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近空间升华工艺制备高晶化硒化亚锗光电薄膜及其在太阳能电池中的应用

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2575-2584页

作者：周静贺伟兰杨盛文高莉曲鹏蔡永茂曹宇东北电力大学化学工程学院吉林132012 国网冀北电力有限公司承德供电公司承德067000 东北电力大学理学院吉林132012 东北电力大学电气工程学院吉林132012

硒化亚锗(GeSe)由于具有原材料储量丰富、绿色无毒、制备工艺简单和性质稳定等优势,近几年得到了广泛关注。采用近空间升华法制备了GeSe薄膜,对GeSe薄膜的结晶行为进行分析,并将其应用到器件结构为FTO/CdS/GeSe/聚(3-己基噻吩)(P3 HT)/... 详细信息

硒化亚锗(GeSe)由于具有原材料储量丰富、绿色无毒、制备工艺简单和性质稳定等优势,近几年得到了广泛关注。采用近空间升华法制备了GeSe薄膜,对GeSe薄膜的结晶行为进行分析,并将其应用到器件结构为FTO/CdS/GeSe/聚(3-己基噻吩)(P3 HT)/C的太阳能电池中进行优化。首先,在蒸发步骤完成后引入退火工艺,能够有效促进GeSe薄膜晶化,使GeSe太阳能电池的光电转换效率(PCE)提高至0.743%。随后,通过衬底温度调节GeSe薄膜的晶化特性,发现衬底温度的提高有利于GeSe薄膜的晶化,但当衬底温度在300℃以上时,过高的温度会使GeSe从衬底上脱附,导致晶化程度下降,器件性能快速退化。在最佳的280℃衬底温度下,GeSe薄膜具有最大的晶粒尺寸和最强的光吸收、最高的电子寿命(τ)和电导率(σ),获得了2.130%的PCE,其中开路电压(V_(OC))为0.299 V,短路电流密度(J_(SC))为16.815 mA·cm^(-2),填充因子(FF)为42.137%。以上研究为高晶化GeSe太阳能电池的制备和优化提供了可行的技术路线。

关键词：硒化亚锗太阳能电池晶化衬底温度退火

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锥形阶梯流管无阀压电泵仿真及实验

振动．测试与诊断 2024年第3期44卷 602-607,626页

作者：孙业明李驹苏天一王俊尧李瑞鹏东北电力大学机械工程学院吉林132012

针对锥形流管无阀压电泵输出流量小、回流流量多等问题,结合锥形流管和溢流坝阶梯式结构的阻流作用,研制了一种锥形阶梯流管无阀压电泵。对锥形阶梯流管的流阻特性进行了理论分析,利用有限元软件对锥形阶梯流管无阀压电泵和锥形无阶梯... 详细信息

针对锥形流管无阀压电泵输出流量小、回流流量多等问题,结合锥形流管和溢流坝阶梯式结构的阻流作用,研制了一种锥形阶梯流管无阀压电泵。对锥形阶梯流管的流阻特性进行了理论分析,利用有限元软件对锥形阶梯流管无阀压电泵和锥形无阶梯无阀压电泵进行了流场仿真对比,制作了锥形阶梯流管无阀压电泵实验样机,测量不同频率和驱动电压下两种泵的流量。实验结果表明:当驱动电压峰峰值为180 V、驱动频率为18 Hz时,锥形无阶梯流管无阀压电泵流量最大为6.20 ml/min,锥形阶梯流管无阀压电泵输出流量最大为8.04 ml/min,与锥形无阶梯流管无阀压电泵相比泵最大输出流量提升了29%,验证了锥形阶梯流管无阀压电泵能有效抑制锥形流管中的回流现象,且相比于无阶梯流管无阀压电泵具有更好的输出流量。

关键词：无阀压电泵锥形阶梯流管有限元仿真流量实验

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风电齿轮箱振动信号耦合调制建模与应用

仪器仪表学报 2024年第3期45卷 240-250页

作者：武英杰佟源李鹏飞田野王建国东北电力大学自动化工程学院吉林132012

风电齿轮箱不同轮系间存在的耦合调制现象干扰了实际故障诊断,为此,针对两级行星一级平行结构的齿轮箱提出一种考虑级间耦合调制的现象学模型。首先,在风电齿轮箱振动信号幅值、频率解调分析基础上,定义了多级传动下的级间串联调制特性... 详细信息

风电齿轮箱不同轮系间存在的耦合调制现象干扰了实际故障诊断,为此,针对两级行星一级平行结构的齿轮箱提出一种考虑级间耦合调制的现象学模型。首先,在风电齿轮箱振动信号幅值、频率解调分析基础上,定义了多级传动下的级间串联调制特性,并提出幅值-频率级间串联调制模型;通过构造多级调幅信号和调频信号,在频谱和解调谱中对串联调制特性进行仿真分析,并提出耦合调制特性边带能量指标用于模型评价;设计了与现场齿轮箱具有相同结构的缩比齿轮箱实验台,并在正常与故障状态下进行实验、现场联合分析,验证级间串联调制模型的有效性。结果表明:频率耦合调制现象在四种状态下尤为明显,其耦合调制特性边带能量分别为1.02、1.04、1.18、1.25。本模型所反映的齿轮箱级间耦合调制现象是齿轮箱本身所有,不会因齿轮箱的状态而发生改变,本模型为提高风电齿轮箱故障诊断准确性提供参考。

关键词：风电齿轮箱幅值调制频率调制现象学模型

纳米流体分频折平板聚光CPVT系统设计与分析

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工程热物理学报 2024年第8期45卷 2239-2244页

作者：王刚张震林建清东北电力大学能源与动力工程学院吉林132012

本文提出了一种基于折平板聚光器和水基Ag/CoSO_(4)纳米流体分频器的新型聚光光伏/光热(CPVT)系统。制备了水基Ag/CoSO_(4)纳米流体并进行了测试。结果表明,全光谱范围内选定的水基Ag/CoSO_(4)纳米流体的透射率和吸收率分别为57.7%和42... 详细信息

本文提出了一种基于折平板聚光器和水基Ag/CoSO_(4)纳米流体分频器的新型聚光光伏/光热(CPVT)系统。制备了水基Ag/CoSO_(4)纳米流体并进行了测试。结果表明,全光谱范围内选定的水基Ag/CoSO_(4)纳米流体的透射率和吸收率分别为57.7%和42.3%。对CPVT系统的光学分析结果表明,CPVT系统的光学效率约为96.34%。对CPVT系统进行的热力学性能分析结果表明,光伏组件的光电转换效率和CPVT系统的总光伏效率分别为28.9%和16.7%,CPVT系统的热效率和?效率分别为40.9%和22.3%。当入口纳米流体流速从0.004 m/s增至0.008 m/s,CPVT系统?效率从24%减小至21%;随着入口纳米流体温度从278 K升高到298 K,CPVT系统的?效率从22%增加到23.2%。

关键词：太阳能纳米流体折平板聚光器 CPVT系统 ?效率

竖直内螺纹管中超临界RP-3航空煤油换热特性数值研究

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工程热物理学报 2024年第3期45卷 826-835页

作者：王彦红孙文清李雨健李洪伟贾玉婷东北电力大学能源与动力工程学院吉林132012

针对空–油换热器的结构优化应用,开展了竖直内螺纹管中超临界RP-3航空煤油换热特性数值研究。阐述了沿流动方向的传热恶化问题和沿圆周方向螺纹顶部–螺纹底部的非均匀换热机制。通过近壁区流体参数分布情况揭示了传热恶化的原因。讨... 详细信息

针对空–油换热器的结构优化应用,开展了竖直内螺纹管中超临界RP-3航空煤油换热特性数值研究。阐述了沿流动方向的传热恶化问题和沿圆周方向螺纹顶部–螺纹底部的非均匀换热机制。通过近壁区流体参数分布情况揭示了传热恶化的原因。讨论了通道截面温度场、流场、湍动能的分布特征,基于螺旋度和二次流强度描述了二次流的影响。探究了运行压力和螺纹数目对换热的影响。实现了换热关联式预测。结果表明:吸热能力下降和湍动能异常减小是第一次传热恶化的原因,类膜态沸腾还会导致第二次传热恶化问题。螺纹结构和变密度耦合产生二次流,螺旋度沿流动方向不断增大,高温区二次流强度与换热状况具有耦合机制。提出的换热关联式有效获得了三种类型内螺纹管中超临界航空煤油的换热预测。

关键词：内螺纹管超临界煤油传热恶化二次流螺旋度

基于Ti原子杂化微孔晶体结构的CO_(2)吸附特性和电荷转移机理研究

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工程热物理学报 2024年第1期45卷 115-121页

作者：杨宁刘振宇郝敬洋周云龙东北电力大学能源与动力工程学院吉林132012

替换SIFSIX类杂化微孔材料的金属位点或有机配体可以合成大量具有不同孔径的化合物,TiF_(6)^(2-)配体对CO_(2)吸附和电荷转移特性的影响机理尚不充分。本研究以此为背景在SIFSIX-3-Zn的基础上将SiF_(6)^(2-)的Si原子替换为Ti原子,构建了... 详细信息

替换SIFSIX类杂化微孔材料的金属位点或有机配体可以合成大量具有不同孔径的化合物,TiF_(6)^(2-)配体对CO_(2)吸附和电荷转移特性的影响机理尚不充分。本研究以此为背景在SIFSIX-3-Zn的基础上将SiF_(6)^(2-)的Si原子替换为Ti原子,构建了TiFSIX-3-Fe和TiFSIX-3-Zn模型,通过DFT分析了TiFSIX-3-M(TiF_(6)^(2-)为离子配体,M为金属位点,M=Fe/Zn)中CO_(2)在孔道内的吸附与电荷转移行为,计算了孔道内的CO_(2)吸附位点、能带结构、吸附能、差分电荷密度、Mulliken电荷分布。研究结果表明:TiFSIX-3-Fe和TiFSIX-3-Zn具有更小的孔道体积,分别为1.26×10^(5)nm^(3)和1.22×10^(5)nm^(3)。Ti原子加入改善了TiFSIX-3-Fe的能带结构,但对TIFSIX-3-Zn影响不明显。Ti构建的两种模型的吸附能最高分别为-0.356 e V和-0.361 eV。差分电荷密度表明电荷从F原子附近向C原子转移,结合Mulliken布居分析得到构型中电荷转移数量分别增大至0.072 e和0.075 e,TiFSIX-3-Fe和TiFSIX-3-Zn的CO_(2)吸附和电荷转移特性显著增强。本工作为开发具有高效CO_(2)捕集能力的杂化微孔材料提供了理论指导。

关键词： CO_(2)吸附 Ti原子掺杂电荷转移特性密度泛函理论

基于随机预测理论的双馈风电机组参与电网调频控制策略

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中国电机工程学报 2024年第14期44卷 5517-5527,I0006页

作者：聂永辉吴永庆蔡国伟刘家僮赵妍东北电力大学教务处吉林省吉林市132012 东北电力大学电气工程学院吉林省吉林市132012 东北电力大学输变电技术学院吉林省吉林市132012

随着电力系统中的风电渗透率不断提高,系统中风电功率的随机波动给电网频率稳定性带来巨大挑战。针对上述问题,该文提出基于机会约束随机模型预测控制的附加功率调频控制策略。首先,综合考虑系统中风速及负荷的实时随机波动问题,建立风... 详细信息

随着电力系统中的风电渗透率不断提高,系统中风电功率的随机波动给电网频率稳定性带来巨大挑战。针对上述问题,该文提出基于机会约束随机模型预测控制的附加功率调频控制策略。首先,综合考虑系统中风速及负荷的实时随机波动问题,建立风电并网系统频率响应模型;其次,以系统频率变化及风电输出功率波动最小为控制目标建立期望目标函数,并将机会约束纳入随机最优化模型中;最后,根据随机扰动的分布信息或坎泰利不等式,结合状态反馈控制律求解随机最优化模型,得到当前时刻的最优控制律。利用MATLAB/Simulink搭建风电并网系统进行仿真验证,结果表明,所提策略能够有效抑制风电功率波动及系统频率变化,提高了电网的频率稳定性。

关键词：风电参与电网调频随机波动随机模型预测控制机会约束

面向东北电网调峰辅助服务市场交易主体的分摊上限动态机制设计

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电力自动化设备 2024年第3期44卷 142-149页

作者：王一帆王艺博尹立敏刘闯蔡国伟徐粤洋东北电力大学电气工程学院吉林吉林132012

东北电网现行的调峰辅助服务市场机制难以应对市场结构变化带来的交易主体实际调峰收益低于预期、积极性降低等问题,且难以满足未来我国以新能源为主体的新型电力系统发展需求。在介绍东北电网现行调峰辅助服务市场费用分摊机制的基础上... 详细信息

东北电网现行的调峰辅助服务市场机制难以应对市场结构变化带来的交易主体实际调峰收益低于预期、积极性降低等问题,且难以满足未来我国以新能源为主体的新型电力系统发展需求。在介绍东北电网现行调峰辅助服务市场费用分摊机制的基础上,分析其局限性,提出面向市场参与主体的分摊上限动态调整机制,以保障调峰供应方的调峰收益;构建以市场交易主体综合收益最高为目标的动态分摊上限数学模型,并提出用于评估调峰辅助服务市场的指标体系。基于辽宁省电网实际运营数据的算例结果验证了所提机制的合理性与有效性。

关键词：东北电网辅助服务分摊机制电力市场新能源消纳

基于模型预测控制的高频隔离型混合配电变压器

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电力自动化设备 2024年第1期44卷 57-63,87页

作者：王秀云高硕裴忠晨刘闯李瑞峰杨卫平东北电力大学电气工程学院吉林吉林132012

配电台区新型源/荷占比逐年提升,使得高/低电压、谐波放大、三相不平衡等配电终端电能质量问题凸显。提出一种基于模型预测控制的高频隔离型混合配电变压器,具备电能质量综合治理、交/直流混合配电等功能,可以满足配电终端用户高品质供... 详细信息

配电台区新型源/荷占比逐年提升,使得高/低电压、谐波放大、三相不平衡等配电终端电能质量问题凸显。提出一种基于模型预测控制的高频隔离型混合配电变压器,具备电能质量综合治理、交/直流混合配电等功能,可以满足配电终端用户高品质供用电以及新型源/荷友好接入需求。介绍了高频隔离型混合配电变压器的拓扑结构并推导了数学模型。结合拓扑结构特点,设计了连续控制集模型预测控制(CCS-MPC)策略和延时模型预测控制策略,CCS-MPC通过计算最优化占空比,实现前端变换器输出具有固定的开关频率和开关序列,减小寻优计算量。利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建了一套10 kV/0.4 kV电压等级的高频隔离型混合配电变压器系统,验证了所提拓扑结构电能质量综合治理能力的有效性。

关键词：配电台区高频隔离型混合配电变压器模型预测控制最优占空比电能质量综合治理