含风光出力随机性的独立微电网二次频率控制

针对风、光发电随机性的问题,提出一种考虑新能源减载参与二次调频的模型预测控制方法。建立包含随机功率扰动的扩展状态矩阵,采用卡尔曼滤波估算随机未知扰动;依据风、光最大可用功率,建立实时变约束,避免机组功率越限;设置合理的权重系数,优先风、光发电出力参与二次调频;通过求解变约束二次规划问题,获得各个机组的优化调频功率。最后,建立含多个光伏、风电的微电网模型,在不同场景下与常规二次调频方法进行对比仿真。仿真结果表明,所提方法能提高系统频率恢复速度,减小系统频率波动,尤其在风、光发电剧烈波动场景下。

脑梗死患者颈动脉斑块形成的危险因素分析

目的探究脑梗死患者颈动脉斑块形成的相关危险因素。方法入组2021-09—2023-09于河南科技大学第一附属医院住院治疗的脑梗死患者287例,按照颈动脉超声结果分为有斑块组和无斑块组,采用单因素分析和多因素Logistic回归分析明确脑梗死患者颈动脉斑块形成的影响因素和危险因素。结果单因素分析显示,年龄、性别、高血压、糖尿病、吸烟、血同型半胱氨酸(Hcy)水平增高是脑梗死患者颈动脉斑块形成的影响因素(P<0.05),男性更好发,且年龄越大,斑块检出率越高;多因素Logistic回归分析显示,血Hcy水平增高是其独立危险因素(OR=2.715,P<0.001)。结论血Hcy水平增高是脑梗死患者颈动脉斑块形成的独立危险因素。

航机CMC热端部件用热喷涂涂层的机遇与挑战

随着航空发动机涡轮前燃气入口温度的不断攀升,陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composite, CMC)以其轻质、高强、抗氧化、对裂纹不敏感、耐温性能优异等特点,成为新一代航空发动机高温部件的首选基体材料。但CMC存在抗高温水氧侵蚀性能不足等问题,发动机CMC热端部件用热喷涂涂层成为亟待解决的技术瓶颈。本文结合国外航空发动机热端部件选材方案的更迭及工程应用实例,分析了发动机热端部件采用高温合金+气膜冷却+热障涂层方案的技术局限性,明确了CMC+适量气膜冷却+环境障碍涂层方案的技术优势;综述了CMC用热与环境障碍涂层(Thermal and Environmental Barrier Coatings, TEBCs)和环境障碍可磨耗封严涂层(Environmental Barrier Coatings-Abradable Sealing Coatings, EBCs-ASCs)的研究进展、应用情况以及近些年国内外学者的研究成果;辨析了面向更高温燃气来流时热喷涂环境障碍涂层面临的机遇与挑战,为后续TEBCs的组分和结构设计以及制备明确了方向,并对今后研究工作的重点进行了展望。

超临界CO_(2)作用下无烟煤孔隙结构演化时间效应规律

CO_(2)地质封存技术是实现减排和废弃矿井资源再利用的有效技术之一,但煤层孔隙结构在CO_(2)注入后的变化具有时间效应,其演化规律将直接影响CO_(2)地质封存潜力。为了探索作用时间增加后煤层孔隙结构变化的真实情况,提高CO_(2)地质封存量计算精度,通过对重庆市南桐矿区无烟煤进行超临界CO_(2)吸附实验、低温氮气吸附实验、X射线衍射测试、核磁共振测试、扫描电镜测试等实验,研究了不同超临界CO_(2)作用时间对该区域内煤样孔隙结构的演化规律。研究结果表明:①超临界CO_(2)作用后煤样孔隙度的变化主要发生在7 d内,处理7 d后煤样孔隙度增加了3.20%,7~14 d内煤样孔隙度仅增加了0.05%;②随作用时间增加,煤样孔隙的比表面积增加但变化量逐渐减小,7 d内日均增长19.74%~24.50%,7~14 d内日均增长2.37%~4.60%,其变化规律近似呈对数函数关系;③超临界CO_(2)与煤产生的化学反应引起矿物质的溶解,增大了煤体的表面粗糙度,表征煤样粗糙度的分形维数随着作用时间的增加持续增大;④超临界CO_(2)作用后能有效改变煤样的孔隙度及表面形貌,为CO_(2)吸附提供了更多吸附点位,超临界CO_(2)对孔隙结构的改造效果在7 d内比较明显。结论认为,超临界CO_(2)作用下无烟煤孔隙结构的变化随作用时间增加最终会趋于稳定,研究结果可为无烟煤储层CO_(2)地质封存潜力评价提供理论指导。

自修复混凝土触发机制设计方法综述

在过去的20年里,自修复技术作为一种提高混凝土材料耐久性和结构韧性的新方法,一经提出就引起了学术界和工程界的广泛关注。通过在混凝土搅拌阶段加入封装的修复单元来实现开裂混凝土的自主修复被证明是一种有效的实施方案。在自修复混凝土的研究中,自修复单元及其触发机制的设计是决定自修复单元工作性能及混凝土整体修复效率的重要因素。本文从被动触发和主动触发两个方面综述了现有自修复混凝土的主要触发机制及相应的修复机理;在解释了每种触发机制的基本概念和优缺点后,对各类自修复触发机制的技术特点和适用范围进行了比较和分析,为合理选择适用的自修复触发机制提供参考;最后,为了规范各种触发机制的评估标准,进而推动自修复技术在混凝土中的实际应用,还从触发效率、应用目的、限制条件三个方面对现有各种触发机制进行了系统评估。

基于电压跌落安全需求的直流微电网多端协同支撑技术

量化直流电压稳定判据,在多端换流器协同下完成暂态电压支撑是直流微电网稳定运行的关键。根据直流微电网运行特性,分析功率波动、直流故障下系统运行点变化轨迹,获得系统具备暂态恢复能力下的直流电压跌落安全区间。基于直流微电网须遵循的等电量原则,根据电压跌落安全区间,计算系统允许放电电量,从而得到直流微电网量化稳定判据。在此基础上,利用交流主网、蓄电池、风机侧换流器的控制潜力,提出直流微电网的多端协同支撑技术,通过释放附加电量满足直流微电网在不同扰动下差异化的电压跌落安全需求,提升系统的暂态稳定裕度。搭建5端直流微电网仿真系统,验证所提控制策略对于直流电压的暂态支撑效果。

风储锁相弹性耦合下的系统次同步振荡抑制技术

通过虚拟刚度建立储能与风电机组锁相间的弹性连接关系是高效抑制锁相环诱发次同步振荡的关键。以机械振动力学为基础,该文首先在风电机组锁相与储能虚拟同步机之间建立相位弹性耦合关系,并定义虚拟锁相刚度。其次,引入虚拟锁相刚度,建立风储弹性系统的两自由度运动模型,分析风电机组相位的幅频响应特性,并基于固定点理论,优化设计风储间整体刚度和阻尼。再次,提出虚拟锁相刚度控制策略,将其嵌入储能虚拟同步机控制系统中,并与虚拟惯量、阻尼环节构建风储弹性耦合控制系统结构。最后,搭建风储高渗透并网仿真系统,验证增设虚拟锁相刚度后,风电机组锁相环诱发的次同步振荡能够得到有效抑制,显著提升系统的稳定性。

构网型风电并网系统的振荡能量转移与功率支撑技术

提升构网型风电机组的振荡能量转移效率是解决振荡抑制与频率支撑参数设计矛盾的关键,对于构网型控制技术的工程推广应用具有重要作用。该文首先分析同步发电机与构网型双馈风电机组间的转子角弹性耦合关系,并构建含构网型风电的两自由度系统弹性运动模型。其次,基于哈密顿能量函数方法,分析构网型风电机组与同步机间的振荡能量转移机理,分析提升构网型风电机组振荡能量转移效率的必要条件,并提出基于振荡能量高效转移的构网型风电机组功率主动支撑控制策略。最后,搭建风电高比例的仿真系统,验证所提控制方法可显著提升双馈风电机组对系统功率振荡与频率波动的抑制效果。

储能虚拟惯量主动支撑与调频状态转移控制

释放储能装置的频率支撑潜力,将是提升风、光高占比系统并网稳定性的关键。该文首先对比分析常规发电机组的固有惯量、风电机组的虚拟惯量及储能的惯性支撑特性。其次,根据系统中的储能容量配置,约束量化储能的虚拟惯量,为系统惯量需求提供评估依据,以保障频率安全。在此基础上,利用储能独特的功率支撑特性,提出恒频控制与调频状态转移控制结合的储能并网频率主动支撑控制策略,突破虚拟惯量及一次调频的传统控制模式。最后,搭建风电高渗透电网仿真系统,验证储能装置在所提控制策略下能够显著提升系统的频率稳定性,改善其对电网的主动支撑性能。

虚拟同步耦合下储能的频率支撑与功率振荡多目标协调控制

准确评估系统惯量、阻尼和一次调频需求,弱化虚拟同步机阻尼支撑和一次调频间的耦合性,是实现储能并网发电系统多目标协调控制的关键。基于同步机的功率响应方程,建立虚拟调速器系统,弱化虚拟同步机单位调节功率和阻尼的耦合性。根据同调发电系统的频率稳定约束,量化评估储能的单位调节功率和惯量需求,以保障系统频率安全。根据阻尼比约束设计储能阻尼,以保障同调发电系统的振荡抑制能力,并结合频率安全需求提出含虚拟调速系统的虚拟同步多目标协调主动支撑控制策略,充分发挥储能的惯量、一次调频及阻尼支撑潜力。搭建风储高渗透率并网仿真系统,验证所提控制策略可显著改善储能支撑系统频率稳定和抑制功率振荡的能力。

矿用无人运输车辆精准停靠控制算法

以无人驾驶矿用运输车为平台,开展精准停靠控制试验研究。为尽可能精确地到达期望停靠位置,首先设计距离-速度规划方案,在此基础上提出1种前馈加反馈的执行器开度控制算法;其次,在底层控制中考虑加速度补偿项,并对制动切换逻辑进行优化;最后进行仿真测试和实车试验,通过测试纠正控制参数,避免掉烦琐的系统参数辨识。结果表明:采用精准停靠策略能降低干扰引起的速度波动,优化底层控制逻辑,有效提高停靠精度。

智力残疾人托养服务机构公共空间设计

在残疾人事业高质量发展的背景下,我国各级残疾人托养机构的建设水平不断提升,机构类型日益多样化。残疾人托养服务机构是我国残疾人社会保障的主要形式,也是现有残疾人设施的重要类型。该研究聚焦智力残疾人托养服务机构的公共空间,根据智力残疾人的障碍特征和需求,通过访谈、问卷和调研等方式,提取公共空间设计的影响要素,探寻适合智力残疾人托养服务机构的公共空间设计方法,为营造有利于身心健康的托养服务机构公共空间环境提供设计依据。

油气管道事故致因和监测模拟研究现状与展望

随着国家经济与民生工程的高质量发展,石油与天然气成为我国经济、政治、军事安全的重要的战略储备资源,是全面发展和建设现代化的基础和动力。其中以输送石油和天然气为重任的油气管道更是被誉为国家能源发展的大动脉。由于油气产品易燃、易爆,油气管道运营过程中存在风险较高,且基础设施关键零部件较多、系统复杂,国内外油气管道失效事故也屡有发生,我国在油气管道防控方面的研究仍缺乏系统性。因此,笔者系统梳理了国内外事故致因理论、泄漏监测技术和数值模拟研究的发展趋势,在此基础上构建系统事故致因分析模型和全生命周期检测模拟所面临的挑战,为完善我国油气管道运营安全提供参考。

有限元法作为滩涂光伏阵列桩基设计计算方法的适用性研究

【目的】滩涂光伏电站的建设处于起步阶段,光伏阵列桩基在土建工程中占比很大,对投资有显著影响,目前承载力设计计算主要借鉴建筑行业规范,其适用性值得探讨。为改进滩涂光伏桩基设计计算方法,探索有限元方法对此的适用性,【方法】以既有滩涂光伏桩基设计方案为例,依据行业规范方法进行竖向、抗拔、水平承载工况复核计算,同时使用有限元超载法和强度折减法进行计算和分析。【结果】分析及对比结果显示:两类方法所依据的力学机理基本相同,计算得出的承载力规律一致,安全系数值接近,沉降值接近;竖向承载和抗拔工况,有限元法得出的安全系数略大于规范方法;水平承载工况,有限元法得出的安全系数略小于规范方法;对于滩涂光伏阵列桩基而言,竖向承载力安全系数最低,是承载力设计的控制工况;抗拔承载安全系数最高,远高于规范要求值,不是控制性工况;水平承载安全系数居中,有较充足的安全裕度,该工况容易满足要求。【结论】结果表明:有限元法计算能够生动展示桩基及支架的空间、过程和细部力学响应,有利于指导和改进设计,对滩涂光伏阵列桩基设计有良好的适用性;有限元法用于桩基承载力计算应优先使用超载法;滩涂光伏阵列桩基的承载特点和工作环境与建筑桩基不同,目前规范规定的竖向承载力安全系数偏保守,应适当放宽,对设计理论创新做出尝试,并合理地控制工程投资。

超声辅助铣削钛合金工艺研究

由于钛合金的可加工性较差,采用传统机械加工技术难以实现高精度加工。超声加工通过对工具头施加振动来改善加工效果,将其引入钛合金加工可提高钛合金的加工性能。为提高钛合金的加工性能,分别以侧面铣削和端面铣削两种形式开展了超声辅助铣削钛合金工艺试验,探究了不同切削参数与切削形式的旋转超声加工对钛合金铣削加工的影响,并测量加工过程的切削力、加工后的工件表面粗糙度及其表面微观结构。结果表明:在侧面铣削时,超声辅助可减少加工过程中的振动、降低切削力及提高工件表面质量;在端面铣削时,超声辅助会降低加工过程的切削力,但在加工中由于超声振动作用于工件表面形成了微织构,虽然提高了工件表面形貌的均匀性,却也增大了工件的表面粗糙度值。

滩涂光伏GFRP管桩原位承载试验及反馈分析研究

目前滩涂光伏基础结构主要采用预应力混凝土(PHC)管桩方案,在经济性与施工便利性上存在一定劣势。为提高滩涂光伏施工效率,针对滩涂场地地基承载力较弱、土方开挖困难等特点,在满足承载性能的基础上,优化桩基础施工便利性,提出采用具有重量优势的纤维复合材料桩——玻璃纤维(GFRP)管桩,探索GFRP管桩的承载性能。通过开展现场承载试验,获取GFRP管桩的承载力表现并与PHC管桩进行对比,同时结合数值模拟进行反馈分析。反馈分析及对比成果显示:PHC管桩能够稳定加载至2.0倍设计荷载,而GFRP管桩加载至1.2倍设计荷载之后出现较大挠度。结果表明GFRP管桩的承载性能满足设计荷载要求,但是在变形控制方面劣于现有PHC管桩方案,相比之下PHC管桩具有更充足的安全裕度。通过对GFRP材料桩基础的研究和探索,提出GFRP管桩制作工艺的改进措施,对GFRP管桩今后需要进一步研究的重点进行了展望。

直流断路器全工况串联型合成等效试验方法

混合式高压直流断路器作为直流电网的关键设备之一,完备的型式试验是保证其挂网运行时快速、可靠清除故障电流和故障恢复的重要手段。为了更好地等效混合式直流断路器分断及故障恢复过程中的高电压与大电流工况,研究了混合式直流断路器开断大电流和故障清除失败情况下的重合闸全过程等效性评价指标,提出了一种新型串联式的全压全流合成等效试验方法,通过适当的控制方式,方案可以在不过多增加控制复杂度,实现试验全工况等效,并通过对电容器组的高效复用,降低了试验的成本。在该方案中,试验回路由大电流回路和高电压回路串联,通过大电流回路单独提供开断电流,在断路器开断结束后投入高压试验回路,两个回路共同作用提供开断后稳态电压和重合闸的二次电流。通过对4 kV/8 kA断路器进行开断及重合闸实验,验证了该试验回路的可行性,并针对500 kV/25 kA工况下的断路器对比了该试验回路与现有并联合成试验回路,结果表明串联式的全压全流合成试验方法在等效性、二次控制简易性和经济性方面存在优势,为直流断路器全工况等效试验提供另一种可选择方案。

穿越活动断层隧道铰接设防宽度估算方法研究

考虑穿越活动断层隧道错断后可能发生的“S”型、上凸型、下凹型3种位移模式,推导出了隧道节段转角模式,进而求得隧道铰接设防宽度的估算方法。对比分析了节段伸长和节段相对转角两种变形对铰接设防宽度的影响,认为铰接设防宽度主要取决于节段相对转角。进一步分析了错动量、断层宽度、节段长度、位移模式曲线、铰接材料等相关参数对铰接设防宽度的影响。分析结果表明:铰接设防宽度与断层错动量、节段长度呈正相关关系,与断层宽度呈负相关关系;同时计算了3种位移模式在断层宽度170 m、隧道直径13 m、错动量0.2 m、设防节段长度8 m时的铰接设防宽度,并对比了相同条件下其他铰接设防宽度计算方法的结果,其结果均相近。研究成果可为穿越活动断层隧道铰接抗错设计提供一定参考。

新型胺醚类双子表面活性剂驱油性能评价及应用

针对胜利油田低渗透油藏水驱开发中低注入能力、低采液速度、低采出程度的难题,提出了新型胺醚类双子表面活性剂驱油技术。对驱油用新型胺醚类双子表面活性剂进行了分子结构设计,评价了不同分子结构时的界面性能,优选出界面性能最好的样品G-3,进行了不同浓度时的乳化性能和驱油性能评价,并结合微观刻蚀玻璃模型阐明了驱油机理。实验结果表明:质量分数为0.2%的新型胺醚类双子表面活性剂溶液能将油水界面张力降低到0.0039 mN/m,此时能与原油形成稳定的乳状液,乳状液液滴粒径为12μm;对于渗透率为6.966 mD的岩心,水驱后注入0.5 PV质量分数为0.2%的新型胺醚类双子表面活性剂G-3溶液,再次水驱采收率提高值达9.6%,降压率达17.4%;微观驱油机理为降低油水界面张力和残余油乳化聚并。该驱油技术在胜利油田低渗透区块进行了矿场试验,实施后区块水井的注入能力提高了2倍,油井的日增油量为5.7 t/d,含水率下降了11.0%,截至2023年6月区块累积增油量为1791 t,取得良好的开发效果。

菲律宾某660MW锅炉燃用当地褐煤适应性分析

菲律宾某660 MW机组燃用当地褐煤,在锅炉试运行期间发生了严重的结渣问题,影响了机组带负荷能力,也增加了安全隐患。鉴于此,对燃煤取样后首先在实验室进行了煤质、着火、燃尽、结渣等性能的分析。煤质分析结果显示,试验煤样除部分灰成分超出设计煤质参数范围外,其他煤质参数均在设计范围内,煤样具有一定的代表性。燃烧性能试验结果显示,煤样着火和燃尽性能优良。需要注意的是,试验煤灰中碱性氧化物(Fe_(2)O_(3)、CaO、MgO)成分含量较高,煤灰结渣性能严重。煤粉细度R_(90)在20%~40%、运行氧量在2.5%~4.5%变化时,试烧煤样均具有严重结渣倾向。掌握煤质特性后,又对燃用类似煤种的国内锅炉的设计和实际运行情况进行了调研和分析。最后还针对该机组锅炉燃用试验煤进行了炉内燃烧状态的数值模拟计算。结果表明,此类高碱性氧化物煤种具有严重结渣倾向,燃用时会使锅炉存在以下问题:(1)截面热负荷、燃烧器区壁面热负荷和炉膛容积热负荷略微偏大、炉膛容积偏小;(2)燃尽风率和偏置风角度过大;(3)燃烧器区域没有布置吹灰器;(4)屏底烟温及后屏入口烟温偏高等问题。由于试验煤样结渣性能较强,在现有的锅炉设计条件下不能实现长周期的满负荷安全燃用试验煤样。为了提高锅炉对严重结渣煤种的适应性,建议对燃烧器进行改造,同时增加吹灰器布置,并进行燃烧优化调整试验,保证炉内良好的燃烧组织及有效的吹灰。