战略备用煤电机组的成本效益分析

气候变化导致极端天气频次升高,电力系统的安全稳定受到挑战。现有对战略备用机组的研究多为政策分析或者从机组成本和售电收入等角度进行建模仿真,无法全面反映其带来的经济社会影响。为综合分析战略备用机组的经济性,建立了考虑保障经济生产、居民健康效益和劳动力水平等方面收益以及电厂投资运维成本的成本效益分析模型,并以四川省限电事件为案例进行分析。结果表明:四川省限电事件中,战略备用机组可带来的度电效益为4.77元/(kW·h),战略备用机组所带来的度电成本约为1.91元/(kW·h),而使用已完成折旧的机组作为战略备用机组所带来的度电成本约为0.47元/(kW·h),所以从全社会角度分析,建设运营战略备用机组是经济可行的;机组运行时长是影响战略备用机组度电成本的最关键因素,一年内低于89 h的运行时长会使得机组度电成本高于其社会效益。

面向动力电池SOC估计的时间卷积优化网络

在电动汽车的实际驾驶场景中,由于复杂多变的运行条件和动力电池的非线性,对电池荷电状态(SOC)的准确估计存在较大的误差,从而造成车主的里程焦虑。针对上述问题,提出了一种时间卷积优化网络(TCON)方法,用于实时估计动力电池SOC。首先,建立无归一化的时间卷积网络(TCN)模型,通过并行计算提取时序信息,具有参数少、精度高的优点。其次,为了解决TCN输出波动性较强的问题,设计了时间优化模块(TOM),该模块通过生成时序优化权值,对TCN输出进行优化,有效抑制数据噪声,进一步提高了预测精度。最后,使用电动汽车实时运行数据集进行验证。实验结果表明:文中所提方法与TCN相比,在仅增加5.8%的参数量的前提下减少了18.3%的误差;SOC估计的平均绝对误差小于1%,均方根误差小于2%,为SOC提供了更准确的估计,在一定程度上缓解驾驶员的里程焦虑。

基于数据挖掘技术的锅炉岛运行能效诊断

为应对火电机组深度调峰背景下锅炉岛运行条件多变时能效诊断问题,提出基于数据挖掘技术构建能效基准库,结合耗差因子理论建立锅炉岛的运行能效诊断模型,实现对不同运行条件下锅炉岛的能效诊断。将负荷、煤质及环境温度作为锅炉岛运行外部约束条件,通过改进的K-means算法对历史运行数据进行工况划分;结合灰色关联分析与K近邻算法构造了工况相似度计算模型,以相似工况中能效状态最优的工况构建了能效基准工况库;通过分析运行工况与基准工况的偏离程度实现了对锅炉岛运行能效的评价,并对基准工况库进行更新,基于能效特征参数的煤耗偏差及耗差因子实现对锅炉岛运行能效逐层分析,从而得到造成能效偏离的具体原因,便于运行人员及时做出运行调整。

超临界对冲燃烧锅炉低负荷运行及环保性能的模拟研究

为获得某电厂超临界对冲燃烧锅炉低负荷工况下的运行及环保性能,基于锅炉设计参数与现场试验数据,采用ANSYS Fluent软件对低负荷运行状态进行数值模拟研究,根据现场实际试验的情况控制燃烧器的投运方式、风速和风量等边界条件,模拟结果直观反映炉膛内的燃烧状态,并进一步对比25%和30%负荷工况的计算情况。结果表明,在25%负荷工况下,温度场及速度场表现均匀对称,整体稳燃性能优于30%负荷工况;30%负荷工况供风量大,O_(2)充足,CO浓度低于25%工况,但由于30%负荷工况多投运后墙中层燃烧器,对冲性能差,不仅容易造成前墙水冷壁超温,还会产生更多的NO_(x)堆积于前墙,出口的NO_(x)排放浓度为531.69 mg/m^(3),约为25%负荷工况的1.35倍。

考虑新能源消纳的电动汽车有序充电控制策略

针对电动汽车集群入网进行无序充电会加剧峰谷差进而造成“峰上加峰”的问题,提出一种考虑新能源消纳的电动汽车分层式有序充电控制策略。首先,基于长短时间记忆神经网络理论,建立电动汽车充电负荷预测模型;其次,建立风光发电系统的数学模型;最后,提出分层式有序充电控制策略,上层主控制系统制定电动汽车充电功率指导曲线,下层次级控制系统合理安排电动汽车充电计划,利用概率转移矩阵算法获得最佳充电控制策略。仿真结果表明,所提出的有序充电控制策略能够有效降低电网负荷峰谷差。

旋流法熔渣水淬余热回收数值模拟研究

热炉渣及其余热的利用是钢铁工业面临的巨大挑战。如何回收熔渣中的余热,进行余热发电是节能减排、环保的重要内容。熔渣余热回收包括机械破碎法、鼓风法和离心法等,但热回收技术不成熟,均有缺点。为提高水淬法的热能回收利用、降低回收装置的占地面积、提高熔渣的冷却效率,本文通过Fluent数值模拟的方法,对旋流法熔渣余热回收装置进行研究,主要探究熔渣的放热情况、流动情况以及装置蒸汽产出。模拟结果显示,熔渣在旋流法反应器内停留时间可达约15 s,换热时间充分。捕渣网的设计可以加速熔渣在反应器内的沉降。同时由于水的比热和潜热巨大,对熔渣的降温速率可以达到水泥生产的玻璃态炉渣产品的需求。通过使用旋流法对50 t/h、1550℃熔渣余热进行回收利用,可以产生高达40 t/h、209.9℃过热蒸汽用以发电,产生的年收益可达51082万元,具有非常大的应用潜力。

基于荒煤气物性参数的上升管换热计算与模拟研究

焦炉上升管余热回收系统是焦化行业节能减排的重要举措,产生的饱和蒸汽经气液分离可供使用或发电,但存在上升管管壁结焦积石墨、蒸汽端品质不稳定等亟需解决的问题。本文由入炉煤推算荒煤气产率,研究荒煤气混合物的热物性参数随温度变化的回归方程,热平衡方程探索上升管传热机理。并采用Fluent仿真模拟软件模拟动态过程下荒煤气的传热过程,耦合了所计算的物性参数回归方程,进一步验证计算结果,通过改变不同荒煤气侧、水侧入口条件确定了上升管换热最佳工况。结果表明,上升管稳态工况下热力计算的传热系数为65.58 W/(m^(2)·℃),荒煤气侧对流换热系数占总换热系数的52.8%,对流换热占据主导,辐射换热也不可忽视;荒煤气侧流量控制在500~650 m^(3)/h,出口温度高于550℃不会导致焦油析出,并能确保蒸汽侧质量流量达到0.0156 kg/s、出口温度升至209.2℃,产出的蒸汽品质好,可为后续荒煤气余热回收系统提供参考依据。

基于NSGA-Ⅱ-VAR的燃煤电厂负荷预测

燃煤电厂负荷预测的意义在于可以预先了解未来一段时间内的电力需求情况,从而合理安排发电设备的运行和停机维修时间,避免能源浪费、提高发电效率;此外,在燃煤电厂参与深度调峰、配煤掺烧的大背景下,为了确保混煤发热量适应负荷需求,提高燃烧效率,需要提前预知未来一段时间的负荷。本文提出一种基于快速非支配排序遗传算法(nondominated sorting genetic algorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)优化向量自回归模型(vector autoregression,VAR)的燃煤电厂负荷预测方法。该方法将历史过热蒸汽时间序列、历史再热蒸汽时间序列和历史发电量序列一起作为VAR模型的输入变量,预测未来8 h的发电负荷,同时使用NSGA-Ⅱ算法优化VAR模型的阶数和截距,从而提高了预测模型的精度。测试阶段,选取上海某机组2022年10月25日—2022年10月30日为数据样本区间,建立初始化预测模型;在2022年10月31日8:00—2022年11月1日16:00样本区间上测试模型效果,并使用NSGA-Ⅱ算法根据测试结果优化VAR模型;在2022年11月2日8:00—2022年11月3日16:00的样本区间上进一步测试优化后的模型预测精度。测试结果表明:预测均方根误差为15.341 MW,平均绝对误差为7.839 MW,和其他时序预测模型对比精度有所提高。该模型可实际运用于同类煤电机组的负荷预测,从而为后续运行决策提供参考。

基于双向LSTM-Attention模型的火电厂负荷预测研究

准确预测电厂负荷可指导火电厂制定发电计划和调度安排,有利于降低能源成本和污染物排放,对电厂的经济性和环保性有重要意义。本文提出一种基于双向LSTM-Attention的火电厂负荷预测方法。首先,通过皮尔逊系数筛选出关键特征变量;其次利用双向长短期记忆网络提取关键变量之间的长期依赖关系与短期变化特征,最后融合注意力权重机制以进一步突出关键时序信息,进而实现负荷的准确预测。以某在役600 MW超临界机组为对象进行验证。结果表明:相较于单向LSTM、双向LSTM、单向LSTM-Attention,本文所提方法的决定系数R^(2)、均方根误差S_(RMSE)和平均绝对误差S_(MAE)均为最优,分别为0.9566、16.3159、13.5043,能更准确地捕捉到负荷快速波动的趋势,为电厂的负荷预测和能源管理提供可行的方法。

基于全生命周期评价的镁合金后掀背门碳足迹研究

通过采用全生命周期碳足迹定量核算分析方法,对同款车型镁合金与碳钢后掀背门的全生命周期碳足迹分别进行研究和对比分析。结果表明:在使用非绿色材料时,镁合金后掀背门全生命周期的碳足迹同传统碳钢的数量相当;当使用绿色材料时,镁合金后掀背门全生命周期的碳足迹仅占碳钢的70%。

大型蓄热球罐温度场的模拟与试验研究

基于新型储能如兆瓦级压缩空气储能和含高比例新能源电力消纳对于大规模、高中温介质储能技术的实际需求,采用大型承压球罐作为蓄热容器的工程项目越来越多,球罐具有相同容积表面积最小、承压能力比柱罐更高等明显优势,但也因球罐其特殊的形状,在水的斜温层蓄热应用上较少。本文采用了仿真和试验的方式研究了大型蓄热球罐在高参数水蓄热和放热过程中内部温度场,对比分析了罐体内温度变化、斜温层水容积、球罐蓄热效率。试验结果表明通过布水优化设计,200 m^(3)球罐的实际蓄热效率超过91%。本文研究结果验证了球罐作为一种新的水蓄热容器特别是在冷热同罐的高参数水蓄热系统上的可行性,为后续大型中温球罐蓄热系统设计、应用提供有益参考。

深圳地区模块化学校建筑的全生命周期碳排放研究

基于建筑全生命周期理论,研究装配式模块化钢结构学校建筑的碳排放计算模型,结合模块化建筑的特点,将其生命周期划分为7个阶段,并确定各个阶段碳排放的计算方法,并采用排放系数法,计算各阶段的碳排放指标和年单位建筑面积碳排放量。同时为探讨模块化技术在节能减排上的作用,选取钢筋混凝土和装配式钢结构两种结构的学校建筑进行定量计算并与模块化学校进行对比。研究结果表明:模块化技术能有效降低建筑物化阶段的碳排放量,并在循环再利用上具有独特优势。

铁路沿线建设分布式光伏发电系统的可行性研究

碳达峰、碳中和是中国重大战略决策,推进能源革命,加快绿色低碳发展是铁路系统应尽的责任,推动可再生能源在铁路系统的应用,盘活铁路空闲用地资源,对于铁路系统而言具有十分重要的经济效益和社会效益。针对铁路沿线各个区域建设分布式光伏发电系统的可行性进行了分析,研究了铁路沿线分布式光伏发电系统的并网方案,并分析了供电可靠性;最后以山东地区3条铁路沿线建设分布式光伏发电系统为例,对其经济效益和社会效益进行了分析。研究结果表明:1)铁路沿线能够建设分布式光伏发电系统的区域主要包括:站房、站台雨棚、铁路停车场、路基边坡、场坪边坡、铁路桥梁下方、生产生活房屋、料库、车库、其他空闲用地,以及其他空间等区域。2)铁路沿线建设分布式光伏发电系统重点考虑接入铁路电力供电系统和地方电力系统,不推荐接入牵引供电系统。3)经测算,山东地区铁路每百公里可建设的分布式光伏发电系统装机容量约为17.0 MW,对应的百公里年发电量约为1996万kWh,每年每百公里可减少碳排放量1.9万t;按“50%自发自用,50%余电上网”计算,每年每百公里可减少电费支出约1100万元,具有较好的经济效益和社会效益。研究结果可为铁路沿线分布式光伏发电系统的建设提供借鉴。

一种改进的高斯-拉普拉斯金字塔互感器红外图像增强算法

互感器为电力系统中不可或缺的重要设备之一。然而由于采集到互感器红外图像受到不同的强噪声以及设备特性等因素影响,可能导致互感器无法正常识别,因此,互感器图像的清晰程度尤为重要。采用不同算法对图像进行灰度化对比试验,根据图像效果,选择加权平均法对互感器红外图像进行灰度化;针对红外图像强噪声、模糊等问题,通过采用均值、高斯、中值以及双边滤波等不同算法对互感器红外图像进行去噪对比实验,比选出峰值信噪比(peak signal to noise ratio,PSNR)值较高的双边滤波作为互感器去噪处理算法,在此基础上,为提高图像对比度,提出了一种改进的高斯-拉普拉斯金字塔图像增强算法,并通过PyCharm实验平台进行直方图、对比度(Contrast)评价指标的对照实验。实验结果表明:电流互感器Contrast值为100.6886,比原图像增强算法Contrast值提高了19.9087;电压互感器Contrast值为86.1501,比原图像增强算法Contrast值提高了21.8088,验证了该方法的有效性。

高比例风电并网系统线路过载问题研究

以风电为代表的可再生能源电源会增加电力系统的不确定性。为了实现高比例可再生能源电力系统的状态估计和风险评估,提出一种基于典型场景聚类的高比例风电并网系统线路过载安全风险评估方法。利用K-means算法构建系统典型场景,结合风险理论对线路过载这一风险指标进行评估,表征线路潮流波动和系统状态的变化。IEEE39节点系统验证了所提方法的有效性。结果表明,系统典型场景的变化直接影响到电力系统的运行情况和风险指标。其中,在风电水平较高和负荷水平较低的场景下,系统的风险指标较高。

新型配电网光伏承载能力评估与能量管理策略研究

通过能源结构转型、打造新能源供给消纳体系是实现双碳目标的必经之路,而随着分布式光伏发电在配电网中的占比不断提高、需求侧用户自主性增强,其在需求侧引入的不确定性和源荷二重性给电力系统的安全稳定经济运行带来了极大的挑战。明确分布式光伏的接入容量和规模是确保新型配电网安全运行的前提,在此基础上实现对不确定性的精准建模,在多时间尺度上进行能量管理是保证电力系统稳定经济运行的关键。以高比例分布式光伏配电网为研究主体,从承载能力和多时间尺度的能量管理切入进行系统性综述。首先,对配电网承载能力的定义,以及在评估、确定和改善方面的研究进行了详细综述。其次,分别阐述了不同时间尺度下考虑分布式光伏不确定性特征的建设规划、调度优化以及数学模型。最后总结现有研究的关键问题,并对未来发展趋势和面临的挑战进行展望。

吉林省能源领域碳达峰场景参数预测研究

文章以吉林省为研究对象,测算全省能源领域达峰时间和二氧化碳排放峰值等碳达峰场景参数。在预测全省未来化石能源消费量的基础上,按照各类化石能源消费量及其二氧化碳排放因子转化为二氧化碳排放量,相加得到全省能源领域二氧化碳排放量,并根据排放量趋势判断达峰时间和峰值。采用回归分析法、指标反推法和强度分析法等方法分别进行测算,综合三种方法的计算结果得到吉林省能源领域二氧化碳排放达峰时间和峰值。根据吉林省实际情况,提出规模化开发新能源改善能源结构、打造高比例新能源电力系统、加强降碳技术研发等减碳措施建议。

基于多岛遗传算法的垂直轴风机翼型优化设计

为了解决垂直轴风力机的风能利用率在实际应用中低于水平轴风力机的问题,通过以多岛遗传算法为核心与翼型参数化、ICEM网格生成以及计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)流场计算相结合,并以翼型的升阻比为优化目标,建立优化模型,进而开发自动优化评估流程,完成翼型的优化设计与气动性能分析。结果表明:相比初始翼型,优化翼型是非对称翼型,其最大相对厚度降低1%,升阻比提高17.78%,升力系数提高16.7%,为0.11c(c为翼型的弦长);其最大相对厚度对应在弦上的位置向翼型的前缘移动了0.036c。且翼型弯度明显增加,中弧线偏移量最大值为0.0174c。优化翼型的前缘半径变化不大,但翼型尾缘夹角明显变小,翼型上翼面轮廓线相对平缓。

石墨烯改性的氟塑料热交换器换热性能研究

工业上燃料燃烧产生的低温烟气余热资源丰富但存在回收困难及低温腐蚀等问题。聚四氟乙烯(PTFE)具有耐酸腐蚀、重量轻、表面能低及适用温度范围广等优势,已被应用于制造低温烟气余热回收利用的传热管。然而其导热性能有限,为提高PTFE导热性能,本文研究了添加石墨烯对PTFE性能的影响,通过添加5wt%的石墨烯完成了PTFE的改性使其导热性能提高18.68%;通过数值模拟计算研究发现,添加石墨烯后换热性能提高5.62%;利用模拟优化掌握在混气条件下热换热器总换热系数相较于平均对流换热系数最高提升~50%,添加石墨烯改性后总换热系数最高提升8.3%。该研究对于我国低温烟气余热回收、节能降耗具有重要的意义,同时也为聚合物热交换器的设计提供参考。

汽轮机阀门管理动态模型辨识方法研究

随着新能源发电占比大幅增大,电力系统电源从可预测的火电和水电变为随机性更高的新型负荷,即难以预测的风电和光伏发电,给火电机组实时平衡带来巨大挑战。汽轮机配汽阀门作为汽轮机中的最为核心的控制执行机构,对汽轮机平稳、安全运行以及频繁调峰调频能力意义重大。然而,阀门管理模型具有强非线性与动态性,传统辨识方法无法满足日益严苛的控制要求。因此,本文针对进汽段高压调节阀门管理模型辨识方法展开研究,将复杂整体模型描述为非线性修正与两个动态模型相互作用的简化模型进行阀门管理动态模型辨识。经实验验证,效果优于传统方法。