽参数和井间距进行优化,系统热效率η可由22.4%升至33.5%,再对生产井出口的蒸汽余热进行回收利用后,系统热效率η进一步提升(升至38.4%),页岩油生产成本Cp由306.0美元/t减少到174.7美元/t。

基于线性规划的太阳能辅助热电联供机组运行优化研究

引入太阳能分担热电联供机组热负荷,是提升机组调峰能力及可再生能源消纳的有效措施。本文基于线性规划方法,以太阳能辅助热电联供机组运行收益最大为目标,建立了包含太阳能集热场、储热系统和热电联供机组在内的太阳能辅助热电联供机组运行优化模型,并采用GAMS软件和CPLEX求解器进行求解。以河北某330 MW热电联供机组为例,根据典型日和供热季逐时气象数据和负荷条件进行算例分析,得到太阳能辅助热电联供机组总运行收益和关键设备的逐时出力分配。结果表明:优化后的太阳能辅助热电联供机组能够满足用户负荷需求,且相较于独立燃煤热电联供机组在可再生能源消纳、节煤和经济性方面优势明显。

直接空冷型槽式太阳能发热电系统技术经济分析

以50 MW槽式太阳能直接空冷发电系统为研究对象,基于光电效率、发电量、度电成本评价指标,对空冷光热机组和水冷机组的年热力性能与经济性进行比较分析研究。结果表明:在储热时长9 h下,当以年光电效率最高为优化目标时,空冷机组和水冷机组聚光器采光面积分别为425100 m^(2)(集热场回路数130)和398940 m^(2)(集热场回路数122),对应的年光电效率分别为13.19%和13.84%;当以发电成本最低为目标时空冷机组和水冷机组聚光器采光面积分别为647460 m^(2)(集热场回路数198)和623100 m^(2)(集热场回路数190),对应的发电成本分别为1.118元/kWh和1.069元/kWh。

两种典型集成方式下太阳能辅助燃煤机组发电系统热性能对比分析

基于热力学第一定律和质量守恒定律,建立槽式太阳能辅助燃煤发电系统模型。并针对槽式太阳能辅助燃煤机组回热系统最常见的两种集成方式,以槽式太阳能辅助某330 MW亚临界燃煤机组为研究对象,基于典型年气象数据及原燃煤机组年实际负荷,对这两种集成互补方案进行分析比较,并在此基础上,定量分析蓄热对互补发电系统年性能的影响。结果表明：串联集成方式在运行调节及系统控制方面更易实施,但并联集成互补系统具有更好的热经济性;此外,蓄热能大幅减小太阳能间歇性造成的集热子系统输出波动,且对于有条件设置较大集热面积的互补系统,加入蓄热可使其获得更好的经济性。

太阳能辅助330MW燃煤机组互补发电系统动态特性及年性能分析

基于TRNSYS仿真平台,对槽式太阳能辅助某330MW燃煤互补发电系统典型日动态特性进行定量分析。结果表明,随着太阳能的引入,机组主蒸汽的温度、流量小幅波动,再热蒸汽温度下降、流量增加。在此基础上对互补发电系统的年性能展开分析。结果表明在一年中,互补发电系统所增加的功率在4-8月份明显高于其他月份。太阳能利用小时数在夏至日最高,冬至日最低,春分和秋分时二者接近并居于夏至和冬至日之间。

含蓄热的太阳能辅助供热机组供暖期调峰性能分析

基于热力学第一定律和质量守恒定律,提出含蓄热的槽式太阳能辅助供热机组集成方案,制定蓄热系统的运行策略,分析机组调峰能力,并且在此基础上,以某330MW供热机组为例进行算例分析。结果表明：配置太阳能蓄热可显著增强中国北方地区供热机组的调峰能力,根据算例分析,夜间低谷时段调峰容量得到极大增加,特别是下调峰能力提高较大,从而有效降低机组的最小电出力;通过引入蓄热系统,不但可增强机组下调峰能力,而且能降低太阳能的间歇性对系统造成的扰动,是一种有效的太阳能利用方式。

太阳能热与燃煤电站互补发电技术综述

太阳能热与燃煤电站互补发电(SAPG)系统作为一种新型互补发电技术,在减少燃煤电站CO排放的同时,可降低光热发电成本,近年来备受关注。首先,基于槽式和塔式太阳能集热场工作原理和运行特点,总结了槽式和塔式太阳能集热场与燃煤机组集成时的多种耦合方案,并对不同耦合方案下系统的集成原理进行分析。因塔式太阳能集热场换热介质的工作温度较高,与燃煤机组的集成部位既可在回热系统侧,也可在锅炉侧,槽式太阳能集热场换热介质工作温度较低,与燃煤机组集成多在回热系统侧。其次,总结了SAPG系统热力性能研究进展,目前针对SAPG系统热力性能的研究多集中在静态性能方面,动态性能分析较少。静态性能分析主要包括设计工况、变工况下系统光电转换效率、太阳能发电功率等性能指标以及蓄热系统对SAPG系统运行影响等。结果表明,无论在何种工况下,SAPG系统中的光电转换效率均明显高于纯光热系统;动态性能分析主要研究太阳辐照强度实时变化、系统云遮等工况下,SAPG系统在一段时间内的参数变化规律,分析太阳辐照扰动对系统运行稳定性、安全性的影响,并制定SAPG系统的运行控制策略。然后,论述了SAPG系统经济性能,经计算,SAPG系统发电成本约0.66元/kWh。对于太阳能贡献度的计算,分析热量比例分配法、抽汽做功能力法、热经济成本法和太阳能贡献度解析算法4种方法,其中太阳能贡献度解析法和热经济成本法不仅考虑了能量、品位,还兼顾太阳热能在系统中的不等价特性,是2种相对准确的太阳能贡献度计算方法。目前SAPG电站的实际工程较少,且多分布在国外,国内仅有大唐天威嘉峪关10 MW槽式光煤互补项目和山西国金2个实际工程项目,实际运行数据及经验相对较少。最后,基于目前SAPG系统研究现状,提出太阳能与燃煤机组互补发电技术未来可能的发展方向,即寻求提升燃煤机组深度调峰能力的SAPG耦合方案、挖掘SAPG系统的热电联供技术将成为SAPG技术重点研究课题。

多羟基结构态亚铁处理含重金属废水的应用

结构态亚铁是一种具有高活性结构的亚铁化合物,具有比表面积大、还原性强等优点,被广泛应用于研究处理重金属废水和有机废水。然而,目前结构态亚铁处理含高浓度重金属的实际工业废水的重金属去除效果、作用条件、处理工艺还缺乏深入探究。文中选取3种具有代表性的实际工业废水,探究结构态亚铁对废水中重金属的去除效果,设计能够满足排放要求的处理工艺,并对结构态亚铁材料性能、反应条件进行了优化。结果表明:分步投加1 g/L和0.9 g/L的FHC,能够将金属冶炼废水中Cu、Ni、As等的浓度降至0.5 mg/L以下;对于铜冶炼废水,一步投加1.5 g/L的FHC后,废水中Ni、Cu、Pb的浓度同样能够满足排放标准;对于钢铁冷轧酸洗废水,控制FHC投加量在1.45 g/L、p H值在7.6以上时,预处理后含铬废水中的总铬可以被完全去除。综上,结构态亚铁具有优良的重金属去除能力。设计的处理过程和条件能够实现处理后出水重金属浓度低于相关标准限值的要求,这对结构态亚铁的工程应用和工业废水处理具有重要的参考价值。

计及综合需求侧响应的能源枢纽多目标运行优化方法

基于计及综合需求侧响应的能源枢纽日前多目标优化问题,提出一种局部最优的多目标优化方法。首先,建立了能源枢纽系统、综合需求侧响应模型;其次通过标量化方法进行能源枢纽系统多目标权重分析并确定理想点,以理想点法建立目标函数;再次通过粒子群优化算法确定能源枢纽多目标需求下的理想负荷分配。通过实例验证计及综合需求侧响应,合理地调整负荷分配能有效降低能源枢纽期望的目标函数值,而供需博弈过程中的负荷分配贴近理想负荷分配的程度越高,运行优化结果越良好。

基于BP神经网络PID控制的带式输送机液压拉紧装置系统设计

针对传统带式输送机拉紧装置响应速度慢、调节能力差等缺点,以及拉紧装置系统的时变性和非线性,设计了一种基于BP神经网络PID控制的液压拉紧装置系统。建立液压拉紧装置系统的数学模型,并通过Simulink分别对基于BP-PID控制器和PID控制器的液压拉紧装置系统进行仿真。仿真结果表明:基于BP-PID控制的液压拉紧装置系统不仅在启动阶段、紧带和松带过程中具有更快的响应速度、更好的稳态性能,而且在启动阶段的超调量降低了17.2%、到达稳定时间缩短了0.42 s。

两侧叶轮叶片数不同的双面离心压气机性能研究

为了改善双面离心压气机性能和稳定性,采用数值方法,以非对称进气双面离心压气机为研究对象,研究了具有不同叶片数的两侧叶轮组成的双面离心压气机在稳定工作范围上存在的差异。通过增加低总压进气侧叶轮的叶片数,平衡两侧叶轮的做功量和流量分配,抑制一侧叶轮的提前失速。研究结果表明:增加低总压进气侧叶轮叶片数后,能够拓宽双面离心压气机在小流量侧的稳定工作范围;大流量工况下两侧叶轮的流量分配略有恶化,压气机效率有所下降,而小流量工况下流量分配明显改善,压气机的效率也得到提高;本文中2种改型方案,分别使失速边界拓宽了约5.6%和22.2%。

双机协作工业机器人运动学求解与仿真分析

为了探究多机协作在打磨领域的可行性,以汽车轮毂打磨为应用背景,以2台六自由度工业机器人组成的双机械臂打磨系统为研究对象,运用D-H法建立双机械臂的关节坐标系及其正、逆运动学模型。建立双机械臂关节模型,运用蒙特-卡罗法求出了双机械臂协作工作空间,为后续轮毂打磨轨迹规划提供了理论依据。对建立的正解模型进行仿真验证,在MATLAB中对运动学逆解求解过程进行程序编写,通过代入位姿对所得结果进行数据对比分析,验证了双机械臂系统逆运动学求解的正确性。

The influence of nitrified supernate’s recycle ratio on the removal of coking wastewater

The influence of the recycle ratio on the removal of coking wastewater has been researched using the anaerobicanoxic-aerobic （A/A/O） biofilm process. The research indicates that the concentrations of chemical oxygen demand （COD） and NO3 -N in the water are the lowest when the recycle ratio is 3：1 ,but the removal efficiency of total cyanide （TCN） is the highest when the recycle ratio is 1： 1. The removal efficiency of NH4^＋ -N is more than 99% at all three different recycle ratios. Compared with Grade A of the National Discharge Standard （GB 8978--1996）, the effluent NH4 -N is standard,but COD and TCN can not meet the requirements and further treatment processes are needed.

Treatment of the wastewater from the sintering flue gas desulfurization process

The limestone-gypsum flue gas desulfurization （FGD） process has become the most widespread process in the world for sulfur removal. The swirl-jet-absorbing wet limestone-gypsum sintering FGD technology was developed for sintering flue gas desulfurization,and this process produces volumes of wastewater with various contaminants that requires treatment before disposal or reuse. In this study, the wastewater quality from three different sintering FGD systems at Baosteel Group was investigated and compared with wastewater from power plant FGD. A treatment process was proposed which is suitable for sintering FGD wastewater. After treatment with a neutralization, coagulation and sedimentation process, heavy metals in the sintering FGD wastewater were reduced to a level meeting the relevant emission standards ,but the pH and ammonia concentration were too high, and a further treatment process was needed. Due to certain similarities and complementarities between sintering FGD wastewater and coking wastewater, it is entirely feasible to mix the pretreated sintering FGD wastewater into a biological coking wastewater treatment system. This study indicates that it is entirely feasible to mix pretreated sintering FGD wastewater into the biological treatment systems used for coking wastewater from the iron and steel industries.

跨季节地埋管储热性能模拟及分析

地埋管储热(BTES)是解决太阳能间歇性、季节性等问题的有效手段之一。本文以串联连接的地埋管群为研究对象,基于解析解和数值解的混合解,建立地埋管群储热模型,并验证了模型的有效性。系统连续运行5年,储热体平均温度逐渐在一个稳定的范围内变化,注热量和取热量逐渐趋于稳定。以影响系数IC为指标进行敏感性分析,模拟钻孔间距、钻孔深度、土壤导热系数及土壤体积热容四个参数对BTES效率的影响。结果表明,钻孔间距和土壤导热系数是影响BTES效率的最主要参数。在稳定工况下,钻孔间距的IC值在0.02~0.44范围内,土壤导热系数的IC值在0.2~0.23范围内。

Research on solar aided coal-fired power generation system and performance analysis

Integrating solar power utilization systems with coal-fired power units, the solar aided coal-fired power generation (SACPG) shows a significant prospect for the large-scale utilization of solar energy and energy saving of thermal power units. The methods and mechanism of system integration were studied. The parabolic trough solar collectors were used to collect solar energy and the integration scheme of SACPG system was determined considering the matching of working fluid flows and energy flows. The thermodynamic characteristics of solar thermal power generation and their effects on the performance of thermal power units were studied, and based on this the integration and optimization model of system structure and parameters were built up. The integration rules and coupling mecha- nism of SACPG systems were summarized in accordance with simulation results. The economic analysis of this SACPG system showed that the solar LEC of a typical SACPG system, considering CO2 avoidance, is 0.098 $/kW·h, lower than that of SEGS, 0.14 $/kW·h.