计及源端不确定性的综合能源日前调度方法研究

可再生能源出力的多重不确定性对系统安全、经济运行的影响,已成为以风、光为主体的高比例可再生能源综合能源系统亟须解决的问题。在构建的日前调度模型基础上,基于可再生能源发电功率概率预测模型,以其预测置信度为决策变量,引入经济性、风电机组及光伏机组发电功率越限惩罚三个评价指标,提出一种外层为多目标优化、内层为两阶段鲁棒优化的日前调度方法。仿真结果表明:通过对可再生能源发电功率概率预测模型置信度的寻优,可以得到兼顾鲁棒性和经济性的日前调度计划。该方法可充分考虑可再生能源多重不确定性对日前调度计划的影响,为含高比例可再生能源的综合能源系统的安全、高效运行提供指导。

舰船舱室环境油雾在金属和织物表面的沉降特性

[目的]旨在研究舰船舱室环境油雾在金属和织物表面的沉降特性。[方法]在试验舱内释油雾,让其在目标表面上沉降,称量表面沉降前后的质量差即为表面上的沉降质量,以此来对比不同朝向、不同材质表面的沉降特性;将水平向下表面的沉降合理假设为气相沉降,估算其贡献大小,并计算颗粒相的沉降速度。[结果]在朝向方面,金属水平向上表面的沉降质量分别是竖直和水平向下表面的3.98倍和4.66倍,织物水平向上表面的油雾沉降质量是竖直和水平向下表面的1.08倍和1.20倍;在材质方面,织物水平向上、竖直和水平向下表面的沉降质量分别是同朝向的金属表面的49.1倍、169.8倍和155.5倍。估算表明,对于金属水平向上和竖直表面,气相沉积的贡献分别为21.5%和79.2%;对于织物的水平向上和竖直表面,则约为90%。[结论]研究表明,舰船舱室环境油雾在织物表面的沉降远强于在金属表面的沉降;在金属水平向上表面的沉降远大于竖直表面和水平向下表面;在3种朝向的织物表面的沉降差别并不明显;无论何种材质和朝向,气相沉降都不可忽视。对于舰船舱室环境,气相沉降占据主导作用。

液态空气储能耦合综合能源系统热电联储联供优化配置研究

液态空气储能(LAES)在多能耦合的综合能源系统中极具应用前景,合理的储能容量配置更有利于综合能源系统低碳经济运行,但目前研究未充分考虑LAES热电联储联供强相关的特性和优势。因此,本文提出了一种LAES耦合综合能源系统的热电联储联供优化配置方法,针对综合能源系统的基本架构,构建了各组成单元的热电联储/供调度约束模型,并以设备初始投资成本、设备运维成本、购能成本、弃风弃光成本等为目标函数,考虑了系统能量平衡约束、设备容量约束、设备出力约束、外网交互功率约束以及储能约束,建立了相应的优化配置模型,并基于混合整数线性规划方法进行模型求解。以某实际园区为例,设置了5种场景进行优化结果对比分析,结果表明:考虑LAES热电联储联供特性的综合能源系统能实时有效地满足系统用能需求,同时能实现更好的经济效益和环境效益,相较于传统分供系统,系统总经济成本下降37.1%,实现碳减排71.50%,并在消纳可再生能源和减少弃光弃风方面更具潜力。本研究可为LAES耦合系统热电联储联供优化模型的有效性提供理论依据,有助于推动LAES在综合能源系统中的商业化应用。

基于OBE理念的能源动力类专业产教融合机制改革

当前我国高校能源动力类专业人才培养的紧迫任务是培养兼具工程实践经验及创新能力的新工科人才。本文阐述了能源动力类专业在产教融合协同育人方面所面临的发展问题。以产出导向理念为核心,从产教融合课程体系、产教融合实践基地、“双师型”教师队伍三个方面,对能源动力专业产教融合改革开展分析,构建基于OBE理念的能源动力类专业产教融合协同育人机制。目的是提高专业人才解决工程实际问题的能力,促使高校毕业生就业的能力以及院校服务地方经济社会发展的水平得到提升。

静电纺丝纳米纤维复合材料及其在环境领域的应用

概述了静电纺丝工艺,总结了引入金属纳米颗粒、氧化物、氧化石墨烯、丝素蛋白以及金属有机框架(MOF)等改性物质的纳米纤维复合材料的研究进展和应用现状,并对静电纺丝纳米纤维复合材料的未来进行了展望。

基于天然气分布式联供的多能互补综合能源系统在工业项目中的应用

随着“双碳”目标的提出,我国电力系统低碳转型将是必经之路。多能互补综合能源系统具有清洁、低碳、绿色、高效等特点。文章以江苏某工业项目为例,对其冷、热、电、气等用能需求进行分析,并根据负荷需求,设计了适用于该工业项目的多能互补综合能源供应系统,采用内燃机+余热锅炉+溴化锂机组结合光伏、地源热泵系统的技术方案。技术经济性和节能效益评价结果显示,系统利用峰谷电价差,错峰运行,在降低成本的同时起到了“削峰填谷”的作用,具有一定的经济效益和环境效益。多能互补系统采用部分可再生能源,能耗低、碳排放量低。该系统适用于在周边有稳定的且价格合理的天然气供能场景,具有一定的推广意义。

考虑电网可再生能源渗透率的太阳能-燃气系统优化

基于Matlab软件,搭建一种太阳能-燃气耦合供能的综合能源系统,并考虑系统在不同电网可再生能源渗透率下的表现,采用NSGA-Ⅱ多目标优化算法对系统进行经济、环境及节能三方面的优化分析。传统碳税核算表明,以电定热(FEL)模式综合表现最佳。FEL模式下,系统CO_(2)减排率(CDERR)随渗透率增大而显著增大,化石燃料节约率(FFSR)和年度成本节约率(ACSR)受影响次之;在实际渗透率为29.1%情况下,最佳运行决策对应FFSR、ACSR及CDERR分别为38.87%、47.61%、70.19%。敏感性分析表明,碳税增大及天然气价格降低引起ACSR增大。

基于天气状态模式识别的SSA-BP神经网络光伏电厂功率及碳减排量预测

文章提出了一种基于天气状态模式识别并结合SSA-BP(Sparrow Search Algorithm-Back Propagation)预测光伏出力的方法。首先,在分析辐照度、温度、风速等参数变化规律基础上,基于高斯混合模型,针对专业天气类型开展分类,获得类晴、类雨和类阴3种典型的广义天气;然后,将数据作为SSA-BP神经网络输入,对光伏电厂出力分类进行预测;最后,结合碳核算方法学对光伏发电项目碳减排量进行核算。结果表明:利用分类识别和改进的SSA-BP神经网络,在3种天气类型预测中平均相对误差分别为0.195,0.243,0.310;SSA-BP与其他模型相比,平均相对误差降低了17.8%~66.7%。此外,预测CO_(2)减排量与实际核算值相对误差为3.37%,亦表现出良好预测效果。

植物工厂储热装置性能强化研究

为克服固液相变材料的低导热性缺点,本文在传统的套管式固液相变储热器中引入了泡沫金属结合金属肋片的传热强化手段,在储热器内部部分填充泡沫金属以进一步加快储热过程。本文探索了多种不同的储热器内部分填充泡沫金属的设置方式,基于enthalpy-porosity方法对相变材料储热熔化过程进行了数值研究,对比了不同泡沫金属设置方式下储热器内相变材料的动态熔化规律、温度响应特点、储热器的无量纲储热量与储热器经济性的差异。结果表明,配置泡沫金属后,相变材料熔化时间最大可缩短约85%,泡沫金属填充位置对其强化性能起到了决定性的作用。泡沫金属填充于远离热媒管的肋片末端与储热器外壳之间是最优的泡沫金属布置形式,其单位时间储热量是未配置泡沫金属的储热器的6.5倍。最后,本文针对具有最优泡沫金属布置形式的储热器在多种不同加热温度下的熔化过程进行了计算,提出了基于傅里叶数Fo与斯蒂芬数Ste的相变材料熔化进程预测拟合公式。本研究有助于推动固液相变储热技术的发展,为设计应用于植物工厂的太阳能光热相变储热器提供参考和指导。

纳米TiO_(2)对NH_(3)-H_(2)O-LiBr工质降膜吸收性能的影响

为了探讨纳米TiO_(2)对三元NH_(3)-H_(2)O-LiBr工质降膜吸收的影响,本文利用数值分析建立了三元工作流体薄膜吸收的连续方程、能量方程和组分质量平衡方程,采用Matlab软件进行编程和计算纳米流体的降膜吸收性能,将其与实验数据进行对比验证,并进一步分析了纳米TiO_(2)质量分数、初始氨浓度、初始温度、冷却水进口温度、吸收压力和下降薄膜管长度对薄膜吸收性能的影响。研究表明:添加纳米TiO_(2)可以增强降膜吸收的传质速率,主要原因为液膜中氨的扩散系数增加。当纳米TiO_(2)质量分数从0%增加到0.1%、0.3%和0.5%时,扩散系数分别增加了3.44倍、6.42倍和11.76倍。此外,增加初始氨浓度、降低初始温度、提高冷却水进口温度或降低吸收压力都可以提高最终溶液的饱和度。

传热强化技术课程的思政教学模式研究

如何在专业课程中有机融入思政元素,实现“教科学知识、育民族精神”的目标,是目前高校教师研究的热点。传热强化技术是动力工程类专业的一门专业核心课程,为构建“大思政”格局,实现传热强化技术课程与思想政治理论课的同向而行,开展传热强化技术课程的思政教学改革迫在眉睫。课程思政教学改革将通过现有教学内容与思政教育的结合,开发适合本课程的思政教学模式,找准思想教育切入点,将思政元素引入课程教学,制订新教学大纲,构建思政教学的案例库,实践思政教学于课程教育的各个环节,为其他工科课程提供一定的借鉴。

改性海泡石对污泥热解过程中重金属的控制

污泥热解过程中会不可避免地产生多种重金属,危害人类的健康。通过在水平固定床反应器内开展城市污泥与改性海泡石共热解实验,探究海泡石的盐酸浸渍浓度(2~6mol/L)、海泡石的热活化温度(750~950℃)以及污泥与海泡石共热解温度(400~600℃)对污泥热解炭中重金属元素Cd、Zn、Pb、Cr的富集特征、形态变化及生态风险的影响。研究发现,在400~600℃的温度范围内改性海泡石的添加有效地提高了Cd、Zn、Pb的固留率,但对Cr几乎没有富集作用,其中950℃热活化海泡石(950-SEP)对Cd有良好的富集效果,而4mol/L盐酸浸渍海泡石(4H-SEP)对Zn和Pb展现出了更好的富集性能。此外,通过分析重金属赋存形态发现,提高共热解温度和添加改性海泡石,共热解炭中的重金属元素整体向更稳定的形态转化。根据热解炭中重金属的生态风险评估,原始污泥经热解后其生态风险大大降低,在600℃前,改性海泡石可进一步降低重金属的生态风险。

基于纳米复合PCM集蓄热构件的建筑太阳能供暖特性研究

设计一种基于吸光型纳米复合相变材料(PCM)模块化集蓄热构件,将其应用于建筑太阳能采暖,以降低能耗和碳排放。开展石墨烯-石蜡复合相变材料的制备和物性测试,建立PCM集蓄热数学模型,并结合典型气候工况进行供热特性的数值模拟,研究定风量情况下蓄热层厚度和空气流道宽度对供暖特性的影响,分析通风速度对送风温度、日供热量以及太阳能供暖保证率的影响。研究结果表明:添加石墨烯后的纳米复合PCM相对于纯石蜡的集热效率约提升了60%;对于具有18 m^(2)采光面积的集蓄热构件,当通风速度为1.0 m/s时,太阳能集蓄热墙具有较为优异的供暖性能,此时供给室内的日供热量、日平均热效率和供暖保证率分别为112.5 MJ、67.6%和90.0%,室内能够达到20℃的设定温度的时间为13 h。

流化床喷雾浸渍制备负载型钠基CO_(2)吸附剂脱碳性能

针对传统钠基CO_(2)固体吸附剂晶粒尺寸大、气体扩散阻力高、负载量有限导致的吸附量低的瓶颈问题,提出了基于流化床喷雾浸渍技术的吸附剂制备新方法。选取γ-Al_(2)O_(3)为载体,高纯度Na_(2)CO_(3)作为活性组分,利用溶液浸渍法和流化床喷雾浸渍法分别制备了载体结构、活性组分负载量不同的多组吸附剂,并基于固定床实验装置结合比表面积和孔隙度分析仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线荧光光谱分析等手段对吸附剂的CO_(2)吸附性能以及孔隙结构、晶型、表面形态及负载量等关键参数进行表征。研究结果表明,相同活性组分负载量下,采用喷雾浸渍法制备的吸附剂的饱和吸附量和吸附活性皆优于传统浸渍法,其原因在于该方法可以控制活性组分在载体上的负载深度;同时,活性组分多为针状或棒状等利于反应的形态结晶;晶体尺寸较传统溶液浸渍法普遍小10%~20%。尽管如此,载体的孔隙结构,具体如比表面积和孔径分布等参数仍会限制流化床喷雾浸渍技术制备的吸附剂的反应性能。

基于相位补偿的过热汽温自抗扰控制

随着可再生能源接入电网比例的逐步增大,热力发电厂需要应对更加频繁、更大范围的负荷变化,给电厂的高阶大惯性过热汽温过程的控制带来严峻的挑战。为此,文中针对一类高阶大惯性过热汽温过程,提出一种基于相位补偿的自抗扰控制(phase compensation based active disturbance rejection control,PC-ADRC)方法。首先,阐述过热汽温系统的工作原理和控制难点。然后,采用低频近似法详细推导相位补偿(phase compensation,PC)网络模型,提出采用PC网络对模型动态特性进行补偿,得到等效降阶模型的简化思路。为便于工程应用,给出PC-ADRC系统的简单实现方法和等效模型分析。最后,对PC-ADRC系统的稳定性和鲁棒性进行研究。理论分析和仿真结果表明,所提出的PC-ADRC系统能有效提升高阶过程控制系统的鲁棒性和快速响应能力。

基于SO_(2)吸收谱线的光谱仪波长在线校准方法

紫外差分吸收光谱技术已被广泛用于工业污染源废气排放浓度监测。光谱仪作为紫外烟气分析仪的核心器件,易受到温度变化而产生波长漂移,进而影响监测结果的准确性。本文提出了一种光谱仪波长“软”标定方法,通过实验建立标准SO_(2)吸收谱线极值波长数据库,利用SO_(2)吸光度极值像素点和标准SO_(2)吸收光谱极值波长,对光谱仪像素点与波长的对应函数进行重新拟合,以实现光谱仪波长实时校准。搭建了实验系统,并开展了光谱仪波长标定方法验证研究。结果表明,当光谱仪所处环境温度变化范围为10℃时,采用本文方法可以使993mg/m^(3)NO标气的测量误差从115.2mg/m^(3)降低至21.4mg/m^(3),绝对误差减小了93.8mg/m^(3);当被测SO_(2)为1430mg/m^(3)时,测量系统信噪比较高,波长校准效果最佳;针对低浓度测量现场,可通过增加光谱平均次数来增强光谱信号的信噪比,提高波长在线校准方法的效果。

电催化加氢反应技术进展

由可再生资源转化电力能减少化石燃料带来的能源与环境问题。电催化是比传统热催化更为绿色的反应方式,在化学品合成、碳捕集及转化、污染物消除和废弃物高值转化等领域尤有前景。电催化加氢以电能为能量来源,以非氢气氢供体为质子源,具有能量来源广泛、反应条件温和、无氢气储运成本、反应进程易控等优点。本文综述了近年来电催化的选择性加氢反应技术的研究进展。首先,介绍了电催化加氢的原理及其优点。其次,从析氢副反应的抑制和复杂有机物官能团加氢的角度,评估了电催化选择性加氢的研究成果。最后,指出了电催化加氢仍有电解液析氢、含膜电催化体系成本高及能量密度无法保证等问题。得出要实现选择性和实用性的平衡,除了设计高活性的电催化剂外,探索高效电解质体系以及催化剂和电极之间有效偶联的方法十分重要的结论。

基于LCA的稻秸合成甲醇的环境-经济成本分析

以年产5万t甲醇的稻秸气化合成甲醇系统为研究对象,采用生命周期评价方法,对该系统进行了环境-经济成本分析.结果表明,稻秸合成甲醇系统的环境影响成本是284.99元/t(以甲醇计),且主要集中在生产转化过程和下游甲醇燃料消费2个单元阶段.在不同环境影响类型中,温室效应是生命周期最主要的环境影响因素,由于稻秸固碳作用产生的环境成本是-152.79元/t,生产上游温室效应影响负荷为负、总环境影响负荷为负.每t稻秸甲醇的真实成本比煤基甲醇低76.84元.

金属钛辐照级联过程缺陷演化的分子动力学模拟

钛合金材料因其优异的耐腐蚀性能和机械性能被认为是反应堆的候选结构材料。本文围绕材料服役过程中的辐照损伤机制问题,采用分子动力学(MD)方法研究了金属钛(以α-Ti为例)的辐照级联过程,获得了不同温度(300、500、700和900 K)、不同能量(1、5、10和20 keV)的初级碰撞原子(PKA)沿不同晶格方向([0001]、[1010]和[1100])入射的碰撞过程,并从原子尺度分析了α-Ti在辐照级联过程下的缺陷演化行为及机制。结果表明,随着温度升高,α-Ti级联碰撞过程诱发的峰值点缺陷数明显增加,缺陷复合过程所需时间延长;随着PKA能量增加,整个缺陷演化过程的缺陷数均明显增加,稳定缺陷数也呈增加趋势;而PKA入射方向对级联过程中缺陷演化无明显影响。采用NRT(Norgett-Robinson-Torrens)模型计算获得α-Ti辐照缺陷随PKA能量的变化趋势与MD计算结果一致,级联碰撞后剩余的缺陷数约占NRT预测值的30%。本文从微观角度研究了金属钛的辐照损伤机理,相关计算结果为钛合金在未来核反应堆中的应用提供数据支持,为新型耐辐照材料研发提供理论依据。

CO_(2)与绿氢合成甲醇的过程模拟及储能性能分析

文章模拟了CO_(2)与绿氢合成甲醇的过程,提出了CO_(2)储能密度指标,研究了多个参数对甲醇储能性能的影响。研究结果表明:系统能效和甲醇能量产率随着电解水效率、单程CO_(2)转化率、电解水压力和CO_(2)初始压力的升高而升高,随着甲醇合成压力的升高而降低;CO_(2)储能密度随以上参数的变化趋势与系统能效和甲醇能量产率相反;电解水效率和单程CO_(2)转化率是敏感关键的参数;在最优组合工况下,基于甲醇高位和低位热值的系统能效分别为68.0%和59.6%,CO_(2)储能密度为6.07 k W·h/kg,能量产率为0.108 kg/(k W·h),表明以CO_(2)为原料的电制甲醇的系统能效不够理想,但储能密度优势显著。