含整体煤气化燃料电池-碳捕集电厂的风火储系统分布鲁棒调度方法

整体煤气化燃料电池(integrated gasification fuel cell,IGFC)是与碳捕集技术高度适配的清洁、高效、稳定的绿色煤电技术,有望克服传统碳捕集技术在低浓度CO_(2)环境下产生的高成本、高能耗问题。该文构建含IGFC碳捕集电厂的风火储发电系统。研究IGFC碳捕集电厂的运行机理,对IGFC内部各环节建立数学模型,提出工况匹配时燃烧利用率和阴极空气利用率需要满足的运行条件,并针对该型碳捕集电厂的电碳特性进行分析。为计及风电出力的不确定性,构建风火储系统的两阶段分布鲁棒经济调度模型,引入k阶适应性理论,提出基于正交支撑子集策略的求解方法来获得鲁棒对等式。最后,在改进IEEE-30节点系统中进行算例分析,结果表明,该型碳捕集电厂可利用阳极碳富集的优势,实现系统低碳经济调度的目标,并验证所提优化方法能为可行解提供可解释性。

基于改进AHP及云模型的水轮机调节系统状态评价

针对水轮机调节系统综合评价不够全面,无法综合反映系统多指标、多层次的复杂性问题,提出了基于模糊层次分析法(AHP)-决策与实验室评估法(DEMATEL)-云模型的水轮机调节系统综合评价模型。首先建立基于主要设备和相关工况的多层次指标体系,采用模糊AHP计算评价指标的初始权重;通过DEMATEL法计算评价指标的相互影响与参照关系,绘制出指标因果关系图,并结合初始权重计算评价指标的综合权重;引入云模型得到评价指标各等级的隶属度矩阵。最后将权重结果与隶属度结合,得到系统综合评价等级。算例分析表明,该方法可高效快捷地对水轮机调节系统运行状态进行客观评价,为状态检修提供参考依据。

含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频研究

针对新能源在电网中渗透率不断提高导致系统调频容量和频率响应能力不足的问题,提出一种含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频方法。首先,建立了电解铝工业负荷、废旧矿井抽蓄电站和超级电容频率响应模型。然后,基于模型预测控制理论,以系统状态量和控制量的加权函数最小为目标,设计区域信息互动的分布式模型预测控制器,并提出含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频方法。最后,将分布式模型预测控制器应用在所提源-荷-储协同控制方法中,并在改进的IEEE标准两区域LFC模型中进行仿真。结果表明所提方法可以缩短频率恢复时间,减小最大频差值,改善系统调频动态性能。

智能电厂安全防范系统联动研究

发电厂中的安防子系统较多,但数据资源共享和关联程度不够,信息孤岛现象显著。本文通过安防子系统联动的研究,实现各安全功能模块的协调和配合,保证各功能模块间的互联互享互通。通过三维可视化平台,利用灵活的联动配置方式,实现对现场复杂环境、重要设备及人员安全的联合防护,有效提升发电厂安全管理效率和应急响应能力。

基于时序深度融合网络的汽轮发电机组振动故障诊断

将深度学习智能算法应用到汽轮发电机组振动故障诊断领域,推进汽轮发电机组振动故障智能诊断的进步,采用深度学习结合专家经验的方法,根据振动专家现场振动故障诊断的经验,将振动故障的时序特征及运行参数对故障的影响融入传统的深度学习算法中,提出了基于时序深度融合网络的振动故障诊断算法。通过将时序特征及运行参数等对振动故障诊断有重要影响的静态量数据适当处理变换,使其能够应用到深度学习算法模型中,研究了该诊断系统的相关关键技术,包括特征提取、网络搭建、异构信息融合等。实验数据验证结果表明,融合了时序特征及运行参数信息的深度学习诊断算法在提高故障诊断准确率的同时,大大提升了网络性能,提高了网络鲁棒性和迁移能力。

燃用高碱煤锅炉受热面结焦及其防治研究概述

以准东煤为代表的高碱煤虽储量巨大,但火电机组掺烧高碱煤过程中造成锅炉受热面结焦问题突出,不仅降低锅炉热效率,而且严重威胁机组安全、稳定、经济运行。为解决结焦技术难题,促进高碱煤掺烧利用,对燃用高碱煤锅炉受热面结焦及其防治研究进行了综述。截至目前,国内外围绕燃煤锅炉受热面结焦特征、结焦机理、影响因素、防治措施等已经开展了广泛研究并取得了丰硕的研究成果。在控制燃煤质量、改善锅炉结构、优化锅炉运行等措施基础上,在锅炉受热面制备涂层成为防治结焦的重要技术途径。在未来研究过程中,涂层在具备突出抗结焦性能的同时,须兼具优良的耐高温、抗腐蚀、耐磨损、导热性、热疲劳等综合性能,且具有良好的制备经济性、制备效率,特别是现场适用性。

固体氧化物电解槽辅助煤电机组深度调峰技术可行性研究

常规的煤电机组灵活性改造方案,难以消除频繁快速变负荷对热力系统造成的潜在寿命折损与设备安全风险。为提高煤电机组参与深度调峰的长期安全性与经济性,以某国产超超临界二次再热1000 MW燃煤机组为应用对象,提出了基于氢储能系统的煤电机组“健康调峰”技术路线,并论证了调峰煤电制氢的间接碳减排意义。在此基础上,分析比较了不同制氢工艺与煤电厂生产条件的匹配程度,认为固体氧化物电解槽(SOEC)制氢为综合最优方案,据此给出了SOEC耦合煤电调峰的原理性设计方案,最后以年度负荷曲线对新方案进行了财务分析。计算结果表明,示例机组自第6年起每年可获得1.07亿元/年的净利润,每年减少碳排放281.92 t,同时获得设备延寿、降耗减碳等其他收益。相关结论对于指导调峰煤电机组的健康安全运行具有参考意义。

考虑灵活爬坡产品的虚拟电厂两阶段分布鲁棒优化运营策略

随着“碳达峰·碳中和”目标的提出,可再生能源大规模并网对电力系统灵活运行提出了更高要求。虚拟电厂(VPP)通过聚合分布式资源,将灵活爬坡产品(FRP)纳入运营策略,参与多类型电力市场以提升运营收益。基于此,提出了考虑FRP的VPP两阶段分布鲁棒优化(DRO)运营策略。首先,考虑高比例可再生能源渗透率下的FRP市场,结合多类型分布式资源运行特性,提出VPP参与多类型电力市场的优化运营框架;其次,结合基于Wasserstein距离的可再生能源出力不确定集和基于场景分析法的电力市场价格典型场景集,构建考虑FRP的VPP日前投标和日内调度两阶段DRO模型;最后,以某VPP为例对所提模型进行有效性验证。算例结果表明,所提VPP运营策略具有较好的调度经济性与风险鲁棒性,在参与多类型电力市场交易中能够实现运营收益最大化。

基于过热蒸汽干燥开式制粉燃褐煤发电技术研究

针对高水分褐煤燃烧发电中存在的热效率低和低负荷稳燃困难等问题,提出了基于过热蒸汽干燥开式制粉系统的新型高效燃褐煤发电技术,该技术采用基于汽轮机抽汽加热的过热蒸汽干燥开式制粉系统,保证了制粉系统的运行安全性,提高了燃烧系统的运行灵活性,实现了制粉系统与锅炉主机的运行解耦,并综合解决了褐煤锅炉炉温低、热效率低的等问题。以600 MW超临界燃褐煤机组为例,对采用该技术的热力系统进行了仿真,分析了其节能与环保效益。研究结果表明,该技术通过对锅炉与汽轮机整体热力系统的综合优化,将汽轮机回热系统扩大至高水分煤的干燥过程,同时梯级回收锅炉排烟废热和制粉乏汽废热至汽轮机回热系统,可获得较为显著的节煤效益。同时,该技术不仅可由节煤相应减少各类污染物及CO_(2)排放,还可回收大量水资源,有望实现零水耗电厂。

基于信息差距决策理论的虚拟电厂报价策略

为进一步提升分布式能源的调节潜力,基于信息差距决策理论,将探讨虚拟电厂(virtual power plant,VPP)在参与需求响应(demand response,DR)策略时的竞价方式分为平衡型、保守型和进取型3种策略模型,并为每种策略设计鲁棒函数和机会函数,分别实现对不同类型决策的优化。同时,设置ε约束模型,考虑了碳排放和利润的权衡关系。采用IEEE 18节点系统作为仿真环境,验证了所提方法的优点和必要性。仿真结果表明,保守型VPP能够保证在未来价格落入最大鲁棒性区间时获得最小关键利润;进取型VPP能够从意外的价格波动中获益,并实现期望的利润。

基于CAS法的核电工程异形水箱分布质量计算模型

对于形状复杂的大型核电工程储液结构,Housner弹簧-质量模型适用性较差,基于有限元法的流-固耦合数值分析模型复杂、计算和存储量大,难以满足工程设计要求。该文基于声学-结构耦合法(CAS)提出了一种兼顾精度和效率的分布质量模型,通过理论推导从CAS计算结果中剥离得到的器壁动水压强脉冲分量,进而提出器壁单元各节点位置的分布式脉冲附加质量计算公式,精确地考虑了储液容器的形状对液体晃动的影响,同时实现了流-固耦合分析的解耦,有效解决了复杂大型核电工程储液结构的动力分析的难题。以矩形刚性水箱为例,将该文模型的结果与Housner分布模型比较,验证了该模型的合理性和可靠性。针对顶部具有复杂形状水箱的AP1000安全壳结构进行地震动分析,将该文模型与精细的流-固耦合模型进行比较,结果显示:两种模型计算结果吻合性好,该文模型前处理简便且在计算时间效率具有明显优势。该文模型可为核电工程考虑结构-地基、流-固耦合的多因素耦合高效分析奠定基础。

面向虚拟电厂运营的温度敏感负荷分析与演变趋势研判

随着极端天气频发,温度敏感负荷用电逐年攀升,温度敏感负荷作为虚拟电厂优质的调控资源,亟须分析气象变化对于此类负荷的影响,由于叠加极端高温、大规模寒潮等异常天气的影响,温度敏感负荷波动剧烈,常规分析预测方法难以适应极端气象场景。针对寒潮天气下温度敏感负荷样本数据及预测精度不足的问题,提出寒潮天气小样本条件下的温度敏感负荷日最大负荷预测方法。该方法先采用时序对抗生成网络(TimeGAN)扩充寒潮期间小样本数据,再采用卷积-长短时记忆神经网络(CNN-LSTM)对寒潮期间的日最大负荷进行预测。以国内某省近两年迎峰度冬期间数据进行模型验证,结果表明所提模型优于其他模型的预测结果,在验证集上日最大负荷的预测精度为99.5%。

10kV箱变改造为发电机转子护环感应加热电源的研究与应用

在某核电站汽轮发电机转子首次检修和绕组发生绝缘缺陷时,需要采用感应加热法拆除转子护环进行检查与处理。本文结合电站实际情况及护环拆装需求,经过分析与计算,按照最优的单绕组供电方案将工程建设期退役的10kV箱式变电站改造成拆装发电机转子护环所需的感应加热电源,并在两台百万千瓦级汽轮发电机的首次大修和转子绝缘缺陷处理中实现成功应用,有效保障了核电站发电机大修工期,节约了大修成本。

三代压水堆核主泵关键部件制造及工艺研究进展

核主泵作为反应堆冷却剂系统中唯一高速旋转的设备,其正常运行对于整个核电站的安全至关重要.长期以来,核主泵制造的安全性与可靠性一直是中国核电技术发展的“卡脖子”难题.近年来,得益于国家对核电技术基础研究的大力投入,以及依托重大课题项目的推进,中国三代压水堆核主泵国产化进程在各个方面都取得了重大成果.文中从核主泵制造及工艺的角度,深入剖析叶轮、泵壳、定子、转子、屏蔽套、密封、轴承等关键部件的发展历程,并针对各部件的材料选择、加工、装配工艺、检测方法及技术体系等进行详细分析,总结了中国核主泵的制造进度及难点.最后,结合当前核主泵制造的现状,提出中国核主泵制造发展的相关建议,这对中国核电事业的国产化进程具有重要意义.

MPS型磨煤机制粉系统动态模型与瞬态运行优化控制研究

为提升MPS型磨煤机制粉系统变出力过程关键参数的控制精度,该文建立并验证制粉系统动态模型,开展控制策略优化研究。在原逻辑基础上,提出考虑煤质水分信息的前馈磨煤机入口一次风温控制回路,以优化控制策略。开展煤质水分增加、给煤速率增加、磨煤机变出力等瞬态过程模拟研究,获得制粉系统关键参数瞬态特征和能耗特性,验证所提出策略的优越性。结果表明:采用优化的控制逻辑后,系统在应对煤质水分突变、煤量突变等扰动时的响应速率增加、磨煤机出口风粉温度波动范围减小50%以上、瞬态能耗下降2.4%。磨煤机在变出力过程中,稳态能耗可降低100 kW以上,制粉过程能耗降低6.82%,瞬态过程中磨煤机出口风温的波动幅度下降50%、响应时间缩短10%以上、可实现瞬态节能5.43%,保障制粉系统的运行安全并降低能耗。在燃煤发电机组中应用提出的制粉系统优化控制逻辑,可降低燃煤发电机组变负荷瞬态过程中负荷率、主汽压力等关键参数的运行偏差,提高机组的运行灵活性。

某300 MW机组脱硝前紧凑空间粗颗粒飞灰预脱除关键技术研究及应用

燃煤机组由于煤质及燃烧等原因,锅炉尾部烟道烟气中的粗飞灰颗粒易造成烟道及脱硝催化剂不同程度的磨损。以某300 MW等级机组省煤器出口至脱硝入口烟道为研究对象,建立“A型折流富集+V型高效收灰+T型粗灰通道”的“A-V-T”型脱硝前粗颗粒飞灰预脱除结构,布置于省煤器出口的大截面低流速烟道内,通过数值模拟研究了布置粗颗粒飞灰预脱除装置前后不同粒径分布轨迹、脱除效果、阻力等条件的影响规律,并进行了工程应用。模拟结果表明:采用粗颗粒脱除技术后对原系统烟气侧流场状态影响小;随着飞灰粒径的增大,飞灰脱除率越高,其中50、200、500、1000μm粒径的飞灰脱除率分别为12.15%、59.40%、87.01%、93.62%,对粒径200μm及以上的粗颗粒脱除效率为85.15%,整体的收灰率为15.50%,新增阻力78 Pa。对某300 MW机组实施改造后,经试验,脱硝前对粒径200μm及以上粗颗粒灰脱除率为83.96%,整体灰的脱除率为14.91%,净增阻力73Pa,试验结果验证了数值模拟结果的合理性。

滨海核电厂液态流出物间歇排放数值模拟分析

应用非结构化网格MIKE 21水动力模型及对流扩散模块,针对某滨海核电厂工程海域建立液态流出物排放数学模型,对核电厂运营期间液态流出物中核素在等浓度排放条件下4种不同典型潮时(涨憩、落急、落憩、涨急)起始的间歇排放进行数值模拟,并与连续排放进行比较,给出了不同工况下液态流出物在环境水域中全潮平均相对浓度分布及影响范围、不同半径海域内核素的平均相对浓度以及取水相对浓度特征值。对比分析显示,滨海核电液态流出物在受纳水体中的输移、扩散主要受潮流影响。落急时刻起始的间歇排放方式总体上在环境影响和取水浓度方面均具有显著优势。计算结果可为核电厂液态流出物排放方式的优化及海洋环境影响评价提供了依据。

基于SOEC-OEC双工艺耦合的火电机组全容量长寿命调峰技术研究

现有火电灵活性改造方案难以消除频繁快速变负荷所带来的热力系统寿命折损与机组安全运行风险,为保障火电机组参与电网调峰的安全性、经济性与健康性,提出并构建了基于固体氧化物电解槽(SOEC)制氢技术与燃烧器局部富氧燃烧(OEC)技术相耦合的火电机组全容量长寿命调峰技术方案。以某超超临界1 000 MW二次再热机组为计算示例,对SOEC-OEC系统参与70%~100%的电网深度调峰进行了能效计算,并与常规碱性水电解制氢(ALK)系统进行了比较。计算结果表明,SOEC-OEC技术方案中抽汽电解制氢系统的能效高达49.86%,相比ALK系统提高约26.40%;富氧助燃系统最大可减少锅炉排烟量达23.7%,降低机组供电煤耗2.83 g/(kW·h),减少碳排放约2.82 t/h。此外,SOEC-OEC系统还可为机组带来超额的调峰补贴收益、氢气售卖收益、富氧节煤降碳收益以及设备延寿延保收益等,充分保障了火电调峰过程的经济高效、安全环保。

弹簧支吊架荷载变化系数的选取与汽水管道支吊架优化设计

目前,我国火力发电厂汽水管道设计标准规定,弹簧吊架荷载变化系数不应大于25%,据此设计的管道系统恒力吊架比例过高,其荷载“非法”转移会造成管道偏离设计线运行,应力升高。分析了恒力吊架恒定度与荷载变化系数的关系并给出了优化设计案例,研究结果表明,在汽水管道设计中适当增大弹簧吊架荷载变化系数,可增大弹簧吊架配置占比,减少管道膨胀异常现象的发生。

恒力支吊架性能指标研究及标准修改建议

高温汽水管道是发电厂的重要部件,由于管道垂直高差和水平跨距较大,为协调管道热膨胀和降低管道热胀应力,在管道设计时配置了较多恒力弹簧支吊架(恒力吊架)。由于存在转轴摩擦力矩等原因,恒力吊架并非恒力,其荷载偏差会造成管道运行时偏离设计冷态、热态线及管道应力升高。为控制恒力支吊架质量,国内相关标准中有恒定度和荷载偏差度2个质量性能控制指标。分析研究荷载偏差度可得:由于存在摩擦力矩等,恒力吊架在测试荷载偏差度时,不同加载方向测得的拔销荷载差异较大,导致其荷载偏差度差异较大,因此拔销荷载不宜作为代表性参数;平均荷载可表征位移-荷载曲线的位置,是恒力支吊架的代表性参数,并给出了新的平均荷载偏差度计算公式。建议对相关标准进行修订,提高恒力吊架性能。