计及改进阶梯型碳交易和热电联产机组灵活输出的园区综合能源系统低碳调度

为了进一步降低园区综合能源系统(park-level integrated energy system,PIES)碳排放量,优化热电联产(combined heat and power,CHP)机组出力的灵活性,提出一种考虑改进阶梯型碳交易和CHP热电灵活输出的PIES低碳经济调度策略。首先,将遗传算法与模糊控制相结合,设计一种遗传模糊碳交易参数优化器,从而对现有阶梯型碳交易机制进行改进,实现该机制参数的自适应变化;其次,在传统CHP中加入卡琳娜(Kalina)循环与电锅炉(electricboiler,EB),构造CHP热电灵活输出模型,以同时满足电、热负荷的不同需求;然后,提出一种柔性指标——电、热输出占比率,进而计算出电、热输出占比率区间,以衡量CHP运行灵活性;最后,将改进阶梯型碳交易机制和CHP热电灵活输出模型协同优化,以系统运行成本和碳交易成本之和最小为目标,构建PIES低碳经济优化模型。算例分析表明,所提策略可有效降低经济成本和碳排放量,同时还可扩展CHP灵活输出调节范围,能够为PIES低碳经济调度提供参考。

质子交换膜燃料电池性能优化控制

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的热管理,是影响PEMFC安全、稳定、高效运行的核心关键因素。该文在分析PEMFC热管理子系统的结构,以及关键组成部件(包括空气压缩机、冷却液循环泵和冷却风扇)的工作原理基础上,首先搭建耦合热管理子系统的PEMFC非线性仿真模型,进一步将其简化处理得到用于控制的线性模型;在此基础上,设计基于卡尔曼滤波的状态观测器,以实现对状态和不可测量扰动的估计,从而消除模型稳态误差;随后设计目标计算器,以净输出功率跟踪误差最小化和系统效率最大化为目标,对PEMFC系统工作状态进行优化;进而基于线性控制模型,设计无偏显式模型预测控制(offset-free explicit model predictive control,offset-free EMPC),对优化工作状态进行跟踪控制;最后,搭建一个软件在环(softwareintheloop,Si L)测试平台,通过与传统MPC控制策略的仿真结果对比可得,无偏EMPC控制策略可以显著将净输出功率的平均跟踪误差绝对值从344.29W减小到82.19W,系统效率从40.32%提升到46.56%,算法平均单步计算耗时从26ms降低到11.8ms,并且可以约束PEMFC系统运行在稳定和安全的工况。

地热能有机朗肯循环系统设计与动态仿真

针对地热能利用,根据地热井口条件通过热力学计算和设备选型设计了对应的ORC机组,并对该机组动态特性进行了仿真;研究了热源温度和流量、冷却水温度以及工质流量4种参数变化对ORC机组关键运行参数和性能的影响规律。结果表明:机组输出性能对冷却水温度变化最为敏感,冷热源温度增大10℃,轴功分别减小16%和增大7%;热源温度和流量增大都会使过热度、蒸发压力和轴功显著升高,热效率略有下降,但其对机组冷端传热的影响有限,对热端传热的影响很小,过热度和蒸发压力几乎不变;相比冷热源参数的变化,工质流量变化时机组关键参数的波动最小,机组能很快恢复稳定。

典型风电场地形大气稳定度对风机出力的影响

[目的]分析了大气稳定度对风机出力的影响,为提高计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)风能资源模拟精度提供技术参考。[方法]选取立于平坦和复杂山地两类典型地形上的两座测风塔不同高度的风速、气温、气压等观测数据,使用莫宁-奥布霍夫长度法分别计算两座测风塔所在区域的大气稳定度,参照Irwin大气稳定分类标准对稳定度计算结果分类,再根据分类结果进行两座测风塔轮毂高度处出力分析。[结果]结果表明:在近地面层,复杂山地大气热效应造成的表层垂直混合作用更为明显,造成的大气不稳定性较为强烈,但垂直混合作用不充分;复杂山地大气稳定度对风机出力的影响大于平坦地形,其不确定性更强。[结论]在进行CFD风电场流体建模时需要考虑大气稳定度的影响,特别是超低风速复杂山地场址条件下,大气稳定度的评估对风机选型及发电量仿真精度尤为重要。

基于数据驱动的供热条件下火电机组出力范围的研究

为解决北方寒冷地区的供暖问题,火电机组通常需要在冬季时进行供热抽汽。而在“双碳目标”背景下,火电逐渐成为电力系统调节能力供应方的主流,对火电出力范围的研究也愈加重要。本文首先依靠人工智能方法,以机组历史运行数据建立主蒸汽流量、供热抽汽量、排汽量、功率的耦合模型,然后结合机组自身的主蒸汽范围约束和最小排汽量约束,探索出不同供热抽汽量下的火电机组出力上下限。最后结合机组数据验证所提出方法的约束范围可行。

定日镜场在额定输出功率条件下的光学效率优化

为推动“双碳”目标实现,以光线追迹为核心,建立了定日镜平均输出热功率优化模型.首先,确定输出热功率是关于光学效率等参数的函数,通过给出阴影遮挡效率、集热器截断效率等参数的计算方法,提出了定日镜场输出热功率的计算方案.其次,提出定日镜场输出热功率的优化方案.针对定日镜规格相同的情况,提出“吸收塔选址策略”约束吸收塔的位置,提出“分区域同心圆规划策略”完成定日镜的排布,建立了定日镜输出热功率优化模型,并采用变步长搜索法完成最佳参数的求解.最后,针对定日镜规格不同的情况,提出“定日镜规格分区域规划策略”,并结合二分法和变步长搜索法完成最佳参数的求解.

加热式差分热电阻水位传感器动态特性仿真

由于液位变化、传热方式以及环境温度等因素,加热式差分热电阻水位传感器的动态特性不稳定,为此对其展开仿真分析。在分析传感器测量原理基础上,模拟传感器热时间常数响应下传感器输出响应,确认动态性能影响因素。仿真结果表明,测试环境温度越高,水位传感器的温度动态特性的变化越平缓,反之则曲线越陡峭;水位逐渐上升时的响应时间仅需要几秒,当水位开始下降时,响应时间较长;经所提方法优化调节传感器温度动态特性后,水位测量值最大误差仅为-0.08 cm,测量相对误差的平均值为0.03 cm,有效提高了传感器的准确性。

核电高温应变测试技术介绍

整理焊接式高温应变片产品参数,介绍应变片温度补偿技术及供应商,分析堆容器应变测量误差及消除方法。

FGR技术对燃气锅炉出力、热效率及生成NO x的影响分析

介绍了燃气工业锅炉氮氧化物(NO x)的生成机理,分析了燃气锅炉排放NO x的主要来源。介绍了烟气再循环技术的工作原理,通过开展烟气再循环技术对燃气热水工业锅炉燃烧过程调控作用实验,研究了烟气再循环技术对锅炉出力、热效率及生成NO x的影响规律。实验结果表明,随着烟气再循环开启火焰温度降低,使得锅炉出力、热效率降低,同时热力型NO x的生成被抑制,造成NO x生成总量下降。

等温加热修正Atkinson循环及其内可逆特性

基于有限时间热力学理论,建立内可逆等温加热修正Atkinson循环模型,导出循环功率、效率的解析式,分析预膨胀比、最大温比和传热损失对循环性能的影响,并将等温加热修正Atkinson循环与传统Atkinson循环进行比较。结果显示,在同样的循环参数条件下,等温加热修正Atkinson循环的性能优于传统Atkinson循环;功率与压缩比的曲线、效率与压缩比的曲线均呈类抛物线,功率与效率的曲线呈扭叶形;循环的性能随着循环预胀比和最大温比的增加而提升。

AlGaN/GaN异质结HEMT电学特性仿真研究

GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)作为宽禁带功率半导体器件的代表,在电子电路的应用方面有巨大的潜力。GaN HEMT因其高击穿电压、高电子迁移率等优异性能,适用于各种高频、高功率器件,并被广泛应用于雷达和航空航天等领域。文中利用Silvaco TCAD软件,定义了AlGaN/GaN单异质结和双异质结HEMT结构,并对其转移特性、输出特性、频率特性和热特性进行了仿真研究。结果表明,AlGaN/GaN双异质结HEMT比单异质结器件具有更好的性能。这主要得益于双异质结二维电子气具有更好的限域性,并且载流子迁移率高的优势。

高温应变片热输出测试

采用以夹代焊的方法将高温应变片固定在应变片性能参数测试装置上,测试其在升温和降温过程中的热输出、热输出分散度、热滞后等参数。采用专用夹具以夹代焊固定高温应变片,使其在性能参数测试完后仍然能够使用,并改善高温应变片的性能,使其性能参数更加稳定,提高工程应变测试精度和可靠度。

不同测试方法下高温应变片热输出分析

用以夹代焊为热输出的测试方法,揭示对高温应变片热输出的影响。通过分析热输出的影响因素,对高温应变片在安装试件材料和基底材料线膨胀系数不匹配情况下的热输出测试进行了探索。对悬空、夹持、点焊等各种测试方式下的热输出进行了分析比较,利用各种测试方式的特点得到了各种热输出。结果表明:悬空方式下的热输出可以作为高温应变片安装于基底材料上的热输出,为温度变化速率区别于出厂标定温度条件时热输出曲线的获得提供了依据。夹持方式下的热输出可以作为点焊热输出的替代,实现了以夹代焊,节约了成本,而且实现了逐片标定。悬空和夹持方式下热输出的比较揭示了安装试件材料不匹配时不采用实际安装时的热输出曲线会引起较大的误差。在各种热输出测试方法中,夹持方式可以替代点焊方式,实现热输出的逐片标定,并具有较好的热输出准确性。

矿用救生舱热环境分析

通过对救生舱进行传热特性的实验研究,确定了救生舱等效传热系数和系统平均热容值。并对舱内各种热源进行了分析,确定了其热载荷的计算方法;最后根据救生舱标准规定的环境参数,通过舱内热平衡原理得出了该工况救生舱制冷系统所需最大制冷量。

应用电阻应变计的无缝线路纵向力测试原理及方案

针对无缝线路纵向力测试问题,在双向应变法原理的基础上,应用电阻应变计提出了一种新的无缝线路钢轨纵向力测试方案.综合考虑应变计热输出及同一钢轨断面温度非均匀分布的条件下,较为系统的阐述了基于电阻应变计的无缝线路纵向力测试原理,并对较为常用的既有测试方案的测试误差进行了对比分析.结果表明:钢轨断面温度的非均匀分布是测量误差的一个主要来源;采用电阻应变计测量无缝线路钢轨纵向及竖向应变时,必须考虑应变计的热输出以及钢轨纵向及竖向约束不同对相应的应变计热输出的影响;采用电阻应变计直接进行钢轨纵向力测量,无法将钢轨中的基本温度力及伸缩附加力进行分离;本文提出的测试方案不需附加补偿片,能够抵消荷载引起的弯曲应变,当两侧轨腰温差为2℃时,测量误差较之既有测试方案分别能够降低84.0%及60.3%.

熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)的制作和性能研究

采用铸带法制备电极 (阴极和阳极 )、电解质基材和片材等电池部件 ,并组装出电极面积为 140× 2 40mm2 的熔融碳酸盐燃料单电池和电池组 (由 8个单电池构成 )。研究了单电池在不同温度下工作性能以及多次热循环对电池性能的影响。结果表明 ,电池具有较好的输出性能和一定的耐冷热冲击能力。单电池与电池组的功率密度很接近 ,说明电池内的流场设计可行。分别以空气和氢气为氧化剂和燃料气体 ,在常压 ,6 5 0℃ ,电流密度 130mA cm2条件下 ,电池的功率密度接近 0 1W cm2 ,电池组输出峰值功率达到了 2 80W以上。

低温静力试验热应变/热应力修正方法研究

在低温静力试验中,温度梯度作为一种特殊的"外载荷"作用于参试产品上,因此由其导致的热应变/热应力不能忽略;应变计材料的温度效应引起的应变计热输出异常明显,直接影响试验测量结果;同时由于试件存在温度梯度,采用传统的温度补偿方法对热输出进行剔除不太现实。因此必须通过后处理的方法对测量结果进行修正,热应变/热应力修正方法成为当前低温静力试验中研究的一大热点和难点。

微型燃烧器热电转化实验研究

描述了微型燃烧器内产生的热能通过热电转化途径转化为电能的实验研究。微燃烧器由石英材料组成,热电单元采用碲化铋系合金。实验采用了减少接触热阻的方法来提高热的传导。试验中得到了流量、温度、输出电压和热电转化效率间的关系并给出改进实验的思路。发现在实验条件下燃烧器壁面温度随流量呈正比关系,输出电压和功率随流量的增大而增大,系统的能量转化效率随流量的增大而减小。实验中获得的最大输出电压为1.84V,最大输出功率为368mW,最大转化效率为1.052%。

风火电打捆输电系统风火电配置比例研究

针对风火打捆外送的风火电比例配置问题,以机组总运行成本最低和输电功率最大为目标建立电源出力配置模型.采用考虑系统约束条件的等微增率法进行求解,并在不同风火电配置比例、不同弃风率情况下对单位煤耗、系统输电通道利用率、单位发电成本和单位发电的氮氧化物排放量等指标进行计算分析.在此基础上深入讨论了氮氧化物排放价格对系统单位发电成本的影响,结果表明,当氮氧化物排放价格达到一定值时,风电机组与火电机组可平等参与日前发电调度,实现系统的经济性和环保性.

考虑机械损失时发动机功率效率特性

发动机实际工作过程中存在各种机械损失,在考虑了发动机实际工作过程中的各种机械损失后,建立了热机热力循环有限时间热力学模型,讨论了发动机机械损失功率与发动机循环参数之间的变化规律.导出了考虑各种机械损失后,发动机输出功率、热效率特性与循环参数之间的解析关系式,从理论上阐述了它们之间的影响规律.最后以发动机实际工作过程为例计算了考虑机械损失功率后,发动机循环参数对发动机热效率、输出功率的影响规律.所得结论与发动机实际工作过程相吻合,对发动机设计有一定的参考价值.