基于现场总线全数字化技术的水电站辅机机电控制系统改造

目前国内水电站辅机控制的自动化程度普遍偏低且存在诸多问题。本文给出了一种基于现场总线全数字化技术的水电站辅机开关量和联锁保护的机电控制系统,实现了辅机控制的机电自动化。以先进的现场总线离散控制设备和柔性功能块组态方案为基础设计实现了被控系统中主要机电设备的开关量控制和保护策略,实现了在中央控制室对主要机电设备顺序控制的一键启停操作。构建了基于现场总线网络和以太网络的整体控制体系,在系统的现场级应用现场总线构建了控制子系统。系统改善了辅机系统运行的安全性和经济性,取得了较好的经济效益。

智慧电厂信息化分层模型及其技术映射研究

基于工业生产和工业信息化演进的发展规律,针对智慧电厂进一步发展和建设过程中的现实问题,通过回顾工业生产和工业信息化的发展过程,探讨了智慧电厂建设信息化采集、利用以及深度分析其中所涉及的重要问题。工业生产的信息化的传输、表征和分析等方面都呈现出“不断微分、逐渐细化”的发展过程。智慧电厂在信息采集和传输、智能化、智慧化设计与实现时,也呈现出层次化的发展模式。工业信息化在智慧电厂的发展阶段,逐渐出现了数据分层,数据开始发生本质的变化,数据开始大量地生产出新数据,信息利用的维度增加。给出了智慧电厂的信息化分层模型,探讨了传统电厂、数字化电厂和智慧电厂的分层模型映射及其特点,论述了智慧电厂现阶段建设中的技术复杂性。智慧电厂的信息化分层模型及其映射宜采用自底向上、逐层推进的模式。同时,智慧电厂建设的日益复杂性也值得引起注意。

碳捕集变压吸附技术工艺及吸附材料研究进展

变压吸附技术作为重要的气体分离方法,在燃烧后碳捕集过程中显现出了明显的优势。本文详细介绍了变压吸附碳捕集技术的原理以及多塔多层变压吸附和变温变压吸附两种变压吸附的衍生工艺,综述了适用于变压吸附的碳基材料、沸石分子筛以及金属有机框架等物理吸附材料和胺基修饰的多孔材料以及聚合离子液体等化学吸附材料的研究进展,并在此基础上讨论了变压吸附技术在碳捕集方面存在的问题。

汽轮机高温部件热脆化检测技术的研究及进展

热脆化是造成汽轮机转子等高温部件老化的重要因素之一,对机组安全运行和使用寿命产生严重影响。如何高效、准确的检测材料的热脆化程度,是电厂机组尤其是对运行多年的老机组迫切需要解决的问题。本文对汽轮机高温部件热脆化检测的各类技术进行了介绍,包括化学腐蚀法、电化学法、俄歇电子分光法和微小试样机械试验法等,并详细阐述了国内外这些技术的发展现状。

海南东方近岸海域海浪观测特征研究

利用海南东方近岸海域2014年至2015年间一整年的海浪观测资料,分析了海浪的时间变化特征。观测时间段内,有效波高最大值为4.03m,平均值0.79m;平均周期最大值为6.32s,平均值为3.58s。该海域冬季波高较大,秋季最小,常浪向为SSW方向,强浪向为WSW向。基于该长期观测数据,文章亦研究了平均周期、有效波高之间的关系,同时还确立了该海域波高与平均持续时间之间的关系。最后讨论了观测时间段内波浪能流密度的变化特征,发现一年中能流密度大于2kW·m^(-1)的频率为26%,且从全年的计算结果来看,观测位置处12月的波浪能较适宜开发,但总体波浪能资源不够丰富。文章对于认识海南东方近岸海域波浪特征以及工程设计都具有重要的意义。

褐煤半焦贫氧旋风燃烧特性研究

在实验室规模的小型立式旋风筒中,对工业制备的内蒙古锡林浩特褐煤半焦的贫氧旋风燃烧特性进行了试验研究。结果表明:在过量空气系数为0.5~0.9时,贫氧燃烧产物的热值在1 500~3 500kJ/m3之间,且随着过量空气系数的增加而降低;随着过量空气系数增加,半焦燃烧碳转化率增高,当过量空气系数>0.6时,半焦燃烧碳转化率>97%,炉内燃烧区温度升高,在过量空气系数为0.7时,燃烧区温度可达1 280℃,高于灰熔点,这对保证液态排渣非常关键;给料量增加对半焦燃烧特性影响不大,表明旋风筒燃烧室对燃烧褐煤半焦具有良好的负荷调节特性;贫氧燃烧条件下,旋风筒NO的排放质量浓度较低,随着过量空气系数和给料量的增加,旋风筒NO的排放质量浓度提高。

基于信息物理系统的灵活智能发电控制技术

智能发电技术中系统各组成元素的自主性和基于自学习机制的智能化程度的提高,对其架构的灵活性提出了更高的要求。信息物理系统(CPS)是一种对物理过程进行控制的新的理念与体系结构,其高度的灵活性和智能性使其非常适合智能发电技术的应用。本文介绍了CPS的基本概念和特征;论述了基于CPS的灵活智能发电的基本特点;给出了基于CPS的智能发电控制的体系结构;有针对性地给出了现阶段智能发电体系元素向基于CPS的灵活智能发电体系的映射关系。CPS体系使智能发电控制技术逐渐趋于向基于系统组成元素高度智能的"自主化"、SDE/SDS等高度灵活的方向发展,为灵活发电的实现提供了一条新的途径。

积灰对光伏电池板输出特性影响研究

积灰对光伏电池板输出特性具有显著影响,且因地域、实验环境等因素不同存在较大差异。为此,本文分析了不同自然积灰的粒径分布特征,分别利用黄土、红土和高岭土,构造了我国不同地域自然积灰的模拟样本;搭建了由光伏电池阵列、MPPT控制器、上位机以及光强测量仪、温度测量模块等构成的实验平台,开展了积灰对光伏电池板的伏安特性、温度、相对透光率以及输出功率影响的测量实验;基于实验数据建立了相对透光率、相对发电效率与积灰密度关系的拟合模型。结果表明:随着积灰密度的增加,光伏电池板的温度、相对透光率和相对发电效率均逐渐降低,且降低幅度与积灰类型有关;应用算例表明,所建模型可用于光伏发电功率预测以及光伏电池板积灰的清洗周期选取。

水电智能化技术特征解析及工程实施映射

水电智能化是保障水电生产高效、安全、稳定运行主要技术途径,高度智能化是未来水电建设的主要发展方向。如果将水电站看作智能体,智能化则是智能体在由一组环境变量和约束条件构造的约束空间中,为适应这一约束空间而实施的“变形”。智能化的内涵是生产单位作为一种智能体具备适应环境的连续“变形”能力。本文解析了智能化技术特征元素的含义,阐述了智能化特征要素之间的相互关系,归纳总结了智能化技术的基本内涵和实质。以实例的方式进一步解析了当前水电智能化建设中所采用的各类智能化技术,并对其作了特征分类和映射,为水电建设中的智能化实施和改造提供了一定的理论依据,也可对水电智能化技术的改进和完善起到补充和支持作用。

我国煤制氢与CCUS技术集成应用的现状、机遇与挑战

在应对全球气候变化的背景下,氢能以其清洁、高效、无碳的特点而受到广泛关注。基于我国的资源禀赋、氢能需求及排放约束,煤制氢及碳捕集、利用与封存(CCUS)技术的集成应用对我国能源低碳转型具有重要意义。本文系统分析了我国煤制氢与CCUS技术集成应用的现状、机遇与面临的挑战,并为未来我国发展低碳煤制氢产业提供相关建议。结果表明:①相较其他制氢技术,现阶段煤制氢与CCUS技术的集成应用具备显著的成本优势;②CCUS技术可降低煤制氢过程约90%的二氧化碳排放,但相比可再生能源制氢其碳足迹仍是短板;③新疆、山西、陕西及内蒙古等地区可作为推广煤制氢与CCUS技术集成应用的优先区域;④煤制氢与CCUS技术集成应用面临的挑战主要包括缺乏公众认可度以及与可再生能源之间的竞争。未来我国应加强针对煤制氢与CCUS技术集成应用产业的顶层设计及相关技术的科普宣传,积极推进煤制氢与CCUS技术集成应用方面的研发和示范,为我国氢能产业的发展提供保障。

选择性非催化脱硝反应等温过程的实验研究

为促进工程中选择性非催化法脱硝系统的优化,有效控制燃煤电厂NO_x排放量,通过建立完善的选择性非催化脱硝(SNCR)反应等温实验系统,研究了反应温度、混合时间和O_2体积分数对SNCR过程的影响.结果表明:在973~1 373K内,随反应温度的升高,脱硝效率先升高后下降,1 173K为最佳脱硝温度,此时脱硝效率达到92.9%;混合时间缩短可有效提高脱硝效率,特别是当温度高于1 203K时,随着混合时间的缩短,脱硝效率明显提高;O_2体积分数的增加在温度低于1 148K时促使脱硝效率升高,而在温度高于1 148K时会导致脱硝效率降低.

电力企业智能发电技术规范体系架构

第四次工业革命的兴起促使能源领域发生变革。在发电技术转型革命之中,智能发电是发电企业转型发展的重要方向。以电力企业智能发电建设规划为出发点,阐释了企业编制智能发电系列技术规范的思路和内容。重点介绍了智能火电技术规范的主要内容,从功能实现的角度构建由智能发电运行控制系统和智能发电公共服务系统组成的智能火电技术总体架构,提出可用于指导实践的功能要求与应用原则。同时结合其他发电形式具体特点,介绍了智能风电、光伏发电和水电技术规范内容。最后,针对电力企业开展智能发电建设工作提出了深入思考和建议。

智慧化全数字技术及其在电厂中的应用

传统的数字化电厂技术虽然能实现企业建设和管理中的数字化模式,但从信息采集的广度和信息利用的深度来说,还不具备高度智能化的条件和特征。结合电厂的生产特点,在数字化电厂的技术基础上提出了一种适用于发电厂的智慧化全数字技术体系,给出了智慧化全数字技术的概念、组成以及要素间的基本关系,阐述了智慧化全数字体系的基本结构和原理,阐述了智慧主体的智能化运行模式,探讨了智慧化全数字技术在电厂中的应用方案。在这种体系中,智慧主体与数字化技术有机结合,增加并扩展了对数据信息在广度和深度上的利用,通过扩展信息获取和采集的途径和手段来增加信息的广度,通过引入更加智能化的计算方法和分析方法对数据信息做深度分析、挖掘和再利用。同时,该体系产生出的新数据和新知识可持续反馈到现有的全数字化系统中去,实现系统的自调整和自组织,充分体现出智能化的特征。

选择性非催化脱硝反应非等温过程的实验研究

建立了完善的选择性非催化脱硝(selective noncatalytic reduction,SNCR)反应的非等温实验系统,探讨了初始反应温度、氧气含量和还原剂与烟气流速比对非等温SNCR过程的影响,随初始反应温度升高,脱硝效率先升高再减小,在1 273~1 323K范围内,脱硝效率达到最大70%以上;氧气含量的增加在温度低于1 250 K时可以提高脱硝效率,在温度高于1 250 K时会导致脱硝效率降低,氧气浓度为2.5%时,最大脱硝效率可以达到85.4%;在温度低于1250 K时,反应处于动力控制区,还原剂与烟气流速比的增加使脱硝效率降低,在温度高于1 250 K时,反应处于混合控制区,流速比的增加使脱硝效率升高,流速比为5.0时最大脱硝效率可以达到79%;文中非等温SNCR的实验结论有助于工程实际中的选择性非催化法脱硝系统的优化。

多孔NiS2和Ni2P纳米片的制备及其析氧催化性能研究

NiS2和Ni2P由于其在析氢(HER)和析氧反应(OER)中表现出很好的催化性能而被广泛用于电解水反应催化剂。为了提高上述两种催化剂的催化性能,采用两步法合成了具有多孔结构的NiS2和Ni2P纳米片,研究了它们对析氧反应的电催化性能。同时,对两种催化剂的催化性能也进行了比较。结果表明:上述两种催化剂均具有较好的催化活性和催化稳定性。与NiS2相比,Ni2P表现出相对较小的塔菲尔斜率值(84mV/dec)、较高的催化性能和较好催化稳定性。

低温改性粉煤灰对土壤镉的钝化修复研究

粉煤灰(FA)通过低温碱改性制备中间体(IP)和沸石(ZE)。利用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)、X射线荧光分析(XRF)、比表面积(BET)、零点电荷(pHzpc)等对FA、IP和ZE 3种钝化剂进行表征,通过盆栽试验研究不同投加梯度下3种钝化剂对土壤pH和有效态镉(Cd)含量、印度芥菜(Brassica juncea)生物量及各部位Cd含量的影响,探究3种钝化剂对土壤Cd的钝化机理。结果表明:3种钝化剂均能显著降低土壤中有效态Cd含量和印度芥菜地上部Cd含量,1.5%添加用量IP和ZE可使有效态Cd含量降低48.35%和46.19%、印度芥菜地上部Cd含量降低37.51%和41.06%。施入1.5%的IP和ZE使土壤pH显著提高0.59和0.62个单位、印度芥菜生物量提高20%。由此可见,IP和ZE均可有效降低污染土壤中有效态Cd含量并促进作物生长。从经济角度考虑,IP的制备对FA的长期利用更有一定的经济价值。

智能发电技术体系建设探讨与展望

智能发电技术体系建设是《中国制造2025》国家发展战略的重要组成部分,目前国内大型发电集团企业正在积极推进智能发电技术体系的建设。本文探讨了智能发电的基本体系、智能化的主要特征以及智能发电中所蕴含的重要概念和基本原理,介绍了智能发电全生命周期管理体系和智能发电的信息安全问题,并对智能发电技术体系在未来的建设进行了展望。认为全面信息化、标准化是智能发电未来建设的基础,同时需要加强信息安全技术体系的建设、关键智能技术及装备的研发以及智能化评估等工作,不断推进我国大型发电企业向更加清洁、高效、可靠的智能化电厂方向发展。

飞灰辐射特性与表面温度关联的实验研究

为降低燃煤、垃圾焚烧和生物质锅炉高温换热器传热管失效泄漏甚至爆管的风险,提出基于高温内窥镜光学测温方法的高温换热器表面积灰和温度状态监测系统。采用多元扩散Hencken燃烧器和细颗粒振荡给粉技术,开展了3种飞灰可见光段辐射特性与温度的关联规律研究。结果表明:由于3种飞灰理化性质不同,其辐射-温度关联曲线区别明显;光学频道选择不同也会显著影响结果的准确性,在实际应用前应进行系统的实验室标定,以获取更为精确的结果。

储能经济性研究

分析国内电力体制的特点,讨论在我国电力体制下储能系统经济性的分析模型。首先半定性的分析了储能系统的潜在收益,以及国内电力市场、火力发电、新能源应用和辅助服务等内容。提出评估储能成本的重要指标,结合国内电力市场情况建立了合适的分析模型。基于模型分析了储能产业的发展状况,提出3方面建议:1)鼓励发电企业提供储能系统解决方案;2)通过储能系统的合理应用降低新能源、分布式能源和微网的综合发电成本;3)建议电力辅助服务市场化。

火电机组瞬态特性研究现状综述

为增加可再生能源发电量消纳,火电机组参与电网调峰已趋于高频化、常态化,频繁的负荷波动导致机组能耗水平升高、控制品质降低、设备寿命损耗严重,亟需对其变负荷过程瞬态特性进行深入的研究。对火电机组瞬态特性研究中使用的模型、仿真工具及相关研究成果进行梳理,分析存在的问题,归纳未来研究重点,提出技术应用发展方向。当前研究对仿真手段依赖严重,瞬态模型缺乏实践验证,极少有研究在瞬态特性评价基础上进一步提出控制策略,难以实现成果转化。未来推进火电机组瞬态过程评价的精确性和求解的快速性是理论研究的重点,将模型相关研究成果与智能发电技术有机融合是技术应用发展方向。