80 MW煤粉工业热水锅炉快速启停特性

燃烧器通常被认为是煤粉锅炉的核心设备,并逐渐成为灵活调峰中锅炉启停过程研究的重点。一种逆喷旋流燃烧器以其良好的稳定燃烧特性,广泛应用于中小型煤粉锅炉,以满足宽负荷、频繁启停运行的要求。以采用双锥预燃室逆喷旋流燃烧器的80 MW煤粉锅炉为对象,以采暖运行中运行负荷、供料频率、炉膛平均温度及选择性催化还原(SCR)系统烟气温度的实际测量数据为依据,对不同初始条件的启炉过程和正常停炉过程进行详细分析。结果表明,该煤粉炉具备较为快速的启停能力,其中启炉过程根据供料频率的变化分为负荷快速提升、负荷缓慢提升阶段,快速提升阶段,负荷提升率可达到3%/min以上,在冷态和热态启动(即回水温度低和高)的情况下,锅炉负荷提升率分别达到3.6%/min和3.11%/min。启炉阶段的负荷提升速率受限于煤粉燃烧速率与炉膛传热速率的不匹配性,即传热速率滞后于燃烧速率,而煤粉燃烧速率则受储仓式煤粉供料系统供料频率的限制。热态情况提升至满负荷时,传热的滞后性体现为13.18 MW的负荷升高,占额定负荷的16.48%。同时热态情况下的炉膛上、中、下部烟气平均温度高于冷态情况,但温度上升速率低于冷态情况;并且可以在较低负荷及较短时间内达到SCR反应所需的温度区间。停炉阶段,受益于供料频率的快速切断,负荷降低可分为快速和缓慢阶段,降低速率分别为9.69%/min和1.09%/min,炉膛平均温度与SCR烟气温度快速下降,实现快速停炉。

考虑电解槽启停特性的制氢系统日前出力计划

氢气作为未来的主要能源形式之一,在社会生产中得到了广泛利用。利用新能源大规模制取氢气是实现新能源消纳和能源清洁化利用的重要技术手段,针对大规模具有间歇性新能源制氢系统的优化运行问题,提出了一种基于电解槽启停特性的日前出力优化模型。考虑实时电价变化、多电解槽运行状态和新能源的间歇性,满足功率平衡约束和电解槽生产约束等约束条件,建立了以系统运行成本最低的制氢系统日前出力优化模型。采用实际的风光出力数据和等效氢负荷特性数据,构建了4个不同场景制定日前出力计划,结果表明:提出的优化运行策略能够实现系统的安全稳定运行,避免峰段电价大量购电和碱性电解槽的反复启停,降低系统运行成本,验证了所提方法的正确性。

兼顾启停特性和转角时耗的移动机器人路径规划

针对传统移动机器人路径规划算法在考虑启动、制动以及转向姿态调整等实际约束的情况下,规划结果存在机器人运行时间长、任务执行效率低且在大场景下易陷入局部拥堵甚至导致运行瘫痪等问题,提出一种兼顾启停特性和转角时耗的移动机器人路径规划算法。对移动机器人启动、制动及运行过程进行数学建模,分类构建栅格化A^(*)算法运动代价函数;针对移动机器人姿态调整导致任务耗时长的问题,结合地图二维向量坐标下方位角与位置向量分布关系,设计转角时耗代价函数;提出考虑信息素轨迹跟踪与启发项比例均值化的动态启发函数,对规则路网下潜在的局部拥堵问题进行处理。仿真与实验结果表明:所提改进A^(*)算法相较传统A^(*)算法,机器人平均运行时间减少了11.4%,有效缩短了移动机器人任务运行时间;所提算法经过启发项比例均值化调整,在仅微量增加机器人运行时间的情况下,使信息素矩阵标准差降低了96.9%,有效预防了移动机器人局部拥堵情况的发生。

计及效率和启停特性的大规模离网风电制氢多电解槽切换调度策略

针对大规模离网风电碱性制氢系统中电解槽的宽功率波动适应性及其使用损耗等问题,通过对比分析多台小容量电解槽组合与单台大容量电解槽对宽功率波动的适应能力,建立多台碱性电解槽共用一套气液处理装置(多对一)的离网风电制氢系统,并综合考虑碱性电解槽的效率特性和启停特性,以制氢系统利润最大为目标,提出一种基于鹈鹕优化算法(POA)的离网风电制氢多电解槽切换调度策略。对不同的切换调度策略进行仿真对比,结果表明,多对一离网风电制氢系统采用基于POA的切换调度策略能够更好地适应宽功率波动,同时减少电解槽启停次数,提高电解槽利用率。

离网型风光发电联合制氢系统的协调运行策略与容量配置优化

离网型风光发电制氢是降低风光发电对电网冲击、促进可再生能源消纳的重要手段,然而风光资源的波动性也对制氢系统高效稳定运行带来了负面影响。为提高离网型风光制氢系统运行稳定性,结合风力/光伏发电、碱性电解槽(alkaline electrolyzer,AE)和储能设备,提出电解槽模式分配与储能日前规划的协调制氢策略,并在计及单位制氢成本与弃风弃光率的基础上,采用改进的非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA-II)进行容量配置优化。结合案例分析表明,与单一电解槽分配策略相比,协同策略的单位制氢成本和弃风弃光率分别降低了11.9%和55.6%。同时该策略有效平抑了电解槽的频繁波动,启停次数降低了44.3%,实现了风光制氢系统的高效运行。研究成果将为开发高效可再生制氢系统提供有益参考。

计及精细化氢能利用的综合能源系统多时间尺度鲁棒优化策略

能源结构改革背景下,构建以氢能驱动、电-热为主体的综合能源系统(HEH-IES)具有重要意义。为提高含电氢耦合单元的IES运行灵活性,同时减小功率波动对系统的影响,提出含多元储能与综合需求响应的氢能精细化利用两阶段调度方法。首先,分析电制氢(P2H)两阶段运行过程与电氢耦合单元运行特性,对氢能的用能过程与设备进行精细化建模;其次,计及多元储能与综合需求响应提出了日前-日内两阶段多时间尺度优化策略,日前阶段充分考虑能源系统的不确定性,构建数据驱动的分布鲁棒优化(DRO)模型,日内阶段遵从日前计划,考虑多能流在灵活性调节时间尺度上的差异,通过多时间尺度的滚动优化降低功率波动的影响;最后,仿真算例证明了所提模型与策略对提升IES的运行灵活性具有积极作用。

计及系统可靠性的机组组合优化运行

考虑火电厂的煤耗特性和启停特性,结合负荷误差的随机性以及停电引起的补偿成本等,以火电厂运行成本、启动耗量成本及停电时电力公司所需支付的补偿成本三者构成的综合成本最小为目的建立优化调度模型。针对一个含6台火电机组的系统进行仿真计算,确定合理开机数量和机组出力组合;提出以系统实时容量和实时负荷之间的关系作为电力系统可靠性的判断依据,对不同机组组合情况下系统运行的可靠性进行分析。算例结果表明,本文建立的考虑电力系统运行可靠性的火电机组组合优化模型,能在降低电力系统运行综合成本的同时,通过可靠性分析找到保证系统安全可靠的运行方式。

自加压式动静压混合式气体润滑密封的性能分析

介绍自加压动静压混合润滑气体密封的工作原理,分析其密封特性。采用流体计算软件FLUENT建立不同自加压动静压混合气体润滑密封端面间气膜的数值计算流场,求得气膜的压力和速度分布,得到密封的性能参数,如开启力、刚度、泄漏量。分析该密封在稳定运转状态和启停工作状态的运行特点,与流体动压型气体密封的工作特性进行对比。结果表明:自加压动静压混合密封在运转时具有更大的开启力和泄漏量以及较高的刚度,表现出更好的启停性能;静压引入孔的位置以及均压槽结构对密封开启力及泄漏量有较大影响,静压引入孔在坝区使气膜刚度增大,在动压槽区则使气膜刚度减小。

喷射式大温差换热系统实验研究

为了解决集中供热领域广泛存在的供热管网扩容改造与超远距离供热问题,以喷射式热泵为基础,提出了并联型和串联型两种喷射式大温差换热系统。在数学建模和有机工质优选的基础上,搭建了一级网水总换热量为170 kW级的并联型喷射式大温差换热系统实验样机,对其启停特性以及额定工况和变工况条件下的热力性能进行了实验研究。主要结论如下:并联型系统的变工况适应能力更强。并联型喷射式大温差换热系统启机与停机时间均为15 min,启停流程简单,响应迅速。在一级网水质量流量为0.60 kg/s、二级网水质量流量为3.75 kg/s、二级网回水温度为44.33℃、一级网供水温度为110.61℃的额定工况条件下,实验样机可将二级网供水温度提升至55.38℃,并将一级网回水温度大幅降低至39.48℃,能够实现大温差换热过程。在一级网水质量流量为0.60 kg/s、二级网水质量流量为3.75 kg/s、二级网回水温度为44.33℃的工况条件下,喷射式大温差换热系统的换热能力随一级网供水温度的升高而显著提升。