Mathematical model on heat transfer of water-cooling steel-stick bottom electrode of DC electric arc furnace

For predicting and controlling the melted depth of bottomelectrode during the process of steelmaking, the water-cooling steel-stick electrode is taken as an example, to analyze the process ofheat transfer, then 3D mathematical model by control capacity methodis built. At the same time, the measurement on the melted depth ofbottom electrode is conducted which verified the correctness of thebuilt mathematical model. On the base of verification, all kinds ofkey parameters are calculated through the application and a series ofresults are simulated. Finally, the optimum parameters are found andthe service life of bottom electrode is prolonged.

Designing the cooling system of a hybrid electric vehicle with multi-heat source

In order to reduce the power consumption and meet the cooling demand of every heat source component, three kinds of multi-heat source cooling system schemes were designed base on the characteristic of power split hybrid electric vehicle （HEV）. Using the numerical simulation meth- od, the power system heat transfer model was built. By comparing the performance of three differ- ent schemes through the Simulink simulation, the best cooling system scheme was found. Base on characteristics of these cooling system structures, the reasonableness of the simulation results were analyzed and verified. The results showed that the cooling system designation based on the numerical simulation could describe the cooling system performance accurately. This method could simplify the design process, improve design efficiency and provide a new way for designing a multi-heat source vehicle cooling system.

Analysis and Economic Evaluation of Hourly Operation Strategy Based on MSW Classification and LNG Multi-Generation System

In this study,a model of combined cooling,heating and power system with municipal solid waste(MSW)and liquefied natural gas(LNG)as energy sources was proposed and developed based on the energy demand of a large community,andMSW was classified and utilized.The systemoperated by determining power by heating load,and measures were taken to reduce operating costs by purchasing and selling LNG,natural gas(NG),cooling,heating,and power.Based on this system model,three operation strategies were proposed based on whether MSW was classified and the length of kitchen waste fermentation time,and each strategy was simulated hourly throughout the year.The results showed that the strategy of MSW classified and centralized fermentation of kitchen waste in summer(i.e.,strategy 3)required the least total amount of LNG for the whole year,which was 47701.77 t.In terms of total annual cost expenditure,strategy 3 had the best overall economy,with the lowest total annual expenditure of 2.7730×108 RMB at LNG and NG unit prices of 4 and 4.2 RMB/kg,respectively.The lower heating value of biogas produced by fermentation of kitchen waste from MSW being classified was higher than that of MSW before being classified,so the average annual thermal economy of the operating strategy of MSW being classified was better than that of MSW not being classified.Among the strategies in which MSW was classified and utilized,strategy 3 could better meet the load demand of users in the corresponding season,and thus this strategy had better thermal economy than the strategy of year-round fermentation of kitchen waste(i.e.,strategy 2).The hourly analysis data showed that the net electrical efficiency of the system varies in the same trend as the cooling,heating and power loads in all seasons,while the relationship between the energy utilization efficiency and load varied from season to season.This study can provide guidance for the practical application of MSW being classified in the system.

考虑变掺氧富氧燃烧与利用LNG冷能的LAES的综合能源系统低碳经济调度

为促进风电消纳,减少火电机组的碳排放,解决综合能源系统(Integrated Energy System,IES)低碳经济运行问题,文中引入变掺氧富氧燃烧技术对燃气机组进行改造,并结合利用液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)冷能的液化空气储能(Liquid Air Energy Storage,LAES),提出了一种电热气冷IES低碳经济优化策略。首先,构建含变掺氧富氧燃烧燃气机组、利用LNG冷能的LAES、电转气(Power To Gas,P2G)设备、中央空调和溴化锂制冷机的IES架构,并建立各设备的数学模型;其次,引入阶梯式碳交易机制,建立了以系统运行成本最小为目标的电热气冷IES低碳经济调度模型;最后,采用MATLAB调用GUROBI求解器对多个场景进行求解,验证了文中提出的低碳经济优化调度策略可以提高系统的风电消纳、有效降低系统运行成本,实现碳减排。

深度调峰背景下火电机组热电解耦技术路径对比分析

新能源发电在出力和发电负荷上具有波动大、不稳定的特点,为解决新能源机组上网后带来的上述问题,利用多种热电解耦方式对火电机组进行改造,并对不同技术路径进行对比分析,探究火电机组解耦潜力与调峰能力。采用EBSILON Professional软件进行模拟仿真,对不同热电解耦方案下调峰负荷空间进行评估和对比分析。计算结果表明,低压缸零出力热电解耦改造方案可以使机组的调峰能力得到最大的改善。在原最大供热负荷304.60 MW下,最小发电量下降172.21 MW,最低电负荷率下降32.70%。火电机组经过热电解耦改造可显著提高热电机组与新能源机组的协调调峰能力,提高发电单元整体发电的稳定性。

基于多变量相空间重构和径向基函数神经网络的综合能源系统电冷热超短期负荷预测

为解决能源危机问题,提高能源利用率,综合能源系统(integrated energy system,IES)成为发展创新型能源系统的重要方向。准确的多元负荷预测对IES的经济调度和优化运行有着重要的影响,而借助混沌理论能够进一步挖掘IES多元负荷潜在的耦合特性。提出了一种基于多变量相空间重构(multivariate phase space reconstruction,MPSR)和径向基函数神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)相结合的IES超短期电冷热负荷预测模型。首先,分析了IES中能源子系统之间的耦合关系,运用Pearson相关性分析定量描述多元负荷和气象特征的相关性。然后,采用C-C法对时间序列进行MPSR以进一步挖掘电冷热负荷和气象特征在时间上的耦合特性。最后,利用RBFNN模型对电冷热负荷间耦合关系进行学习并预测。实验结果表明,所提方法有效挖掘并学习电冷热负荷在时间上的耦合特性,且在不同样本容量下具有良好且稳定的预测效果。

增程式电动汽车动力系统一体化冷却传热分析

以一款增程式轻型卡车为研究对象,对增程式动力系统的发动机和电机采用一体化冷却系统设计。在预设的运行工况,通过试验测试,计算出工况点增程器和电驱系统的散热需求,对冷却液和冷却水泵进行选型匹配。结合试验测试建立了增程器和电驱系统冷却回路一维仿真模型,对比分析了电驱系统冷却管道串联与并联的冷却效果与能耗情况,验证了驱动电机冷却液帮助发动机冷起动的可行性。研究结果表明:通过试验测量散热量选择到的电子水泵,能更加高效准确地控制冷却液流量,冷却效果更好。冷却系统一维仿真分析中能从温升曲线直观看到并联冷却管路冷却效果更好,并联管路中的电磁阀根据工况不同控制开口大小,比串联管路统一控制冷却液流量冷却更高效。并联冷却管路中驱动电机冷却时快速产生热量,在与发动机冷起动时进行热交互可以帮助发动机快速暖机,改善发动机冷起动排放差、动力弱的情况。

电动飞机电池组微通道风冷散热研究

电动飞机已成为航空飞行器的重要发展方向。电动飞机配置的电池组能量密度更高,工作时功率大产热多,如果热管理不善,容易使电池组自燃,且飞行过程难以紧急避险,所以必须重视电动飞机电池组热管理。提出在常规Z型风冷系统中增设微通道冷板的方案,对电动飞机电池组进行散热;对电池组工作过程进行仿真,计算各种环境和使用条件下电池组生热及散热功率,以便采取措施更有效地实施电池组热管理。仿真计算了电动飞机滑跑、加速和爬升段飞行时的无风条件、常规Z型风冷和增设微通道冷板新型Z型风冷的生热和散热功率。结果表明:增设微通道冷板新型Z型风冷散热效果最好,与常规Z型风冷比较,电池组最高温度下降约7℃,温差下降约6℃。

计及碳交易的热电联产-储热-电锅炉风电消纳策略

为解决传统热电联产机组的热电耦合特性以及冬季采暖期间弃风消纳问题,提出了计及碳交易含储热热电联产机组和电锅炉联合运行的弃风消纳策略。首先将储热设备、电锅炉与热电联产机组联合运行来满足系统所需热负荷,从而提高热电联产机组电调峰能力。其次,为进一步控制碳排放量,引入阶梯式碳交易与优化电锅炉运行模式,兼顾系统运行成本、弃风消纳量以及碳排放量,构建计及碳交易的热电联产-储热-电锅炉风电消纳模型并进行求解。最后,以IEEE-30节点为例进行算例分析,结果表明所提策略能够有效促进风电消纳、减少碳排放量且有效降低系统运行成本。

多类型小容量火电机组热电解耦潜力与经济性对比评估

【目的】新能源发电存在输出功率和发电负荷的大幅波动和不稳定性问题,对电力系统稳定运行造成一定挑战。小容量火电机组热电解耦后参与电力系统整体运行,可提高电网调度效率与系统安全性,为此,采取多种热电解耦技术对3台小容量火电机组进行改造,并对各种技术路线进行了比较研究。【方法】通过使用EBSILON Professional软件进行模拟实验,对各种热电解耦方案在调峰负荷方面的潜力进行了评估和对比分析,并对改造后的经济性进行分析。【结果】水冷背压式机组热电解耦潜力空间较大,较其他机组有着明显优势,热泵改造机组最大供热下日利润提高217.18万元。随着抽汽热负荷变化,水冷凝汽式机组热电解耦潜力变化整体趋势平缓,最易控制,热泵改造机组最大供热下日利润提高202.25万元。空冷凝汽式机组热泵改造最大供热下日利润提高26.13万元。【结论】经过热电解耦升级的火电机组,能够大幅增强其调峰效果,热泵改造能有效提高日利润,从而提升整个发电系统的稳定性和发电效率。

个体冷热调节服装的研究进展

为促进个体冷热调节服装(PTRC)在热舒适性调节和建筑节能中的应用与发展,系统介绍了个体冷却服、加热服的分类特性及进展,比较分析了不同类型PTRC的优缺点,提出了未来的发展方向。总结发现:个体冷却服存在笨重、便携性差和冷却效率低等问题,未来应结合实际应用场景,从多方面(面料、结构、附加设备等)进行综合考虑,寻找更高能量密度的电池,降低服装重量;对于个体加热服,多驱动能源技术是未来的发展方向,应充分结合不同学科知识实现服装的智能化控制,满足不同场景中的加热需求;针对使用新型制造工艺与材料的动态调节技术,优化纺织材料的性能和生产工艺,建立全面的适用安全标准体系和评估方法,以促进其商业化的发展进程。

Optimized scheduling of integrated energy systems for low carbon economy considering carbon transaction costs

With the introduction of the“dual carbon”goal and the continuous promotion of low-carbon development,the integrated energy system(IES)has gradually become an effective way to save energy and reduce emissions.This study proposes a low-carbon economic optimization scheduling model for an IES that considers carbon trading costs.With the goal of minimizing the total operating cost of the IES and considering the transferable and curtailable characteristics of the electric and thermal flexible loads,an optimal scheduling model of the IES that considers the cost of carbon trading and flexible loads on the user side was established.The role of flexible loads in improving the economy of an energy system was investigated using examples,and the rationality and effectiveness of the study were verified through a comparative analysis of different scenarios.The results showed that the total cost of the system in different scenarios was reduced by 18.04%,9.1%,3.35%,and 7.03%,respectively,whereas the total carbon emissions of the system were reduced by 65.28%,20.63%,3.85%,and 18.03%,respectively,when the carbon trading cost and demand-side flexible electric and thermal load responses were considered simultaneously.Flexible electrical and thermal loads did not have the same impact on the system performance.In the analyzed case,the total cost and carbon emissions of the system when only the flexible electrical load response was considered were lower than those when only the flexible thermal load response was taken into account.Photovoltaics have an excess of carbon trading credits and can profit from selling them,whereas other devices have an excess of carbon trading and need to buy carbon credits.

含碳捕集及电制热负荷的综合能源系统优化调度

调节控制负荷侧协同消纳新能源是新型电力系统下的关键技术之一。考虑到热电联产机组的以热定电工作方式,加剧了热电耦合效应,提出了利用碳捕集技术辅之电制热负荷为热电联产机组提供辅热的优化调度策略。首先,分析多元系统电力电量平衡关系,建立碳捕集设备和热电联产的运行特性模型;其次,考虑碳捕集和电制热负荷无极调节优势及运行边界,建立了考虑弃风成本、碳交易成本的含CHP-CCS的综合能源系统优化调度模型;最后,以中国北方某城市冬季供暖期为例,利用CPLEX进行数值分析。仿真结果表明,该方法能够提升系统经济性和新能源消纳率,同时达到了减少碳排放量的目的。

电动汽车动力电池组液冷散热优化

电动汽车动力电池在充放电过程中快速产生大量的热量,开展高效散热设计有利于提升电池组工作效率及其安全性。采用冷板和电池组相结合的方式进行电池组液冷散热设计,以50℃作为临界最高温度进行研究,结果表明冷板与电池组采用侧面侧方布置时电池表面平均温度最低,温度均匀性较好。满足散热设计对应的相间侧向所需质量流量最小且为0.05 kg/s,而相间上向模型的压降最小。因此,电池组散热设计时可优先选择电池单体与冷板相间布置的结构。

基于组合数学质量比建模的车用锂离子电池组热管理研究

为提高车用锂离子电池的热管理效率,将纳米石墨(NG)和纳米铝(NA)添加至石蜡(PA)中,制备纳米复合相变材料(NCPCM),基于组合数学建模研究了不同质量比NCPCM的热导率和相变潜热等物理参数对电池热管理效率的影响,完成组合数学质量比模式下的热导率和相变潜热,以及慢充至快充下的RGO/BN/PA CPCM、RT44HC/CF CPCM和NCPCM3的车用锂离子电池热管理试验分析,结果表明:3.5 C放电速率下,热导率为2.1 W/(m·K)、相变潜热为206.18 J/g的NCPCM3能将车用锂离子电池组的最高温度和最大温差分别降低至44.2℃和4.4℃,进一步提高NCPCM的热性能参数并不会显著提高热管理性能;NCPCM3的电池热管理效率明显优于RGO/BN/PA CPCM、RT44HC/CF CPCM,能确保车用锂离子电池组的正常工作温度。

多能联供协同干燥的压缩空气储能

【目的】为探究压缩空气储能系统(compressed air energy storage system, CAES)在冷热电场景下的工程应用,提出了一种用于木材干燥的CAES。【方法】首先搭建了CAES及其数学模型;其次分析了木材高温干燥和除湿干燥模式的能耗,通过模拟试验探究了CAES的冷热电联产特性;最后将系统产出的冷热电能与两种干燥模式的能耗负荷匹配,并进行经济性分析。【结果】储能系统采用补能预热,水流量为1 kg/s时产生最大制冷量和级间热量;当换热冷却水流量为3.3 kg/s时,木材干燥综合能效最高;高温干燥方案投资静态回收期稍微低于除湿干燥方案。【结论】本研究结果为木材干燥企业的能源转型提供参考,同时为压缩空气储能系统的工程应用开辟了新方向。

铸造工厂熔化电炉冷却系统余热回收应用的探讨

随着国家推出的高质量发展理念及“碳达峰、碳中和”政策的实施,通过收集铸造工厂熔化电炉冷却相关的资料及运行参数,结合某项目应用的实际案例,介绍了熔化电炉冷却系统余热回收应用场合,同时对采用的余热回收技术方案进行了经济技术分析,确认本次探讨的电炉冷却水余热回收系统的技术方案具备初投资低、运行费用省,能够有效降低企业的碳排放,具备良好的社会经济效益。该余热回收技术方案的推广应用,是企业降低运行费用、减少碳排放的一个有效途径。

高速公路服务区冷热电联供技术研究

在我国积极稳妥推进碳达峰碳中和的背景下,重新思考如何规划设计高速公路服务区的供能体系,使其成为交通运输领域低能耗、零碳排放的典范,意义重大。该文详细介绍冷热电联供技术的结构及其优势,着重分析锅炉、制冷设备(包括压缩式制冷机等)等设备的数学模型,以及由这些设备组成的系统的约束条件和优化思路。该文提出冷热电联供的研究思路,并选取燃气轮机额定容量、电制冷占比和燃气锅炉额定容量等作为优化变量,以满足服务区需求为目标函数。该研究对于提高高速公路服务区能源利用效率、降低能源消耗和环境污染具有重要的理论指导和实践意义。

热电联产锅炉炉水电导率超标分析及处理

避免不合格盐水渗入冷凝水,本文对井矿盐热电联产锅炉水电导率异常的可能来源进行了综合分析,从制定应急预案、加强机组排污、锅炉回水监测及自动采样系统查漏补缺、完善锅炉自动采样系统、做好药品验收及改进化验技术等五个方面采取措施进行应对和治理,从而确保制盐预热器设备完好及运行参数稳定。

燃气冷热电联供技术在分布式能源中的应用与发展

随着全球能源结构的转型和可持续发展目标的提出,分布式能源系统逐渐成为了能源领域的研究热点。燃气冷热电联供技术作为分布式能源的重要组成部分,具有高效、环保、灵活等优势,在节能减排、提高能源利用效率等方面发挥着重要作用。文章介绍了燃气冷热电联供技术的基本原理和分类,分析了其在分布式能源中的应用现状,探讨了其面临的挑战和未来的发展方向,旨在为燃气冷热电联供技术在分布式能源中的推广和应用提供参考。