The Design of Stall-Regulated Wind Turbine Blade for a Maximum Annual Energy Output and Minimum Cost of Energy Based on a Specific Wind Statistic

The design of a stall-regulated wind turbine to achieve a maximum annual energy output is still a formidable task for engineers. The design could be carried out using an average wind speed together with a standard statistical distribution such as a Weibull with k = 2.0. In this study a more elaborated design will be attempted by also considering the statistical bias as a design criterion. The wind data used in this study were collected from three areas of the Lamtakong weather station in Nakhonratchasima Provice, the Khaokoh weather station in Phetchaboon and the Sirindhorn dam weather station in Ubonratchathani, Thailand. The objective is to design a best aerodynamic configurations for the blade (chord, twist and pitch) using the same airfoil as that of NREL Phase VI wind turbine. Such design is carried out at a design wind speed point. Wind turbine blades were optimized for both maximum annual energy production and minimum cost of energy using a method that take into account aerodynamic and structural considerations. The work will be carried out by the program “SuWiTStat” which was developed by the authors and based on BEM Theory (Blade Element Momentum). Another side issue is the credibility of the Weibull statistic in representing the real wind measurement. This study uses a regression analysis to determine this issue.

基于正交试验法的太阳能复合热水系统优化

为降低生活热水能耗,实现空气源热泵辅助太阳能供热水系统的高效节能运行,选取济南市某高校学生宿舍空气源热泵辅助太阳能供热水系统作为研究对象,利用瞬时系统模拟软件搭建了系统仿真模型,并采用无交互作用的正交试验法,分别以全年系统性能系数和太阳能保证率为优化目标,优化了太阳能集热器面积、集热器倾角、热泵制热功率及水箱容积,并分析其结果的经济性和节能性。结果表明:当以系统性能系数为优化目标时,最优组合中集热器面积为390 m^(2)、集热器倾角为42°、热泵制热功率为50 kW、水箱容积为23.94 m3,而动态费用年值为7.38万元,较天然气系统年节省标煤为17.12 tce;当以太阳能保证率为优化目标时,最优组合中集热器面积为342 m^(2)、集热器倾角为44°、热泵制热功率为35.5 kW、水箱容积为20.58 m3,而动态费用年值为6.56万元,较天然气系统年节省标煤为16.63 tce。

基于PSO-MSVR的太阳能耦合土壤源热泵系统优化配置

为了优化太阳能耦合土壤源热泵系统(SGSHPS)的配置,以沈阳地区办公建筑为例,基于TRNSYS平台建立了不同运行模式的SGSHPS模型,对比分析不同模式下系统运行30 a后土壤温度不平衡率和系统总能耗;以并联过渡季蓄热模式为对象,对不同的太阳能集热系统和地埋管换热器组合方式进行模拟;在保证系统稳定的前提下,以动态费用年值最低为目标,优化太阳能集热器面积和地埋管换热器钻孔数的配置方式;引入粒子群优化-多输出支持向量机回归(PSO-MSVR)算法,使用PSO算法生成MSVR模型参数并寻找最优值。结果表明:与采用传统热平衡法确定的配置方式相比,优化后运行30 a的系统能耗降低379522 kW,节能11.2%,费用年值降低61863元,土壤温度仅上升0.73 K;对于不同的太阳能集热器和地埋管换热器造价,优化后费用年值相较优化前仍有不同程度的节省,且土壤温度均未有较大偏移。

云储能模式下分布式用户虚拟储能需求评估

采用分布式储能技术可以改变能量的时空分布,提高配电网消纳分布式能源的灵活性。传统储能模式下储能成本过高、储能资源利用率低,而云储能是一种能够响应分布式储能需求的新型商业模式。文章考虑负荷、可再生能源出力、分时电价以及虚拟储能价格等影响用户虚拟储能需求的因素,建立了云储能模式下分布式用户虚拟储能需求配置优化模型。为验证该模型的有效性,选取社区内14个典型用户为分析对象。算例分析表明,与传统储能模式相比,云储能模式下用户的虚拟储能容量及功率需求分别降低了18.2%和7.1%,年化成本降低了4.12%,储能资源利用率提升了8.12%。因此,云储能模式具有很好的应用前景。

建筑生活热水系统碳排放计算方法及环境经济适应性研究

采用理论计算和TRNSYS软件模拟的方式,对燃油、天然气、电力、空气源热泵、太阳能等不同热源的热水碳排放和费用年值进行计算,分析各种热源的环境适应性和经济效益,旨在为我国不同地区以低碳为导向的热水系统的选择和碳排放的预测提供参考。结果表明:以6个典型城市为代表的气候区,空气源热泵与太阳能耦合系统的热水碳排放因子均为最低;以天然气、燃油、电能为热源的热水碳排放因子分别为14.23、19.36、36.20kgCO_(2)e/t;以空气源热泵为热源的热水碳排放因子受所在地区环境温度的影响,以广州为代表的夏热冬暖地区最低,为7.28kgCO_(2)e/t,以沈阳为代表的严寒地区最高,为11.26kgCO_(2)e/t;以电能辅助太阳能为热源的热水碳排放因子受所在地区太阳能富集程度的影响,拉萨最低,为17.49kgCO_(2)e/t,成都最高,为21.67kgCO_(2)e/t;对于以太阳能与空气源热泵耦合系统为热源的热水碳排放因子来说,广州最低,为5.46kgCO_(2)e/t,沈阳最高,为7.78kgCO_(2)e/t。太阳能系统的单位制热成本高于热泵和耦合系统;耦合系统除成都外,单位制热成本低于热泵系统,且在拉萨、沈阳、北京、昆明具有显著的经济效益和低碳收益,而广州地区二者经济效益相似但成本侧重不同,成都地区则空气源热泵系统经济效益显著高于耦合系统。

芳烃抽提离子液体萃取剂筛选和过程模拟

通过液-液平衡实验测定了温度303.15 K和一定剂/油比条件下6种不同离子液体(ILs)在芳烃抽提中对芳烃的分离效果,获得了较优ILs萃取剂1-烯丙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([Amim][NTf 2]),并系统测定了温度303.15~323.15 K范围内正己烷+苯+[Amim][NTf 2]三元液-液相平衡数据,回归得到新NRTL热力学模型二元交互参数。基于环丁砜芳烃抽提工艺流程,设计和模拟了以[Amim][NTf 2]为替代萃取剂的分离工艺,并获得了最优操作参数(核心装置萃取塔15块理论板、中部回流流股进料位置第5块板、操作压力100 kPa)。结果表明,热集成后的[Amim][NTf 2]工艺能耗(20.82 MW)与环丁砜工艺相当,且在不考虑溶剂成本情况下,ILs工艺在年总成本(62.49×105 USD/a)方面更具优势。研究所得的相平衡实验数据和计算结果可为芳烃抽提过程设计和优化提供支撑。

沈阳市“一镇一网一热源”生物质供热改造效益分析研究

针对沈阳市某集中供热改造项目,分别从热用户和供热企业角度分析资金时间价值的动态指标,并对该清洁取暖方式的长效可持续实施提出建议。研究发现,对热用户来说,增加了约22%的费用年值。但是在清洁取暖和“双碳”战略背景下,集中供热是合理利用当地资源、促进农村能源转型的有效手段,可配合相关优惠政策,降低居民取暖负担。对供热企业来说,生物质供热相较燃煤供热具有明显的运行费优势,有利于快速收回投资。生物质集中供热具有显著的环境效益,作为零碳排放的供热方式,是碳达峰背景下有力的清洁取暖改造方式。

动力多元化趋势下的重型混凝土搅拌车TCO分析

本文旨在探讨不同动力系统重型混凝土搅拌车成本回收期内的TCO差异,识别出最具经济性的动力系统,为混凝土搅拌车制造商、运营商等制定企业战略提供参考。本文重点阐述了成本回收期内因使用阶段能耗成本带来的TCO变化,详细对比实际能耗与WHTC能耗的差值,计算修正系数,推算未来能耗降幅,从而得出柴油发动机动力、天然气发动机动力和纯电动力混凝土搅拌车在2023年至2030年TCO方面的表现情况。柴油发动机动力虽然在购置成本上相对较低,但其高燃料消耗使得长期成本上升。天然气发动机动力购置成本适中,且燃料成本较低,同时排放也更为环保,使得长期成本更优。纯电动力则具有零排放和低能耗成本的优势,但购置成本较高,导致其TCO上升。最后,通过对比TCO模型计算结果,本文提出了未来重型混凝土搅拌车动力系统的选择建议,本研究结果对于重型混凝土搅拌车制造商、运营商具有重要的参考价值。

既有建筑改造中的光储直柔系统电气设计要点

针对目前工程建设中“光储直柔”系统落地案例较少,储能系统实操经验匮乏的现象,本文以某老工业园区整体升级改造项目为例,从光伏系统和储能系统两个方面,介绍了光储直柔技术实际工程中设计要点及工程参数,并给出年预估发电量,进行经济效益分析,论证了光储直柔系统建设的可行性,以供参考。

基于穷举搜索法的城市建筑CCHP系统优化配置

冷-热-电三联供系统可实现能量的高效梯级利用,有利于实现“碳达峰、碳中和”。基于穷举搜索法构建了一套包含燃气热电联产系统、燃气锅炉、电制冷机、吸收式制冷机和水-水换热器的楼宇级冷-热-电三联供系统,并以北京3种典型的楼宇建筑为研究对象,研究了冷-热-电三联供系统在不同类型负荷下的容量配置、系统运行参数、经济性和减排情况并进行相应敏感性分析。结果表明:与分产系统相比,商业建筑、办公建筑、居住建筑的成本节约率分别为21.76%、16.72%和9.17%,二氧化碳减排率分别为15.80%、10.42%和4.41%,系统能源价格分别下降39.85%、49.04%和41.29%;研究结果可为冷-热-电三联供系统优化提供参考。

共同机构所有权对管理层年报语调操纵的影响研究

以2007~2020年中国A股上市公司为研究样本,实证考察共同机构所有权对管理层年报语调操纵行为的影响。研究发现,共同机构所有权对管理层年报语调操纵行为具有显著的抑制作用。作用机制检验表明,共同机构所有权能够通过降低代理成本、提高公司信息透明度,以及委派董事来影响管理层年报语调操纵行为,其中公司信息透明度的中介效应占主导。异质性分析表明,在国有企业以及行业竞争程度较高的情境下,共同机构所有权对管理层年报语调操纵行为的抑制作用更加明显。

北方农村建筑中太阳能+生物质供暖系统性能研究

北方农村地区的传统燃煤锅炉供暖模式不仅能源利用效率低且环境污染严重,亟待推行清洁、高效、可持续的农村供暖新模式。太阳能+生物质供暖模式是多种清洁能源协同供暖方式,在太阳能充足、生物质易获得的华北地区有广泛的应用前景。将太阳能+生物质供暖系统用于秦皇岛农村某典型建筑中,并对该系统的运行参数进行长期实时监测。基于实测数据分析该典型建筑供暖房间的热舒适性、系统供热量和太阳能集热器性能,利用费用年值法对系统经济性评价,采用模糊数学法对该系统与传统燃煤锅炉供暖系统在初投资、运行费用、设备寿命、施工维护难易、安全性和环境效益六项指标进行对比分析。结果表明:供暖期室温相对稳定,基本维持在较舒适的13~16℃;供暖期总供热量约为12482 MJ,其中太阳能贡献率68.87%,太阳能集热器效率为33.35%;该系统费用年值较低,每年节省煤燃料1193 kg;模糊数学法综合评价表明该系统综合评判因子较高,其中运行费用、设备寿命、安全性和环境效益均优于燃煤锅炉供暖系统,对北方农村建筑供暖,节能改造具有参考意义。

萃取精馏分离丙酮、甲醇和四氢呋喃

丙酮、甲醇和四氢呋喃共沸物是制药行业常见的待分离物系,而萃取精馏是一种分离共沸物的有效方法。通过三元相图分析对氯苯和二甲基亚砜两种萃取剂进行了比较。运用Aspen Plus软件进行流程模拟分析,使用序列优化法、以年度总费用最小为目标对不同分离流程进行模拟优化。通过对不同分离流程进行比较,确定了先使用氯苯、后使用二甲基亚砜为萃取剂的流程为最佳分离流程;相比于先使用二甲基亚砜、后使用氯苯的流程,此流程能耗降低了25.08%,年度总费用降低了25.38%。

热泵及热集成萃取精馏分离异丙醇-水的流程设计与比较

以乙二醇为萃取剂分离异丙醇和水的混合物。为降低能耗、节约成本和减少CO_(2)排放量,采用热泵和热集成技术强化萃取精馏过程。利用Aspen Plus软件,对常规萃取精馏、热泵萃取精馏和热集成-热泵萃取精馏等工艺进行了模拟和优化。从能耗、年度总费用(TAC)和CO_(2)排放量等方面对上述工艺进行了评价和比较。结果表明,在相同的设计基础和要求下,压缩机性能系数为10.19的热泵技术能显著降低能耗;与常规萃取精馏相比,热泵萃取精馏方案二节能效率为28%,可减少CO_(2)排放3.746×10^(6) kg/a,投资回收期为3 a时,TAC可节约0.72×10^(5) USD;充分利用循环萃取剂显热的热集成-热泵萃取精馏更具优势,节能效率达到了35%,可减少CO_(2)排放8.457×10^(6) kg/a,TAC降低了1.70×10^(5) USD,具有显著的环境效益和经济效益。

含混合储能的风光储系统容量优化配置

由于可再生能源的不断发展,电网对各种能源存储技术的需求日益增长,通过提出一种利用废弃矿区建立含重力储能的混合储能系统解决新能源消纳的问题。以年均系统成本最小化为目标建立微电网容量优化配置模型,通过分析含风力发电机、光伏组件、蓄电池和重力储能装置的微电网各发电单元特性,并采用改进粒子群优化算法对该模型进行优化求解。算例结果表明,该模型提高了系统的经济性,系统负荷缺电率等可靠性指标也得到了明显提升。

盈余透明度对企业绩效的影响研究——来自中国A股上市公司的证据

近年来,所有者和债权人等利益相关者更加关注公司对于盈余信息的披露,盈余透明度是最直接反映公司一定时期内经营成果的指标,能够解决信息不对称问题。基于2014—2020年A股上市公司面板数据,实证分析盈余透明度对企业绩效的影响及中介与调节效应。研究表明:第一,盈余透明度对企业绩效的影响显著为正;第二,融资约束和代理成本在“盈余透明度—企业绩效”中发挥部分中介作用;第三,年报问询函可以调节“盈余透明度—企业绩效”关系,且这种调节作用具有所有权层面和地域层面的异质性,主要体现在非国有企业和中东部地区企业。研究对提升企业盈余透明度、企业绩效,健全资本市场制度具有一定的启示意义。

特殊精馏分离甲乙酮-水共沸物系的工艺模拟与优化

由于共沸物的存在,甲乙酮-水混合物的分离在工业生产上一直是一个具有挑战性的问题。采用萃取精馏和变压精馏对分离工艺进行流程模拟与优化,得到摩尔分数为99.9%的甲乙酮产品,以年度总费用(TAC)最小为目标函数,采用序贯迭代法对其进行优化,得到最小TAC为6.569×10^(5)美元。通过分析比较3种常用萃取剂无限稀释相对挥发度的大小,筛选出乙二醇作为萃取剂,得到最佳萃取剂用量、理论板数及进料位置;针对常规变压精馏工艺提出热集成方案,与采用方案前相比,年度总费用降低了27.1%。最后,对萃取精馏、变压精馏和热集成变压精馏3种分离工艺年度总费用进行对比,萃取精馏工艺比热集成变压精馏工艺年度总费用降低了21.5%。结果表明,在经济性方面,萃取精馏相比于热集成变压精馏更适合甲乙酮-水共沸物系的分离。

复合式地铁源热泵系统适用性研究

地铁源热泵系统在单独运行过程中,由于围岩热物性的影响,会导致隧道内热量供应不足的问题,进而影响地铁源热泵系统长期高效运行,甚至无法保障基本热负荷需求。针对这一现象,以哈尔滨某办公建筑为例,在TRNSYS软件中搭建辅助燃气锅炉的复合式地铁源热泵系统模型,并进行时长五年的运行模拟。结果表明,复合式系统热泵部分的平均全年性能系数(APF)比单一式系统高0.23。单一式系统与复合式系统平均隧道空气温度增长率分别为-1.27%,6.34%。复合式系统的平均单位热量费用年值比单一式系统低0.25元/(kW·h)。复合式系统能够满足供暖季的全部热负荷需求,在性能及经济性方面均优于单一式系统。

反应精馏分解过氧化氢异丙苯的工艺设计及经济优化

采用Aspen Plus软件对反应精馏分解过氧化氢异丙苯(CHP)的新工艺以及后续苯酚、丙酮的精制工艺流程进行了稳态模拟。以年度总成本(CTAC)最小为目标函数,对反应精馏塔(RD)及精制工艺流程的操作压力、进料位置及塔板数等进行了经济优化。结果表明,工艺的最优操作参数:RD的总塔板数为34块,精馏段塔板数为27块,反应段塔板数为6块,进料位置为第28块,操作压力为3.0×10^(4)Pa;丙酮精制塔(T101)、异丙苯拔顶塔(T102)、焦油塔(T103)和苯酚精制塔(T104)的总塔板数分别为25、61、23、22块,进料位置分别为第16、45、9、9块,操作压力分别为5.2×10^(4)、5.0×10^(3)、5.5×10^(4)、6.0×10^(3)Pa,此时新工艺流程的CTAC最小值为2239.03万元/a。同时,对传统CHP分解和后续苯酚、丙酮精制工艺进行了稳态模拟及经济优化。结果表明,其CTAC最小值为2608.13万元/a。对比反应精馏工艺与传统工艺流程可知,CTAC可节省14.15%,能耗节省9.01%。

基于改进麻雀算法的分布式电源优化配置

近年来,利用风能、太阳能发电的分布式电源(Distributed Generation,DG)规模与数量在电网中呈现增长的趋势,然而其并网后会对系统潮流分布、电压水平、可靠性和安全稳定性等造成显著影响。因此,考虑DG优化配置问题显得尤为重要。提出了一种DG优化配置模型。该模型以分布式发电系统的年综合成本最小为目标,并且由于其他智能算法对于控制参数依赖性过高问题,在求解方面提出了一种改进的麻雀算法(SSA),验证了模型以及所提出算法的有效性,即在配电网中对DG进行优化配置,可以有效降低配电网的投资成本,并且减小网络损耗,改善电压质量。