电力系统强迫振荡源定位的时-频域耗散能量流方法

准确定位强迫振荡源对电力系统的安全稳定运行意义重大。然而,由于强迫振荡模式的可观性和振荡时变特征,传统方法难以从多通道量测信息中有效提取振荡分量,从而降低了基于耗散能量流的强迫振荡源定位方法的定位精度。为此,提出了一种基于耗散能量流的电力系统强迫振荡源时-频域定位方法。首先,根据节点各量测通道间信息相关性,利用同步压缩短时傅里叶变换处理节点多通道量测信息,构建节点统一时-频系数矩阵;然后,根据强迫振荡分量的能量特性,利用时-频域能量筛选并同步提取时-频系数矩阵中的时-频域强迫振荡分量;进一步,根据测量信息的时-频域特性,在传统时域强迫振荡耗散能量流计算模型的基础上推导出基于同步压缩短时傅里叶变换的时-频域耗散能量流计算模型,并根据系统强迫振荡期间的时-频域耗散能量流能量特性定位强迫振荡源;最后,将所提方法应用于WECC 179节点测试系统、WECC 240节点测试系统的仿真振荡场景以及美国New England的实际振荡事件,所得结果表明所提时-频域定位方法可快速、精准定位强迫振荡源。

考虑煤气调度的钢铁园区能量流-物质流协同优化方法

为促进钢铁行业绿色低碳转型,提出一种钢铁园区能量流-物质流协同优化调度方法,充分挖掘生产系统与能源系统协同优化潜力。通过分析园区高炉、转炉、电炉工序的时序特性与物料关系,建立面向生产系统的物质流模型。考虑各生产工序的能耗特性和煤气产耗情况,建立计及煤气调度的能量流-物质流耦合模型。基于上述模型,以系统运行成本最小化和最低碳排为目标,对钢铁园区能量流-物质流进行协同优化调度,得到高炉、转炉、电炉生产设备的最优生产策略以及电力、煤气、焦炭能源的最佳调度结果。以山西某钢铁园区为算例对所提方法进行验证,结果表明,在满足钢铁园区生产计划要求的前提下,所提方法通过物质流与能量流的协同调控可使钢铁园区的日碳排放量降低9.56%,系统总成本降低6.12%。

钢铁企业能量流模型化研究

钢铁企业各种能源的生产、转换和使用直至废气排放的过程构成了钢铁企业的能量流动过程。针对能量流动过程,构造了从一次能源到二次能源产品的生产、转换和使用过程直至废气排放的能量流图;基于能量流图,建立了钢铁企业能量流模型,分析了钢铁生产过程中各种能量流的变化对企业能耗的影响。

基于能量流分析的新能源地下铲运机能耗优化研究

能量流分析是一种分析车辆能量消耗的重要手段,是车辆能耗优化的基础。新能源电池地下铲运机是新型地下矿用设备,对其能量流动与各部件能耗效率研究较少。探究其井下作业的能量损耗是延长其续航时间的研究重点。首次将能量流分析方法应用于新能源铲运机的能耗分析,建立了能量流模型,根据电池温度与铲运机工况设计试验分组并进行工况测试,采集测试数据并基于能量流分析方法对测试结果进行研究。结果表明,新能源铲运机较大的能量损失集中于牵引系统与电池系统。其中驾驶员不适应电驱动操作造成的无效操作与牵引系统控制策略不完善,是导致牵引系统的高能耗的主要因素;电池系统快速充电造成的积温会影响铲运机的能量分配,降低其续航时间。通过对牵引系统与电池系统的优化,实现了新能源铲运机的能耗降低13%。研究结果表明,对新能源铲运机进行能量流分析能够直观了解其能量流动与能耗情况,有助于发现高能耗问题并提出优化方向,从而降低能耗,改善能量利用效率,延长续航时间。

基于能量流分析的低温能耗研究

为研究低温环境下导致电耗恶化的主要因素,文章通过整车能量流分析方法,测试了常温(23℃)和低温(-7℃)环境下中国乘用车行驶工况(CLTC-P)各个部件能量消耗。测试结果表明,低温和常温的主要能耗差异部件为电驱、压缩机、低压风扇、鼓风机、水泵等。其中压缩机和电驱消耗增加占比较大,所以重点剖析低温电驱恶化的原因,理论分析电驱低温能耗恶化的原因为低温底盘阻力恶化、低温电驱润滑油粘度增加、电机效率恶化等。为了验证润滑油温对电驱电耗的影响,通过电驱水泵流量控制电驱油温,在不同油温下进行低温CLTC-P工况电耗测试。为了验证低温电驱余热通热泵系统和自加热电驱油温这两个方案的能耗差异,实验过程中同时记录电驱电耗和压缩机电耗以及电驱油温,实验结果表明电驱余热自加热油温总电耗更优。

钢铁企业物质流与能量流及其相互关系

把大型钢铁企业的生产系统分解为相互关联的物质流动和能量流动过程两部分.针对其中的物质流动过程,构造从天然铁矿石(或废钢)到钢铁产品生产过程的物质流图,并建立含铁物料流动过程的铁流模型;针对能量流动过程,构造从一次能源到二次能源产品的生产、转换和使用直至废气排放的能量流图,并建立钢铁企业能量流模型;考虑物质流和能量流的相互关联和制约,建立两者的耦合模型.基于模型,讨论了钢铁生产过程中物质流变化、能量流变化及其相互作用对企业能耗及资源效率、能源效率的影响,指出了提高资源效率、能源效率的努力方向.

基于能量流方法的纯电动汽车低温续驶里程提升研究

以某带热泵系统的微小型纯电动乘用车为对象,开展低温CLTC-P循环工况下的续驶里程测试,通过综合研究测试数据并分解整车能量流,探讨提升续驶里程的潜在方向。基于AMESim平台建立包含热管理系统的整车动力经济性模型,经校准后仿真对比不同优化方案,制定组合优化方案。试验验证结果显示,组合优化方案可将低温续驶里程提升12.6%,其中热管理系统优化方案的贡献显著优于整车阻力优化方案和控制策略优化方案。为提升纯电动乘用车低温环境下的续驶里程提供参考思路和方法。

电-气互联综合能源系统多时段暂态能量流仿真

考虑到气网的慢动态特性,研究了电-气互联综合能源系统的多时段暂态能量流仿真,其中电网采用稳态潮流模型,气网采用暂态能量流模型。运用隐式有限差分法将天然气系统暂态能量流方程转化为非线性代数方程组,然后用牛顿法求解以非线性代数方程组描述的综合能源系统的多时段暂态能量流方程。同时,计及了电力系统与天然气系统2个层面的耦合,即燃气轮机与电转气(P2G)技术。最后,基于修改的IEEE 24节点电力系统和比利时20节点天然气系统,计算其多时段暂态能量流。仿真结果表明,在短时间尺度研究中,天然气系统的稳态模型与暂态模型的计算结果存在显著差异。除此之外,还定量评估了P2G对风电消纳的积极影响。

木材采运系统物质流与能量流模式的分析

在木材采运系统中,物质流可分为木质流、生物质流、养分流、土壤流和水分流,能量流推动物质流的流动和转换。用输入、排放、输出3股物质流组成的木质流图,反映出木材采运系统各工序内部和工序之间的物质流动,可分析系统的立木资源效率和环境负荷。采用输入、输出、加入、损失、回收他用5股能量流组成的能量流图,反映出系统各工序内部和工序之间的能量流动,可用于分析单位能耗和能量效率。对原木采集生产过程进行分析,得出采集系统中各物质流之间的相互关系以及物质流与能量流的耦合关系。

声振系统中高频能量流分析法研究进展

能量流分析法是预测声振系统中高频动力响应的一种有效手段,该方法引入的假设条件较少,并可基于声振系统的几何模型计算随空间变化的稳态动力响应,在应用上具有很大的优点。首先回顾了不同结构件(包括杆、梁、板及复合结构)各种波场的能量微分方程及其理论基础的发展过程,然后,针对不同类型的声振系统耦合形式,包括结构/结构耦合,结构/流体耦合及其它耦合情况,说明了基于能量流分析的耦合问题处理方法的发展,最后,说明了计算随机激励下声振系统响应的随机能量流分析法的相关研究,以及其与经典统计能量分析法间理论关系研究的进展情况。

基于能量流的纯电动车节能降碳技术研究与应用

文章针对S项目续航不达标问题,设计了其能量流测试方案,通过构建基于能量流理论指导的整车能耗区域分析智能诊断系统,解决了能耗控制研究初期整车能量消耗分布情况难以界定的问题。基于CLTC工况,立足于整车能耗降低、成本管控强化、用户体验改善等多个优化目标,构建了用于汽车整车能耗控制的多目标协同仿真平台;建立了电动车能耗评价模型及理论回收算法,首次提出能量回收最佳回收率概念,基于整车风阻重量优化、传动效率提升,对回收策略及加速踏板map进行优化,获取整车最佳回收率;建立适用于企业纯电动及混动汽车降阻提效工具包;建立了一套具有企业特色的节能降耗技术研究与应用的流程体系。测试结果表明,该车续航提升40 km以上,电耗降低约0.5 kWh/100 km,并将此工具包应用于其他EV平台,预计节约成本约10亿/年。

基于能量流的混动车型能效优化方法研究

针对混动车型,文章通过对不同混动构型的不同工作模式能量流进行分析,发现其能量从能量源传递到车轮的完整路径可归纳为5种基本形式。首先,基于此建立整车能量流评价标准,以及能量流的能耗理论计算模型;其次,结合不同混动车型WLTC工况CS模式能耗试验,完成不同混动车型能效水平对比,并对能耗理论计算模型进行验证;最后,基于串联构型的能量流理论模型完成不同因素对整车综合效率的敏感度分析,给出混动效率提升的关键路径和优化建议。

重型纯电动商用车能量流分析

为提高重型纯电动商用车各部件运行效率,降低能量消耗,进行重型商用车瞬态循环,速度分别为80、60、40 km/h等速,4种工况下转毂台架能量流测试试验。结果表明:4种工况下电池包充放电效率为92%~95%,电池包工作稳定且效率较高;微控制器工作效率为94%~98%,电机输出效率为91%~96%,电机能量回收效率约为94.37%,电机运行正常;直流电压转换器转化效率均在85%以上,处于较高水平;油泵在静置状态下的能耗较大,为0.39 kW,其余附件能耗正常。可采用减少油泵压力、优化系统结构、减少油管阻力等措施对油泵进行优化。

蓄电池SOC平衡值对汽车能量流的影响研究

蓄电池SOC平衡值是为了维持整车电平衡,而用软件设定蓄电池SOC阈值,蓄电池SOC平衡值是控制发电机对蓄电池充电以及蓄电池放电的重要条件。对于SOC小于平衡值、SOC等于平衡值和SOC大于平衡值3种不同蓄电池状态的车辆进行WLTC试验,研究蓄电池SOC平衡值对车辆能量流的影响,特别是对车辆智能启停系统、能量回收系统的影响。研究表明:优化蓄电池SOC平衡值以及提高蓄电池的容量、峰值电流和电压以及发电机效率等措施,均可进一步优化车辆的能量管理,降低燃油车油耗。

钢铁制造流程的能量流行为和能量流网络问题

为应对全球气候变化,钢铁工业在下一步技术转型中,应高度重视钢铁制造流程的能量流和能量流网络问题。本文从充分发挥钢厂三个功能的视角,阐述了钢铁制造流程中铁素物质流和碳素能量流的行为规律,提出了应注重与铁素物质流相关的碳素能量流的输入/输出特点和能量流网络构建以及相应的信息化集成调控的观点,剖析了钢铁工业节能减排的潜力,指出了提高钢厂综合竞争力和多方位服务于可持续发展的可能性,探讨了相关理论的建立、技术开发和工程化实施的策略等。

焦化能量流和能量流网络解析及重构

叙述了焦化能量流、能量流网络的发展历程,分析以蒸汽为传热介质和导热油为传热介质的2种能量流、能量流网络在热量利用效率方面存在的巨大差距及原因,指明利用导热油做为传热介质重构焦化能量流网络的效率优势,重点介绍利用导热油回收上升管焦炉荒煤气余热,形成“卡诺循环”高效传热网络并与粗苯、蒸氨等工艺用能耦合集成重构,构建新的运行模式。该系统的闭环、安全、稳定、有序运行,实现了焦化工艺用能的余热化、低碳化、工艺过程高效化。

焦化能量流、能量流网络解析及重构

回顾了焦化能量流、能量流网络的发展历程,分析了以蒸汽为传热介质的能量流、能量流网络与以导热油为传热介质的能量流、能量流网络在热量利用效率方面存在的巨大差距及原因,指明了利用导热油做为传热介质重构焦化能量流网络的效率优势,重点介绍了利用导热油回收上升管焦炉荒煤气余热,形成“卡诺循环”高效传热网络并与粗苯、蒸氨等工艺用能耦合集成重构,形成新的运行模式。该系统的闭环、安全、稳定、有序运行,实现了焦化工艺用能的余热化、低碳化,工艺过程高效化,产生了显著的流程减碳效果、环境效益和企业经济效益。

电–气混联综合能源系统概率能量流分析

由电力系统(electric power systems,EPS)、天然气系统(natural-gas systems,NGS)之间的耦合与互联构成的综合能源系统(integrated energy systems,IES),对于构建经济、环保、高效的能源系统至关重要。同时,由于IES中大量的不确定因素,有必要将不确定建模技术应用于IES分析。该文将广泛应用于EPS的概率潮流的概念推广到IES的概率能量流分析中,计及了EPS、NGS之间3方面的耦合:1)燃气轮机组;2)电力驱动加压站;3)能源集线器。在IES稳态能量流的基础上,考虑了电、气、热负荷以及风电场出力的不确定性,并采用蒙特卡罗模拟法求解IES概率能量流。算例分析表明,NGS(或EPS)中不确定性因素会对EPS(或NGS)的概率能量流产生影响;同时NGS能量流方程线性化精度明显低于EPS。

利用暂态能量流的次同步强迫振荡扰动源定位及阻尼评估

近年来,随着大量电力电子装置接入电网,次同步振荡越发复杂,难以准确判断振荡的主要诱发因素或元件。应用暂态能量流进行次同步强迫振荡扰动源定位及阻尼评估。提出了次同步振荡分析中暂态能量流的计算方法,将元件端口瞬时电压、电流从abc坐标系转换到xy坐标系计算暂态能量流。然后在汽轮发电机组多质量块详细模型下推导了能量流的组成,包括暂态能量和阻尼消耗的能量,说明了次同步振荡中暂态能量流和阻尼的关系,若元件吸收能量,则具有正阻尼。次同步强迫振荡中扰动源不断发出能量,通过计算网络中的振荡能量流和能流功率,即可定位扰动源。在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件下搭建了不同算例进行仿真研究,结果验证了所述方法的有效性。

钢铁企业物质流、能量流及其对CO2排放的影响

将复杂的大型钢铁企业的生产系统分解为相互关联的物质流动和能量流动过程两部分.针对其中的物质流动过程,构造工序物质流图,并建立物质流模型;针对能量流动过程,构造工序能量流图,并建立能量流模型;在分析钢铁企业CO2排放影响因素的基础上,建立了吨钢CO2排放量的计算模型及物质流、能量流对CO2排放的影响模型,分析了钢铁生产过程中各种物质流、能量流的变化对CO2排放的影响;将模型应用于具体企业,通过对比分析,指出了我国钢铁企业CO2减排的努力方向:①增加各生产工序的外加物质流,减少各生产工序的排放物质流和循环物质流;②降低转炉铁钢比;③提高电炉钢比;④提高自发电的比例和发电水平,发展"只买煤、不买电"能源结构模式;⑤加强余热、余能的回收利用水平.