新能源电动农机一源多用创新供能赋能农网农机融合发展——基于全国536份调查问卷分析

随着我国“三电”技术的快速发展,新能源电动农机也如雨后春笋般迅速崛起,一源多用的提出是解决新能源电动农机季节性闲置、利用率低、无法与农村电网(以下简称农网)新型电力系统互动融合等问题的创新发展模式,具有用能清洁环保、数智化程度高、易于组网的现代化技术特征。针对新能源电动农机一源多用的关键技术、应用场景、实施路径和商业模式等存在问题与发展前景,面向农机、农业、电力和电网等相关从业人员开展网络问卷调研,从一源多用技术发展潜力和农网农机融合认知态势等视角,基于调研结果,研究了一源多用赋能农网农机融合的农机电能替代潜力、应用场景、综合效益等,分析了一源多用的实施路径和商业模式,提出了一源多用创新供能模式赋能农网农机融合的关键技术和扶持政策建议。结果表明,新能源电动农机一源多用发展模式具有较好经济效益和环保效益,发展前景被普遍看好,对落实双碳目标与乡村振兴战略具有积极意义。未来仍需开展新能源电动农机和电网融合互动关键技术协同攻关和应用研究,探索可持续且多方共赢的良性商业模式。

新型储能参与电力市场交易的技术经济可行域研究

新型储能是平抑源侧可再生能源发电波动和响应荷侧负荷动态变化的重要手段,是未来构建新型电力系统的重要支撑。在新型储能可作为独立储能参与电力市场的政策支持下,研究储能参与电力市场交易过程中的技术和经济可行范围(可行域),成为影响储能在电力系统中应用推广及其商业价值实现的关键问题。为此,首先建立新型储能参与电力市场的交易模型,梳理新型储能在电能量市场和调峰辅助服务市场下的经济计算方法;随后以交易功率为研究对象,刻画新型储能在电能量市场和辅助服务市场下的技术经济可行域,并研究充放电倍率、电价等因素对可行域的影响规律;最后,通过Matlab仿真验证所提方法,发现所提方法可有效提高新型储能交易在技术性和经济性方面的态势感知能力,为新型储能市场投资主体提供决策依据。

“三全育人”视域下新能源专业学生高质量就业路径探析

就业是民生之本、发展之基。高校毕业生就业是落实立德树人的重要环节,也是“三全育人”的重要内容,既关系到民生福祉,也关乎民族未来。文章基于国家能源转型和“双碳”战略背景,以“三全育人”理念指导思政和就业工作深度融合为主线,围绕高校新能源专业毕业生就业现实意义、就业现状和风险挑战等方面的内容进行深入探讨。在此基础上,以“形成全员参与格局”、“构建全过程服务体系”、“推进全方位就业指导”为指导思想,探析新能源专业学生高质量就业具体实现路径。

多能互补的综合能源微网多目标优化运行方法研究

综合能源系统在实现多种能源的综合利用,提高新能源利用率和减少碳排放等方面具有重要意义,是近年来诸多学者重点研究的领域之一。但是,目前对综合能源系统优化运行的研究较为局限,设备和模型种类较少,优化运行的目标函数单一。针对这些问题,提出了多能互补的综合能源微网多目标优化运行方法。首先,建立了运行成本、碳排放量和一次能源消耗的优化目标函数和系统的约束条件。其次,对比了传统分供系统与综合能源系统的运行成本,分析了电价改变对综合能源系统的影响,基于权重分析法对综合能源系统进行了多目标运行优化。通过算例分析表明,所构建的综合能源系统可以有效运行,相较分供系统成本可节省13.47%以上的成本,电价变动对该综合能源系统中设备的运行有较大影响,优化后的权重比可以显著平衡各个目标函数。

基于动态碳排放因子的分布式能源系统碳管理模型

分布式能源系统具有清洁、低碳、能量利用高效等多种优势,是缓解能源危机和温室效应的有效手段,然而大部分可再生能源具有波动性、间歇性等特性,也为其碳排放精细核算带来了挑战。为提高现有碳核算方法的时空精细度和促进碳排放的系统管理,开展“碳视角”的研究。首先考虑可再生能源波动性对发电机组碳排放强度的影响,设计了表征发电机组不同时隙碳排放强度的动态碳排放因子;其次将动态碳排放因子嵌入到优化模型中,构建了分布式能源系统两阶段实时优化模型;最后提出含碳预测、碳优化与核算、碳交易的三阶段碳管理模型。结果表明:机组负荷强度波动性越大,使用动态碳排放因子核算相较于静态碳排放因子的准确性越高;运行调度中两阶段实时优化算法可使碳排放量显著下降;通过三阶段碳管理模型可使经济成本和环境成本显著降低,有助于微观层面的碳排放精细管理,实现自下而上的碳管理。

基于Logistic混沌的电力线载波频谱分组量子加密算法

针对当前算法对电力线载波频谱进行分组量子加密时,存在加密效果差、加密的雪崩效应性能低以及安全性能差的问题,提出了基于Logistic混沌的电力线载波频谱分组量子加密算法.通过电力线载波频谱参数分析构建Logistic混沌模型,以此为基础迭代求解量子加密密钥,并在量子极化的原则下分配密钥,在信道中生成可分配的筛选密钥,并利用POVM算法分配密钥,实现电力线载波频谱的分组量子加密.实验结果表明,所提算法的加密效果更好、加密的雪崩效应性能更高以及安全性能更好.

高参数垃圾电站锅炉防腐涂层体系的设计策略与评价

随着国家“双碳”战略目标的提出,垃圾发电成为城市垃圾处理的主流方式。针对高参数垃圾电站锅炉管道腐蚀减薄到一定程度时,造成泄漏甚至爆管的严重安全问题,本文在简介了高参数对锅炉腐蚀影响规律的基础上,评述了高参数条件下管道的基材特性及主流涂层防护技术,重点论述了Inconel堆焊、感应熔焊、HVOF等技术及性能。因为涂层系统设计主要是对管道基体和涂层材料与工艺进行选配,同时匹配参数也是对涂层系统的主要评价指标,所以本文对热膨胀系数、导热系数、结合强度、孔隙率、服役寿命以及经济性等参数进行了系统评价,并阐述了涂层结构设计策略,包括防腐涂层的厚度设计、涂层结构设计、涂层材料组分设计等内容。根据涂层防护技术现存的主要问题,提出粉末合成设计-涂层结构设计-服役性能评价一体化研究的重要性;针对目前主要的材料体系设计比较集中于高Cr含量的FeCr系和NiCr系合金的现状,指出应开发以NiCr基辅以W、Mo等元素涂层材料,使其兼具优异的耐腐蚀和抗磨损的综合性能。最后对涂层防护技术的发展前景进行展望。

考虑耦合作用的电网业务组合投资优化

电网业务正处于传统业务向新兴业务变革的关键时期,由于电网业务发展的多样性,应考虑业务的相互影响,准确量化业务投资价值。分析业务间耦合作用,构建业务耦合作用评价体系,并通过Choquet模糊积分量化了电网业务耦合程度,构建适应未来发展新环境的电网业务投资价值评价体系,构建了考虑耦合作用的电网业务组合投资优化模型。在算例中,包含综合能源业务、储能业务、电动汽车业务的组合投资价值最高,为2.024,其中,业务基础投资价值为1.870,耦合投资价值为0.154。通过算例分析验证了考虑电网业务耦合作用的必要性与投资优化模型的适用性,支撑电网公司制定电网业务组合投资决策。

淀粉类餐厨垃圾化学转化制备高值化学品

餐厨垃圾是城市垃圾的主要组成部分,同时具有危害性与资源性双重属性。工业化餐厨垃圾处理方法主要以填埋、焚烧发电和厌氧发酵为主,高值化利用方法和技术仍然欠缺,严重制约了餐厨垃圾的资源化发展。本工作首先介绍了淀粉类餐厨垃圾的特性、现有处理技术及预处理方法,并对当前技术手段的优劣进行阐述。最后,介绍了淀粉类餐厨垃圾制备葡萄糖、5-羟甲基糠醛、乙酰丙酸(酯)、γ-戊内酯和乳酸(酯)等高附加值化学品的方法和反应机理,归纳并总结了化学法催化淀粉类餐厨垃圾转化制备高附加值化学品依旧存在的问题与不足。尽管如此,化学转化法是实现淀粉类餐厨垃圾绿色、资源化利用的有效手段之一。

基于改进BP神经网络的河北省碳排放预测

“双碳”目标背景下,针对河北省高碳经济发展模式难以改变、以往预测模型难以满足现实需求等问题。论文根据统计年鉴数据,研究河北省能源消费趋势和分行业碳排放特征,并借助脱钩指数探究河北省碳排放动态变化趋势,选取IPCC二氧化碳排放的计算方法,基于6项碳排放量影响因素建立遗传算法(GA)优化BP神经网络的河北省碳排放模型,对河北省2021—2030年碳排放量进行仿真预测。结果显示:河北省能源效率低于全国水平,河北省工业碳排放量最高;河北省的经济增长与碳排放之间主要呈弱脱钩态势;GA-BP模型预测结果比BP模型更加稳定,误差较小,更适合用于碳排放量的预测。预测结果显示,河北省未来碳排放量呈缓慢增长趋势,以期为政府决策提供理论依据,助力河北省“双碳”目标的实现。

管理者超额积极情绪对企业风险承担的影响研究

选取我国2010-2020年A股非金融上市公司年报作为研究样本,构建管理者超额积极情绪指标,研究管理者超额积极情绪对企业风险承担的影响以及相应的影响机制,并探究股权激励在其中的调节作用。实证研究表明,管理者超额积极情绪能促进企业风险承担;股权激励在其中起到正向调节作用,会促进管理者超额积极情绪对企业风险承担的正向影响。作用机制检验表明,管理者超额积极情绪主要通过增加债务融资和减少融资约束程度促进企业风险承担。进一步分析表明,管理者超额积极情绪对企业风险承担的促进作用在非国有企业、高机构投资者持股比例显著。

考虑迟延的风电场模型预测尾流优化控制

降低风电场出力波动性有利于促进电网友好运行,而尾流优化控制是降低整场出力波动的重要措施。现有尾流优化控制大都基于稳态模型,却忽略尾流动态迟延特性。但尾流迟延在风速不确定性基础上会进一步增加风电场出力的波动性。为此,该文基于稳态尾流模型辅以迟延计算,构建风电场准稳态尾流模型以同时兼顾尾流干涉作用与动态迟延特性。在此基础上,提出一种考虑迟延的模型预测平稳控制方法(predictive control considering delay,MPC-D),以指令跟踪与功率波动最小为目标协调各机组出力。最后,在WFSim上构建含33台机组的风电场仿真模型,并基于此分析尾流迟延对风电机组以及整场运行性能影响。结果表明,所建准稳态尾流模型能同时模拟尾流速度损失、机组功率迟延和整场功率阶梯变化等特性。并且由MPC-D所得整场出力较基于稳态模型的控制方法平均相对误差、均方根误差以及滑动均方根误差均得到改善,同时能防止机组桨距角频繁动作。

考虑时空相关性的风电机组风速清洗方法

为获得完整可靠的风速数据,提出一种考虑时空相关性的风电机组机舱风速清洗方法。利用图卷积神经网络(GCN)提取风速的空间相关信息、利用双向长短期记忆神经网络(Bi-LSTM)提取时间相关信息,建立GCN-LSTM模型重构各机组风速序列,实现对异常风速数据的识别和清洗。分析风速的时空特性及其对模型清洗精度的影响,确定最优时间尺度和机组节点数量2个重要的建模参数;以中国4个不同地形风电场为例对GCN-LSTM模型进行验证,结果表明考虑时空相关性可有效提高风速清洗精度,风速的时空相关性越高风速清洗误差越小,且该模型在不同地形风电场的风速清洗中表现出良好的鲁棒性。

氧化铝耐火材料制备中热应力有限元分析

氧化铝耐火材料在制备过程中所产生的裂纹等轻微损伤,是潜在的安全风险。为提高材料的使用性能,研究了在烧成过程中模型尺寸、热处理温度、升温速率、降温速率以及气孔率等因素对氧化铝耐火材料裂纹产生的影响。结果表明:在模型尺寸增大时,对应的最大热应力值也随之增大,产生裂纹的风险也越大;最大热应力峰值出现在1200~1600℃温度区间内;只改变1000~1350℃温度区间内的升温速率时,升温速率越大对应的最大热应力值越大;窑炉从1600℃降到室温时,降温初期最大热应力值迅速增大,且降温速率越大对应的最大热应力值越大;对于气孔率分别为5%、7%和10%的氧化铝砖坯,在相同的烧成条件下,气孔率10%砖坯的最大热应力值于1200℃、1300℃、1400℃及1500℃均最小,因此气孔率为10%比5%和7%更有利于降低烧成过程中裂纹产生的风险。

煤电机组耦合储热系统的灵活性调峰特性研究及其性能评价

“双碳目标”背景下,煤电机组将长期作为主力调峰电源,保障电网安全稳定。储热是提升煤电机组灵活性的重要手段,但煤电耦合储热系统的运行特性尚不明确,不同储热技术与煤电机组耦合适应性亟待研究。为此,该文构建600 MW煤电-90 MW显热/潜热/热化学储热3种耦合系统,详细考察系统储/释热过程调峰能力及热力学性能,并基于优劣解距离法(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)综合评价,明确最优耦合方案。研究发现,储热过程,Ca(OH)_(2)/CaO热化学储热的调峰容量、调峰深度及?效率均优于热水及熔融盐储热,而释热过程熔融盐储热性能最优;通过TOPSIS综合评价法确定热储热方案均为抽取主蒸汽作为热源,最佳释热方案均为以#2高加进水为冷源,同时确定煤电耦合熔融盐储热为最佳系统耦合方案。相关研究结论可为构建煤电耦合储热调峰系统提供一定的理论和数据支撑。

气孔结构参数对氧化镁耐火材料热冲击过程的影响

以氧化镁耐火材料为对象,研究了耐火材料热冲击过程中气孔结构参数对其温度分布以及热应力分布的影响。基于热弹性理论和有限元方法,建立了二维热冲击有限元模型和不同气孔模型,分析了耐火材料的损毁机理。数值模拟实验结果表明,耐火材料在热冲击过程下不断受到热应力的作用,最大热应力会在热冲击初始阶段产生,材料的危险部位位于靠近材料上表面的气孔边缘处。在其他条件不变时,随着温度的升高,氧化镁耐火材料受到的热应力增大;热应力随着材料的气孔率增大而减小;热应力随气孔位置与耐火材料表面距离的减小而增大。该研究结果可为耐火材料的设计和热处理设备运行参数控制提供依据。

基于燃煤锅炉热力系统建模的受热面传热特性

燃煤发电机组在当前能源利用现状下负荷多变,火电锅炉的在线监测与运行评估精度需求日益增加。为获取高精度机组运行参数,拓宽适宜煤种的选择方法,基于试验数据利用Ebsilon16.4仿真软件构建了燃煤锅炉的热力系统模型。针对煤种煤质计算了各换热部件的热量变化情况,分析了一次风温对热力系统计算的影响。结果表明,在实际工程数据下,采用模拟方式获取锅炉受热面数据更准确与便捷。模拟结果中,位于炉膛中心的换热器如屏式过热器、高温再热器等换热占比较大,因此煤质对其影响较大;一次风温通过影响烟气温度,间接改变换热器的吸热,位于烟道尾部竖井的省煤器、低温再热器等换热占比较小,因此煤质对其影响较小。同时,模型的参数设置及模拟结论可为超临界燃煤机组的深度调峰、锅炉数据的高效获取提供参考。

基于平衡分布自适应迁移学习的多风电机组运行状态监测方法

风电机组状态的准确监测对风电机组安全稳定运行和经济效益提升至关重要。但是,受不同风电机组运行数据分布差异的影响,现有状态监测方法在多风电机组应用场景下存在精度和效率难以兼顾的问题,而平衡分布自适应迁移学习(BDA)可以拉近数据距离,同化数据分布。因此,文章提出了一种基于BDA的多风电机组状态监测方法。首先,基于Copula熵的互信息法挖掘风电机组运行状态关键影响参量;然后,构建基于门控循环单元模型(GRU)和序贯概率比检验(SPRT)方法的单风电机组状态监测模型;最后,构建基于BDA的多风电机组运行数据分布同化模型,并用于多风电机组运行状态监测。算例结果表明,所提方法可以有效节省建模成本和计算成本,能够在保障多风电机组运行状态监测精度的前提下,显著提升监测效率。

PES/改性UiO⁃66复合膜的制备及其重金属离子分离性能研究

制备了锆1,4⁃羧基苯(UiO⁃66)系列金属有机骨架(MOF)材料,对比了不同MOF材料对重金属离子的吸附性能,并制备了聚醚砜/聚醚酰亚胺/改性MOF(PES/PEI/MOF)复合膜,对比了MOF添加量对膜重金属离子吸附和渗透性能的影响。结果表明,在UiO⁃66系列MOF材料中,UiO⁃66⁃NH2对重金属离子的吸附性能最好;在其负载量为15%(质量分数,下同)时,复合膜对重金属离子的截留性能最好。

添加剂提高宽带隙钙钛矿太阳电池的性能

该文研究聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)对宽带隙钙钛矿薄膜及电池的影响。研究发现PSS添加剂可改善宽带隙钙钛矿薄膜的形貌,提升结晶度并减少缺陷态密度,这有利于抑制混合卤素宽带隙钙钛矿薄膜的相分离问题。J-V测试结果表明钝化后的宽带隙钙钛矿太阳电池性能得到明显提升。在掺有PSS的宽带隙钙钛矿太阳电池中,开路电压最高可达1.23 V,效率最高可达20.54%,并且相分离被抑制后的封装钙钛矿太阳电池稳定性显著改善,在一个太阳连续光照500 h后,电池效率仍可保持在初始效率的81.9%(氮气环境,温度40℃)。