耦合太阳能氨气分解制氢过程的MGT-ORC动力系统热力性能分析

构建高效、无污染的动力发电系统是解决目前能源紧缺和环境污染问题的有效手段。以Capstone公司生产的C65型微型燃气轮机为核心发电部件,耦合了太阳能驱动氨气分解制氢的热化学过程,实现了可再生能源和氨气化学能之间的多能互补,采用有机朗肯循环(ORC)作为底循环回收微型燃气轮机(微燃机,MGT)产生的烟气余热并发电,实现能量梯级利用。在化工模拟软件Aspen Plus中构建了详细的模拟流程,进行系统热力性能分析,结果表明:通过太阳能和氨气的互补提高了富氢合成气热值,微燃机输出功率为89.95 k W,比参考系统中的C65微燃机多24.95k W;该系统在设计工况下的电效率达到了44.81%,[火用]效率为47.97%,分别比参考系统高出8.51百分点和9.67百分点;系统中最大的?损部件为燃烧室,占到了总[火用]损的41.67%,其次蒸发器和回热器分别占14.31%和11.15%;系统电效率和[火用]效率随着太阳能集热量的增加分别呈减小和增大的趋势。该研究结果可为以氨气为燃料并耦合太阳能的分布式微燃机发电系统提供参考。

在役燃机压气机叶根相控阵超声检测技术

为解决在役燃机压气机叶根裂纹缺陷检测难题,以9E型压气机叶根为例,采用CIVA软件建模分析了叶根相控阵超声检测特点和可行性,针对特定自聚焦线阵探头确定了叶根检测工艺参数,并在带有自然裂纹缺陷和人工刻槽缺陷的专用对比试块上进行了验证。经仿真和试验室验证发现,高度4mm以上的裂纹缺陷具有较好的检出率。在技术推广过程中发现一起在役机组压气机叶根裂纹缺陷,拆解后进行了磁粉探伤验证。经过数值仿真、试验室验证和工程应用,验证了相控阵超声检测技术可以满足在役压气机叶根缺陷检测需求。

耦合储能电池的冷热电联供系统全工况性能分析

冷热电联供系统具有能源利用效率高、运行调节灵活的优点。设计了耦合储能电池的冷热电联供一体化系统,建立了关键部件的精细化数学模型,研究了压气机和透平的效率、环境温度对联供系统性能的影响。针对典型制冷和供热工况,研究了耦合电池储能的冷热电联供系统全工况热力性能、储能电池的充放电特性。结果表明:环境温度对冷热电联供系统性能具有较大的影响,其最大供热量随着环境温度的降低而下降,最大供冷量随着环境温度的升高而下降。制冷模式下,冷负荷、电负荷全天波动较大,全天平均冷、电负荷仅为额定功率的39.9%左右,全天平均能源利用系数为0.712。供热模式下,典型日全天燃机循环的发电效率、供热系数以及能源利用系数波动很小,且均高于制冷模式下相应的指标。

光伏与微型燃气轮机混合微网能量管理研究

在分析光伏发电和微型燃气轮机动态模型及运行特性的基础上,研究了光伏与微型燃气轮机混合微网能量管理策略。基于光伏与负荷功率波动的频率特性,提出了变步长时间序列法预测光伏与负荷功率,控制微型燃气轮机输出。为了保证混合微网运行的可靠性和提高蓄电池的运行效率和工作寿命,提出了模块化的储能蓄电池管理模型。混合微网并网运行时,利用可控的微型燃气轮机平滑光伏功率波动,使混合微网成为一个可调度的功率源;孤岛运行时,储能蓄电池与微型燃气轮机共同补偿光伏与负荷功率的差额,实现微网的稳定运行。采用PSCAD/EMTDC和Matlab联合仿真,证明了本文提出的能量管理策略的正确性,同时可有效减小储能设备配置容量。

微型燃气轮机发电系统孤岛及并网运行的建模与控制策略

微型燃气轮机是目前世界上新能源利用的一个主要方向,特别是在微网中得到了广泛重视,其发电系统控制对于微网并网及孤岛的稳定运行至关重要。本文采用模块化建模方法,基于Matlab/Simulink建立了微型燃气轮机发电系统(MTGS)的机电一体化仿真模型,包括微型燃气轮机本体,永磁同步发电机、整流器和逆变器四个部分。并着重研究了MTGS系统孤岛及并网运行的相关控制策略,前者采用了输出电压控制以维持负荷输出电压,后者采用了PQ解耦的双闭环控制,并提出了输出电压解耦控制与电流滞环控制相结合的新型控制策略来调节MTGS的输出功率。仿真的结果表明该策略的可行性。

燃气轮机合成气燃烧室燃料气加湿实验研究

本文针对一种燃用合成气的40MW级燃气轮机燃烧室,进行了该型燃烧室的全压燃料气蒸汽加湿试验研究,得到了燃烧室在基本负荷下随加湿量变化污染物排放、燃烧室内动态压力、火焰筒壁面温度等重要参数的变化规律,分析了燃料气加湿对燃气轮机总体性能、污染物排放、火焰筒壁温及燃烧稳定性方面的影响,探讨了燃料气加湿对合成气燃烧中NO_x生成的机理性作用。研究表明燃料气加湿是降低燃用合成气的燃气轮机氮氧化物排放的有效方式。

碳中和背景下氢燃料燃气轮机技术现状及发展前景

利用新能源发电制取“绿氢”并存储,再以“绿氢”为燃料进行发电的燃氢电站可能成为碳中和时期电网中重要的灵活性电源之一。为此,综述氢燃料燃气轮机技术研究现状、主要燃气轮机厂商研究进展、目前该技术面临的问题及发展方向,介绍可再生能源制氢的燃氢电站示范项目情况,分析指出燃氢电厂在未来电源结构中将起到重要的储能调峰作用。针对燃氢电站的经济性进行初步分析,指出:随着可再生能源制氢成本的下降以及储氢、输氢技术的成熟,氢燃料燃气轮机技术逐渐开始实际应用;我国近10年内基于燃气轮机的调峰电站燃料还是以天然气为主,但是随着新能源发电成为电源结构中的绝对主力,氢燃料燃气轮机发电在实现碳中和前10~15年将得到快速发展。

简讯

等同采标ISO 18888:2017制定的国家标准GB/T 43318—2023《燃气轮机联合循环电站 热力性能试验》已于2023年11月27日发布,2024年6月1日起实施。该标准规定了燃气轮机联合循环电站热力性能试验的准备、执行、评价和报告的准则,规定了性能试验期间电站稳态条件下各参数的最大允许变化范围。为了使热力性能试验结果达到尽可能高的准确度,该标准规定了测量仪表的最大允许不确定度。

东方自控Ges9XXX型励磁系统现场升级故障分析

针对电厂(站)老旧励磁系统升级到东方自控Ges9XXX型过程中遇到的具体事故,开展了原因分析与故障排查,并通过试验验证了事故的过程。由此推导到其他电气设备在升级改造中可能遇到或出现的问题的解决思路和注意事项,为后续励磁、自动化等电气设备的升级改造提供了经验。

某型号燃气轮机水洗装置控制逻辑的设计及应用

由于压气机的叶片结垢会减少吸入压气机的空气流量,影响压气机的正常工作效率以及压气机的压缩比,使压气机从正常工作点向喘振边界线靠拢,并进入不稳定区域,更容易造成压气机的喘振。压气机的清洗能够有效清除叶片上的积垢,恢复机组的性能。针对某型号燃气轮机组设计一套水洗装置系统,并根据燃气轮机控制系的流程及要求,设计燃气轮机水洗装置的在线水洗及离线水洗过程,并根据水洗装置系统设计了一套自动水洗的控制逻辑,并通过电厂实际应用。最后,总结了在水洗过程中需要注意的一些问题。

国产50 MW重型燃机SFC起动及控制策略

介绍了首台全国产50 MW重型燃气轮机组的SFC起动控制回路、运行模式、起动及并网流程的设计思路。针对本机型在起动阶段的特殊工况,制定相应的SFC起动策略,给出包括转子初始位置检测、功率桥控制方式、转速及转矩调节器和励磁电流调节器等SFC关键技术的设计要点。通过真机验证表明,针对本型号燃机的SFC系统开发,能够实现对燃机各起动阶段的平稳控制,为后续类似项目实施提供了借鉴和参考。

注水对燃气轮机联合循环机组性能试验研究

为了对比研究某机组注水脱硝系统对燃机出力及热耗率等的影响,对某燃气轮机联合循环机组进行性能试验。试验共分3个试验工况:相同基础负荷注水前后性能试验及注水后机组最大出力工况,计算了不同工况下机组出力及热耗率,计算了注水脱硝系统投运后NOx减排量和增加的度电成本,最后分析了注水对机组运行的影响,试验结果表明注水能够提高燃气轮机出力,增加热耗,降低热效率,注水可以大幅降低燃气轮机NOx排放量。注水会增加度电成本,降低电厂经济性。

微型燃气轮机发电系统直流侧建模方法

为更方便、经济地研究微型燃气轮机的电特性,可采用斩波器来模拟微型燃气轮机发电系统直流侧的电特性,通过对微型燃气轮机的模型进行近似线性化和降阶处理,得到了其传递函数。根据实测数据,采用时变系统最小二乘法对传递函数的参数进行辨识,并将上述模型的输出信号作为斩波器的输入参考信号。将采用该模型得到的仿真结果与实测数据进行对比,验证了该建模方法的正确性和可行性。

PFBC-CC 燃机叶片试片腐蚀/磨蚀初步研究

介绍了ＰＦＢＣ－ＣＣ燃机叶片腐蚀／磨蚀试验装置的系统、主要部件、允许试验参数及其主要特点．累计４００多小时的热态试验表明该装置性能稳定，达到了设计要求．初步试验结果是：高、低温试验区均为腐蚀／磨蚀联合作用，高温试验区腐蚀为主，低温试验区磨蚀为主．

基于自适应人工鱼群算法的大型光伏电站燃气轮机组的优化配置

采用改进人工鱼群算法求解大型光伏电站中燃气轮机组的优化配置问题,通过建立光/燃互补发电系统优化配置模型,解决了光伏发电随机性、间歇性导致的难以控制、难以调度的问题,以光燃互补发电系统的售电收益和燃气轮机组的投资成本、运行和维护成本、环境成本、燃料成本为基础的目标函数,在充分考虑多种约束的条件下实现了燃气轮机组的容量优化配置,有效平抑了光伏发电功率的波动。并针对美国某100 MW光伏电站进行仿真验证,验证了该方法的正确性和有效性。

汽轮发电机轴系扭振固有频率的优化及其工程应用

分析了轴系结构参数的变化对扭振固有频率的影响，利用逐步线性化方法对轴系扭振频率进行优化。根据此优化方法合理地调整轴系结构参数，可以使轴系振动频率分布达到优化，从而获得最佳动力特性。最后，本文对某扭振特性不良的国产３００ＭＷ机组进行了轴系刚度直径敏感度计算及分析，并在此基础上用优化方法调整联轴节约的刚度，使扭振特性得以改善，提高了机组的稳定性。

轮南电站燃气轮发电机组运行方式的试验研究

通过对轮南电站燃气轮机甩负荷后机组转速动态飞升过程中的有关参数的分析,并分别对有差控制、无差控制、有差无差混合运行3种速度控制模式下机组所表现的动态特性进行了对比,根据燃气轮机机组本身特点和电站孤网运行现状,建议电站采用有差速度控制模式。

燃气轮机同步发电机励磁系统的最优与非线性控制

本文针对燃气轮机组本身技术高速发展与其主要系统控制方式相对滞后这一矛盾，将最优控制理论和非线性控制理论引入到燃气轮同步发电机的励磁控制系统中，特别考虑了作为原动机的燃气轮机的特性，提出了两种励磁控制策略：最优励磁控制和非线性励磁控制．通过分析与对比，并针对某一具体系统给出了非线性励磁控制器的详细设计，证明并特别指出该控制策略是可行和最佳的．

汽轮发电机轴系等效集中质量模型参数的确定方法

集中质量模型在轴系动力响应研究中被广泛采用。在机电耦合的扭振研究中,由于采用连续质量模型有困难,因此确定良好的集中质量模型更是必要的。本文提出一种主要针对扭振研究用的等效集中质量模型的确定方法。这种模型的频率和振型与实际轴系完全相同,它只需用实际轴系的两阶频率和振型来确定。

发电用微型燃气轮机转速直接模糊H_∞控制

介绍了微型燃气轮机发电系统的工作原理,给出一种基于燃机转子转速的模糊控制方案;针对发电用微型燃机,提出一种直接型模糊自适应H∞控制策略。方法对给定的干扰,抑制水平、燃机转速达到了理想的控制性能。仿真结果表明,直接模糊H∞控制对燃机转速控制系统达到全局稳定,具有很好的控制效果。