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黑曲霉菌对废旧电缆聚乙烯降解效果及反应机理研究

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电工技术学报 2024年第1期39卷 76-87,98页

作者：杨世芳杨晓磊谢军侯前朋刘云鹏华北电力大学电力工程系保定071003

近年来,随着电缆批量退役,有机固体废物大量堆积,严重威胁环境清洁和人类生命健康。微生物降解废旧电缆比传统的焚烧填埋更为清洁、经济,因此可以采用菌群降解手段实现废旧电缆环保处理。为了研究微生物降解废弃聚乙烯(PE)组分的过程,... 详细信息

近年来,随着电缆批量退役,有机固体废物大量堆积,严重威胁环境清洁和人类生命健康。微生物降解废旧电缆比传统的焚烧填埋更为清洁、经济,因此可以采用菌群降解手段实现废旧电缆环保处理。为了研究微生物降解废弃聚乙烯(PE)组分的过程,该文选取黑曲霉菌对聚乙烯粉末进行降解处理,利用傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)进行官能团分析及样品表面碳、氧元素的含量分析,使用X射线衍射实验(XRD)进行样品的晶体结构分析,采用差示扫描量热-热重分析(DSC-TGA)联用热分析方法开展样品的变温热性能分析,同时基于扫描电子显微镜(SEM)进行10 000~50 000倍下样品的微观形貌观测。实验结果表明,在黑曲霉菌降解低密度聚乙烯的过程中发生了氧化反应,产生了羟基、羰基等亲水基团,在菌群处理聚乙烯天数为14天时,氧元素含量从1.38%增加至13.60%,同时聚乙烯结晶度从53.4%下降到34.18%,起始热解温度降低200℃,最终热解温度降低10℃,熔融峰降低0.87 mW/mg,表面形貌出现明显的孔隙和沟壑。该文解析了黑曲霉菌降解低密度聚乙烯的化学机制为醇化、羰基化以及酶促氧化反应。

关键词：废旧电缆微生物聚乙烯生物降解

柔性直流输电系统三端口混合参数建模及其稳定性分析

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电工技术学报 2024年第16期39卷 4968-4984页

作者：刘欣袁易王利桐贾焦心孙海峰华北电力大学电力工程系保定071003

模块化多电平换流器(MMC)与系统网络之间的交互是诱发振荡的主要原因,然而现有MMC单侧阻抗/导纳建模方法往往没有计及对端换流站的动态过程,因此该文重点通过建立可以考虑交直流耦合的换流器三端口混合参数模型实现整个双端柔直系统的... 详细信息

模块化多电平换流器(MMC)与系统网络之间的交互是诱发振荡的主要原因,然而现有MMC单侧阻抗/导纳建模方法往往没有计及对端换流站的动态过程,因此该文重点通过建立可以考虑交直流耦合的换流器三端口混合参数模型实现整个双端柔直系统的稳定性分析。首先,该文基于谐波状态空间法推导考虑桥臂间谐波动态交互过程的MMC换流器交直流端口功率守恒方程,并据此建立换流器的三端口混合参数模型;其次,基于所建立的三端口混合参数模型和广义奈奎斯特判据,对MMC互联系统的稳定性进行分析,因该方法可避免计算开环传递函数右半平面零极点的数量,与传统单侧阻抗稳定性分析方法相比,可实现系统稳定性的准确判断;再次,推导了特征值相位关于三端口混合参数元素的灵敏度计算公式,揭示了系统振荡的诱因,进一步结合控制参数灵敏度分析,实现了一种用于改善互联系统直流侧稳定性的直流电流前馈附加阻尼控制策略;最后,结合时域仿真算例验证了稳定性分析和改善措施的有效性。

关键词：模块化多电平换流器三端口网络混合参数模型稳定性分析谐波状态空间

供电电压闪变对异步电动机转子故障在线检测的影响及应对

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中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4525-4534,I0030页

作者：许伯强孙丽玲华北电力大学电力工程系河北省保定市071003

供电电压闪变可能对异步电动机转子故障在线检测产生不利影响,导致基于定子电流信号分析(motor current signature analysis,MCSA)的转子故障在线检测方法失效。通过理论分析,揭示供电电压闪变恶化转子故障在线检测性能的机制。提出免... 详细信息

供电电压闪变可能对异步电动机转子故障在线检测产生不利影响,导致基于定子电流信号分析(motor current signature analysis,MCSA)的转子故障在线检测方法失效。通过理论分析,揭示供电电压闪变恶化转子故障在线检测性能的机制。提出免于供电电压闪变影响的异步电动机转子故障在线检测方法,首先,根据转子故障主特征频率分量预判转子健康或故障;继而,根据转子故障独有的辅助特征频率分量进一步确认转子健康或故障。仿真与实验结果证明了该方法的有效性。

关键词：异步电动机转子故障转子断条供电电压闪变在线检测

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一种单相Quasi-Z源逆变器二次谐波电流抑制策略

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太阳能学报 2024年第6期45卷 349-358页

作者：刘欣高鑫波袁静华北电力大学(保定)电力工程系保定071003

为抑制单相qZSI直流侧二次谐波电流,提出一种基于虚拟阻抗的二次谐波电流抑制策略。该控制策略通过引入串联虚拟阻抗附加控制以提高单相qZSI在2f_(0)处的闭环输出阻抗,用以有效抑制直流侧的二次谐波电流。同时,综合考虑二次谐波电流抑... 详细信息

为抑制单相qZSI直流侧二次谐波电流,提出一种基于虚拟阻抗的二次谐波电流抑制策略。该控制策略通过引入串联虚拟阻抗附加控制以提高单相qZSI在2f_(0)处的闭环输出阻抗,用以有效抑制直流侧的二次谐波电流。同时,综合考虑二次谐波电流抑制要求以及保证系统稳定裕度等约束条件,提出该控制策略的闭环参数设计方法。最后通过数字仿真和基于RT-LAB的硬件在环仿真验证了所提二次谐波电流抑制策略以及其闭环参数设计方法的正确性。

关键词：光伏发电准Z源逆变器谐波分析虚拟阻抗

核反应堆液体区域控制系统全程隐蔽攻击方法研究

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中国科学：技术科学 2024年第4期54卷 645-654页

作者：黄宇王嘉俊谷赫谢家乐华北电力大学自动化系保定071003

隐蔽攻击对核反应堆液体区域控制系统的安全运行构成了严重威胁.然而,隐蔽攻击的成功实施不仅需要掌握被攻击对象的精确模型,而且很难在攻击完成后无痕退出.为此,本文针对核反应堆液体区域控制系统提出了一种四阶段全程隐蔽攻击方法.首... 详细信息

隐蔽攻击对核反应堆液体区域控制系统的安全运行构成了严重威胁.然而,隐蔽攻击的成功实施不仅需要掌握被攻击对象的精确模型,而且很难在攻击完成后无痕退出.为此,本文针对核反应堆液体区域控制系统提出了一种四阶段全程隐蔽攻击方法.首先,在攻击筹备阶段,通过最大似然估计离线设计最大似然形式下的双模H2最优无偏FIR;之后,在状态估计阶段,利用该FIR对攻击开始时刻的系统状态进行估算;然后,在攻击实施阶段,结合预期攻击目的和系统当前状态设计攻击实施序列,并将其注入至系统信号传输通道中,实现隐蔽攻击;最后,在攻击退出阶段,根据系统状态偏移量构建约束优化问题以给出最优攻击退出序列从而实现攻击退出过程的静默化.此外,本文基于系统噪声强度和攻击模型精度,分情况对全程隐蔽攻击方法的可行性进行了仿真验证.实验结果表明,在上述影响因素单独或综合作用下,所提攻击方法都能够隐蔽地完成攻击目标并无痕退出.

关键词：液体区域控制系统隐蔽攻击双模H2最优无偏FIR 攻击退出最大似然

基于太阳能全光谱利用的固体氧化物电解池系统性能分析

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工程热物理学报 2024年第5期45卷 1264-1274页

作者：姚文岐王江江邓宇崔志恒高月芬张旭涛华北电力大学动力工程系保定071000 华北电力大学河北省低碳高效发电技术重点实验室保定071000

太阳能与燃料电池技术相结合产生的合成气燃料是未来实现碳中和的绿色能源解决方案之一。本文提出了一个基于太阳能全光谱利用的固体氧化物电解池燃料制备系统,太阳光短波为共电解提供所需电力,长波为系统提供所需热量。建立了各部件的... 详细信息

太阳能与燃料电池技术相结合产生的合成气燃料是未来实现碳中和的绿色能源解决方案之一。本文提出了一个基于太阳能全光谱利用的固体氧化物电解池燃料制备系统,太阳光短波为共电解提供所需电力,长波为系统提供所需热量。建立了各部件的热力学模型,并对系统进行了热力学、经济及环境分析。本文从三个运行模式对系统的性能进行了分析,考虑独立的固体氧化物电解池(Solid oxide electrolysis cell,SOEC)系统,耦合回热的SOEC子系统以及太阳能耦合带回热的SOEC系统,在设计工况下三种模式的能效率和效率分别为63.1%和62.5%,67.3%和65.8%以及15.0%和15.6%。系统的总成本率及CO_(2)排放率分别为9.79USD/h和0.04kg/kWh,且比成本为0.086USD/kWh。另外,探讨了SOEC操作参数对系统性能的影响,当电流密度、操作温度、压力和水蒸气的摩尔分数分别为0.64A/cm^(2)、1323.15K、0.1MPa和20%时系统的能效和效达到最大值。

关键词：太阳能燃料光谱分频固体氧化物电解池系统模拟热力学分析

富氧燃烧发电机组辅助系统余热利用过程优化与影响因素分析

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中国科学：技术科学 2024年第5期54卷 820-834页

作者：高大明陈鸿伟冉鹏许小刚李建强鲁许鳌河北省低碳高效发电技术重点实验室(华北电力大学) 保定071003 华北电力大学动力工程系保定071003

基于多系统集成和热量耦合思想,结合能级最优匹配原理,针对富氧燃烧发电机组设计了串、并联混合结构的流量可调辅助系统余热梯级利用方案.采用效能-传热单元数(e-NTU)的换热器分析计算方法,推导了级间冷却器出口排气和凝结水温度计算公... 详细信息

基于多系统集成和热量耦合思想,结合能级最优匹配原理,针对富氧燃烧发电机组设计了串、并联混合结构的流量可调辅助系统余热梯级利用方案.采用效能-传热单元数(e-NTU)的换热器分析计算方法,推导了级间冷却器出口排气和凝结水温度计算公式.基于汽轮机回热系统中各加热器内部换热过程的特征参数,建立了汽轮机回热系统的热量-功率转换系数矩阵方程,并在此基础上建立了辅助系统余热利用过程发电功率增量计算模型,可以定量计算余热利用过程对机组发电功率产生的影响.以某350 MW富氧燃烧模拟发电机组为例,综合考虑辅助系统余热利用过程对辅助系统运行能耗和机组发电功率产生的影响,以发电功率净增量最大值为优化目标,确定了余热利用过程凝结水流量的最优值.优化后富氧燃烧发电机组发电功率净增7.09 MW,供电标准煤耗下降11.68 g/(kW h),供电效率提高1.68%.同时进一步分析了机组负荷变化以及不同煤种对辅助系统余热利用过程产生的影响.

关键词：富氧燃烧辅助系统余热利用汽轮机回热系统过程优化

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考虑透平背压影响的燃气轮机动态特性研究

中国电机工程学报 2024年第8期44卷 3155-3164,I0018页

作者：何怡冲李永毅林育超张国强杨泽雨张磊华北电力大学能源动力与机械工程学院北京市昌平区102206 华北电力大学动力工程系河北省保定市071003

燃气透平的背压是决定燃气轮机性能的重要参数之一,对燃气轮机运行效率以及安全性都具有不可忽略的影响。该文采用模块化建模方法,结合燃气轮机的控制策略,基于仿真平台建立某重型燃气轮机的动态仿真模型,研究透平背压调控过程及负荷波... 详细信息

燃气透平的背压是决定燃气轮机性能的重要参数之一,对燃气轮机运行效率以及安全性都具有不可忽略的影响。该文采用模块化建模方法,结合燃气轮机的控制策略,基于仿真平台建立某重型燃气轮机的动态仿真模型,研究透平背压调控过程及负荷波动过程机组的动态特性。结果表明,建立的动态模型可以较为准确地模拟重型燃气轮机的动态特性。对不同输入信号的仿真结果进行对比分析,探究透平背压的不同变化趋势对燃气轮机动态特性的影响,包括背压降低时不同控制策略下燃气轮机透平进出口温度变化对机组的影响及不同控制策略面对扰动时各参数动态响应的差异。验证了透平背压调控对燃气轮机动态响应特性和变几何性能的优化作用,包括低背压下燃气轮机具有更快的响应速度及更高的级效率,透平背压调控能够确保机组在更大的负荷范围内透平进出口温度维持在目标值附近,可保证机组高效、稳定运行。

关键词：燃气轮机模块化建模动态模型透平背压响应特性

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倾斜壁面上液膜流中孤立波及其内部涡的演化特性研究

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力学学报 2024年第7期56卷 1983-1991页

作者：吴正人王琦峰陆世佳董帅刘梅华北电力大学河北省低碳高效发电技术重点实验室华北电力大学动力工程系华北电力大学经济管理系

研究了在重力作用下,二维不可压黏性流体液膜沿倾斜壁面流动时,其上孤立波及其内部涡的演化.采用小参数摄动法与行波变换法,首先推导出了非平整倾斜基底上液膜厚度的零阶和一阶的一般演化方程,然后对该方程进行化简并采用Mathematica进... 详细信息

研究了在重力作用下,二维不可压黏性流体液膜沿倾斜壁面流动时,其上孤立波及其内部涡的演化.采用小参数摄动法与行波变换法,首先推导出了非平整倾斜基底上液膜厚度的零阶和一阶的一般演化方程,然后对该方程进行化简并采用Mathematica进行数值求解.分析结果表明:孤立波波形图中,波前出现了一个毛细波,而毛细波波谷处出现了完全开式涡;通过对流量分析,发现其与孤立波波形具有相同的变化趋势,并且与波速呈正相关,对于双峰与三峰孤立波,前一波峰的流量比靠后的大;随着波速增加到超过某一临界值时,孤立波波峰内将出现涡流,经过计算该临界波速与倾斜角呈正比关系,对于双峰与三峰孤立波,当波速继续增大,靠后的波峰内也将出现涡流;通过分析自由表面的速度分布得出:该涡流的产生是自由表面的垂直速度在波前和波尾的速度梯度与大于波速的水平速度共同作用的结果,波峰多更容易产生涡流;通过分析在动坐标系下得到的迹线图,发现该涡流面积也正比于波速且旋向为顺时针,综合推断得出:旋涡是在孤立波表面处开始形成的,波峰内的流体沿壁面呈滚落状向下运动.

关键词：孤立波液膜涡流波速