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Energy-Saving Optimization Study on 700℃ Double Reheat Advanced Ultra-Supercritical Coal-Fired Power Generation System

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Journal of Thermal Science 2023年第1期32卷 30-43页

作者： WANG Jing duan liqiang YANG Jinfu YANG Ming JING Yutian TIAN Liguo School of Energy Power and Mechanical Engineering North China Electric Power UniversityBeijing 102206China Institute of Engineering Thermophysics Chinese Academy of SciencesBeijing 100190China

700°C double reheat advanced ultra-supercritical power generation technology is one of the most important development directions for the efficient and clean utilization of *** solve the great exergy loss problem caused by the high superheat degrees of regenerative steam extractions in 700°C double reheat advanced ultra-supercritical power generation system,two optimization systems are proposed in this *** 1 is integrated with the back pressure extraction steam turbine,and system 2 is simultaneously integrated with both the outside steam cooler and back pressure extraction steam *** system performance models are built by the Ebsilon Professional *** performances of optimized systems are analyzed by the unit consumption *** off-design performances of optimization systems are *** results show that:the standard power generation coal consumption rates of optimization systems 1 and 2 are decreased by 1.88 g·(kW·h)^(–1),2.97 g·(kW·h)^(–1)compared with that of the 700°C reference system;the average superheat degrees of regenerative steam extractions of optimized systems 1 and 2 are decreased by 122.2°C,140.7°C(100%turbine heat acceptance condition),*** comparison results also show that the performance of the optimized system 2 is better than those of the optimized system 1 and the 700°C reference *** power generation standard coal consumption rate and the power generation efficiency of the optimized system 2 are about 232.08 g·(kW·h)^(–1)and 52.96%(100%turbine heat acceptance condition),respectively.

关键词： 700℃ advanced ultra-supercritical(A-USC) double reheat cycle extraction steam superheat degree unit consumption method system optimization

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不同运行策略下燃气轮机联合循环变工况热经济性能分析

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中国电机工程学报 2021年第14期41卷 4912-4922页

作者：王振段立强华北电力大学能源动力与机械工程学院北京市昌平区102206

燃气轮机联合循环发电已成为当前火力发电的主要发展方向之一。基于热经济学结构理论建立了燃气轮机联合循环成本模型,分析不同燃机运行策略对燃气轮机联合循环机组单位产品热经济学成本的影响,并引入评价指标对燃气轮机联合循环进行技... 详细信息

燃气轮机联合循环发电已成为当前火力发电的主要发展方向之一。基于热经济学结构理论建立了燃气轮机联合循环成本模型,分析不同燃机运行策略对燃气轮机联合循环机组单位产品热经济学成本的影响,并引入评价指标对燃气轮机联合循环进行技术经济性分析。分析了天然气价格和非能源成本对各组件的单位产品热经济学成本的影响。结果表明,调节燃机运行策略可以降低机组的单位产品热经济学成本。通过分析各个组件的性能评价指标值,结果表明,对于压气机和蒸汽轮机,减少投资成本是主要改进方向,对于燃烧室通过提高燃烧室的燃烧效率,减少燃料化学能与烟气热能转换损失来降低由于不可逆损失引起的负熵成本。通过灵敏度分析,结果表明,天然气价格的变化对燃烧室的单位热经济学成本影响最大,而非能量成本对压气机,燃气透平和蒸汽轮机的单位热经济学成本影响最大。

关键词：燃气轮机联合循环热经济学结构理论单位热经济学成本燃机运行策略

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650℃一次再热超超临界燃煤发电机组设计优化

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机械工程学报 2022年第22期58卷 416-425页

作者：王婧段立强杨名华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

针对650℃一次再热超超临界燃煤发电机组热力系统抽汽过热度较高、空气预热器换热温差较大的问题,在650℃基准机组基础上提出加装2级前置式蒸汽冷却器(Outside steam coolers, OSCs)(方案1)和采用前置式空气预热器+OSCs(方案2)进行性能... 详细信息

针对650℃一次再热超超临界燃煤发电机组热力系统抽汽过热度较高、空气预热器换热温差较大的问题,在650℃基准机组基础上提出加装2级前置式蒸汽冷却器(Outside steam coolers, OSCs)(方案1)和采用前置式空气预热器+OSCs(方案2)进行性能对比研究。通过Ebsilon建模,采用单耗分析法对比了650℃一次再热机组在变工况下的能耗分布情况。结果表明:650℃一次再热机组发电煤耗比600℃二次再热机组降低10.67g·(kW·h)^(-1),比700℃一次再热机组高9.77 g·(kW·h)^(-1)(100%THA),节煤效果显著。650℃一次再热不同优化方案中,方案2在各工况下性能均优于方案1和基准机组,方案2发电煤耗246.71 g·(kW·h)^(-1)(100%THA),比方案1降低1.99 g·(kW·h)^(-1),比基准机组降低3.32 g·(kW·h)^(-1),在低负荷下仍具有良好的节煤效果。

关键词： 650℃ 先进超超临界(A-USC) 一次再热抽汽过热度外置式蒸汽冷却器(OSC) 单耗分析

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内嵌加热管束反应床Ca(OH)_(2)/CaO热化学储能性能研究

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中国电机工程学报 2022年第10期42卷 3680-3690页

作者：刘旭光段立强华北电力大学能源动力与机械工程学院北京市昌平区102206

热化学储能在能量密度以及能量的长期存储上较显热储能和潜热储能2种方式具有较大的优势,并且在远距离输送上具有比较小的能量损失。采用热化学储能中的Ca(OH)_(2)/CaO储能体系进行数值研究,旨在探索内嵌加热管束反应床的尺寸以及加热... 详细信息

热化学储能在能量密度以及能量的长期存储上较显热储能和潜热储能2种方式具有较大的优势,并且在远距离输送上具有比较小的能量损失。采用热化学储能中的Ca(OH)_(2)/CaO储能体系进行数值研究,旨在探索内嵌加热管束反应床的尺寸以及加热温度与反应床储热性能之间的关系。针对多孔反应床内的储能反应建立一个物化模型,采用数值计算的方法将反应床反应过程中的传热传质过程进行量化分析。以反应床的储能率表征反应床的储热性能并分析不同工况下的反应模式。结果表明内嵌管束加热方式比反应床外壁加热有更高的储热性能,尽管前者的加热面积远小于后者,但与后者相比,其储能率仍提高3.8%左右。另外,研究发现在不同的反应率下反应床尺寸变化对储能率的影响效果不同。对反应床的加热温度变化研究表明,不同的尺寸参数对加热温度的变化敏感程度也是不同的。对于文中反应床,当额定加热温度为863K,半径为120 mm,高650mm时反应床的储能效率达到最高。

关键词：热化学储能 Ca(OH)_(2)/CaO 数值模拟多孔反应床内嵌加热管

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金融机构违法违规的罚款定价影响因素与差异性研究

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当代经济科学 2020年第6期42卷 64-73页

作者：张桥云段利强西南财经大学金融学院四川成都611130

金融机构违法违规行为具有负外部性,各国都高度重视对金融机构的监管。行政处罚是监管的重要手段。本文通过分析2017年银保监会的处罚数据发现:违法违规案件性质越严重,银保监会的罚款金额越高;相对于其他业务领域的违法违规案件,银保... 详细信息

金融机构违法违规行为具有负外部性,各国都高度重视对金融机构的监管。行政处罚是监管的重要手段。本文通过分析2017年银保监会的处罚数据发现:违法违规案件性质越严重,银保监会的罚款金额越高;相对于其他业务领域的违法违规案件,银保监会对内控相关的案件处罚更重;银保监会对不同机构罚款定价的确存在差异,相对来讲,对上市银行违规罚款金额更高,而对农村信用合作社和大型国有银行违规罚款金额更低。研究表明,监管部门应督促金融机构建立更加合理的内控体系,同时提高处罚的公信力与权威性,采取多种处罚方式增加金融机构的违规成本,震慑违法违规行为。

关键词：金融监管金融机构违法违规处罚罚款定价

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耦合太阳能的SOFC-MGT-CCHP系统不同运行策略性能对比研究

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中国电机工程学报 2022年第11期42卷 4079-4089页

作者：陈彪段立强杨丽波华北电力大学能源动力与机械工程学院北京市昌平区102206

提出耦合太阳能的固体氧化物燃料电池–微燃机–冷热电联供系统(solid oxide fuel cell-micro gas turbine-combined cooling,heating and power system,SOFC-MGT-CCHP),建立SOFC-MGT-CCHP系统与太阳能热水系统模型,并将二者耦合。以某旅馆用户为例,根据不同季节用能特点提出3种典型运行策略。并根据以电定热、以热定电以及是否耦合太阳能等系统运行方式进行对比研究,研究结果表明:耦合太阳能的SOFC-MGT-CCHP系统按照以热定电方式运行最为节能。在满足用户用能需求情况下,相较于不利用太阳能的以热定电运行方式,系统日均一次能源节约率、一次能源利用率、CO_(2)减排率最高提升2.88%、14.2%、3.76%;相比于不利用太阳能的以电定热运行方式,三者最高分别提升26.31%、83.05%、26.53%。

关键词：太阳能固体氧化物燃料电池冷热电联供 Aspen Plus 运行策略

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耦合太阳能的燃气轮机动态性能与控制特性研究

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太阳能学报 2022年第12期43卷 134-143页

作者：杨丽波段立强陈彪华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

为深入研究耦合太阳能对燃机动态特性的影响,建立耦合太阳能的燃气轮机以及相应控制系统的动态模型。分析槽式集热器不同耦合方式对系统稳态性能的影响以及受到外界负荷及太阳直射辐射(DNI)扰动时各参数的动态响应,研究槽式集热器金属... 详细信息

为深入研究耦合太阳能对燃机动态特性的影响,建立耦合太阳能的燃气轮机以及相应控制系统的动态模型。分析槽式集热器不同耦合方式对系统稳态性能的影响以及受到外界负荷及太阳直射辐射(DNI)扰动时各参数的动态响应,研究槽式集热器金属热容对系统动态特性的影响,针对比例积分(PI)控制,研究相应参数对系统调节效果的影响。结果表明,采用集热器布置在回热器前时,系统的排气温度相对较高,但系统效率会相对较低,受到外界负荷扰动时,系统响应更加迅速,采用集热器布置在回热器后时则可得到更高的燃料节省量;DNI变化时2种方式的系统响应速度相同;当集热器金属热容较小时,系统的响应时间主要受控制系统及回热器惯性影响,随着热容增加,调节集热器惯性参数为改变系统动态响应时间的最有效方式;比例系数Kp与积分系数Ki应合理选取,过大或过小均会使系统失调的危险性提高。

关键词：太阳能集热器燃气轮机动态模型控制系统

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300MW S-CO2一次再热燃煤锅炉炉膛结构设计优化

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中国电机工程学报 2020年第17期40卷 5557-5565页

作者：佟勇婧段立强庞力平华北电力大学能源动力与机械工程学院北京市昌平区102206

基于300MW一次再热分流再压缩超临界二氧化碳(S-CO2)布雷顿循环,优化锅炉受热面布置方式,为解决工质压降大和炉膛管壁温度高问题,对S-CO2锅炉炉膛进行结构设计优化,提出S-CO2锅炉炉膛可采用单炉膛双切圆、垂直管屏的结构布置方式。建立... 详细信息

基于300MW一次再热分流再压缩超临界二氧化碳(S-CO2)布雷顿循环,优化锅炉受热面布置方式,为解决工质压降大和炉膛管壁温度高问题,对S-CO2锅炉炉膛进行结构设计优化,提出S-CO2锅炉炉膛可采用单炉膛双切圆、垂直管屏的结构布置方式。建立系统性能分析模型并计算了膛侧工质压降和管壁温度并与原始方案进行了比较。结果表明:设计负荷下,优化方案过热气冷壁压降和再热气冷壁压降明显降低。优化后因工质压力损失的减小,从而使系统的发电效率上升、发电标准煤耗降低,在设计负荷下,系统标准发电煤耗减少2.8g/(kW×h)。沿炉膛高度方向,优化方案气冷壁的管外壁最高温度显著低于原始方案,优化方案有更宽的安全裕度,从而保证机组的安全运行。

关键词：超临界二氧化碳(S-CO2)循环燃煤锅炉炉膛结构设计不均匀系数

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集成回热式汽轮机的超超临界二次再热机组设计优化

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华北电力大学学报（自然科学版） 2019年第3期46卷 80-89页

作者：段立强孙婧华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

以某660 MW超超临界二次再热机组为案例,针对超超临界二次再热机组回热抽汽过热度偏高的问题,提出了集成回热式汽轮机且单独配置发电机的4种集成方案,采用热量平衡法和火用分析法将它们与常规机组(基准系统)、加装两级外置式蒸汽冷却器... 详细信息

以某660 MW超超临界二次再热机组为案例,针对超超临界二次再热机组回热抽汽过热度偏高的问题,提出了集成回热式汽轮机且单独配置发电机的4种集成方案,采用热量平衡法和火用分析法将它们与常规机组(基准系统)、加装两级外置式蒸汽冷却器的二次再热机组(参比系统)进行热力性能的对比研究,获得最优集成方案,并对最优方案与参比系统进行变工况下抽汽过热度和能耗的对比研究。结果表明:方案4中回热加热器的总火用损最小,方案3中机组的发电煤耗和总火用损均最小,发电效率达48. 05%;在变工况下方案3中回热加热器的火用损始终低于参比系统的;与基准系统相比,在不同负荷下方案3的节煤量均大于参比系统。研究成果将为超超临界二次再热机组抽汽回热系统的节能和改造提供有益的理论指导。

关键词：二次再热变工况设计优化回热式汽轮机节能

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太阳能耦合1000 MW二次再热超超临界机组节能优化设计

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洁净煤技术 2022年第11期28卷 73-81页

作者：王婧段立强姜越华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

为降低600℃二次再热超超临界燃煤发电机组的发电煤耗和碳排放量,针对某1 000 MW典型二次再热超超临界燃煤发电机组(方案1),提出耦合太阳能加热除氧器出口回热系统给水的设计方案(方案2),并进行对比研究。采用基于[火用]分析的单耗分析... 详细信息

为降低600℃二次再热超超临界燃煤发电机组的发电煤耗和碳排放量,针对某1 000 MW典型二次再热超超临界燃煤发电机组(方案1),提出耦合太阳能加热除氧器出口回热系统给水的设计方案(方案2),并进行对比研究。采用基于[火用]分析的单耗分析法对比了1 000 MW等级600℃二次再热机组不同方案的热力性能,并分析各方案在变工况下的能耗分布情况。结果表明:二次再热燃煤机组集成太阳能后,显著降低发电煤耗和碳排放量;耦合太阳能的二次再热燃煤机组方案2在各工况下发电煤耗均低于方案1,100%THA工况下,方案2抽取除氧器出口10%、30%、50%、70%、100%的给水用太阳能加热时,发电煤耗分别降低4.59、15.70、24.96、32.56、41.32 g/kWh,碳排放量分别降低12.70、43.50、69.10、90.28、114.50 g/kWh,节煤降碳效果明显;采用单耗分析法研究机组各设备单元的附加单耗,方案2锅炉、回热加热器和冷凝器的附加单耗相比方案1均下降;随除氧器出口给水采用塔式太阳能加热比例的提高,方案2锅炉的附加单耗明显降低,方案2增加了太阳能设备,太阳能的附加单耗高于方案1。因此,耦合太阳能有助于进一步提升火电机组性能。

关键词：燃煤发电二次再热超超临界太阳能耦合单耗分析低碳

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