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基于燃气电站的燃料电池配置双储能结构的混合动力系统性能分析

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现代化工 2024年

作者：于志勇边家瑜余金史晓超李博陈衡国网新疆电力有限公司经济技术研究院国网新疆电力有限公司奎屯供电公司华北电力大学能源动力与机械工程学院

为提升能源利用效率并减少碳排放，提出了一种基于燃气电站的氢、热、电联产的混合动力系统。通过热力学分析和经济性分析对系统进行评估，研究结果显示该系统的能量效率和?效率分别可达到74.60%和64.47%，高于现有研究中的燃料电池-燃... 详细信息

为提升能源利用效率并减少碳排放，提出了一种基于燃气电站的氢、热、电联产的混合动力系统。通过热力学分析和经济性分析对系统进行评估，研究结果显示该系统的能量效率和?效率分别可达到74.60%和64.47%，高于现有研究中的燃料电池-燃气轮机系统。各子系统中燃料电池对混合动力系统总能量输出功率的贡献最大(88.59%)，?损失也最大，占总?损失的51.74%，电解水与压缩空气储能系统的相对?损失较小。压缩空气储能控制机组调峰范围在85%～115%，设计工况下电解水单元的产氢速率为0.41 kmol/h，双储能系统的配置增强了机组的调峰能力。此外，该系统具有0.08～0.10 t/GJ的低碳排放，表明对环境影响较小。考虑贴现率等因素，该项目的投资成本在3.66 a内可以收回（含建设周期1 a），计算得净现值为110.690万美元。因此，拟提议方案在经济性方面也表现出一定的优势。

关键词：燃料电池氢气储能调峰余热利用性能分析

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火电机组碳排放量及碳敏感性通用矩阵模型

动力工程学报 2024年第6期44卷 947-955页

作者：冉鹏王静李政刘旭曾庆华李伟起华北电力大学能源动力与机械工程学院河北保定071003 华北电力大学河北省低碳高效发电技术重点实验室河北保定071003 清华大学能源与动力工程系北京100084 国网湖南省电力有限公司电力科学研究院长沙410023 天府永兴实验室成都610213

为实现火电机组碳排放量的简便准确计量及掌握运行因素对机组碳排放强度的影响,在排放因子法技术上,参考传统q-γ-τ矩阵结构形式,根据求解火电机组碳排放量的需要,并掌握运行参数对发电碳排放强度的影响,建立了火电机组碳排放量及碳敏... 详细信息

为实现火电机组碳排放量的简便准确计量及掌握运行因素对机组碳排放强度的影响,在排放因子法技术上,参考传统q-γ-τ矩阵结构形式,根据求解火电机组碳排放量的需要,并掌握运行参数对发电碳排放强度的影响,建立了火电机组碳排放量及碳敏感性通用矩阵模型,确定了矩阵填写规则。采用热平衡法结合物料衡算法验证了模型的准确性,并与排放因子法核算结果对比;核算了某火电机组24 h的碳排放量,分析了排烟氧量、主蒸汽温度和压力波动时的发电碳排放强度的扰动量ΔM CO_(2)。结果表明:相较于排放因子法,本文所提模型缩短了碳排放量核算的时间跨度,且能提高碳排放量核算的精度;该机组24 h的碳排放量为5780.644 t;当排烟氧量降低0.1%时,ΔM CO_(2)为1.7726 g/(kW·h);当主蒸汽温度升高0.5 K时,ΔM CO_(2)为3.0206 g/(kW·h);当主蒸汽压力增加0.2 MPa时,ΔM CO_(2)为0.3788 g/(kW·h)。

关键词：碳排放量碳敏感性通用矩阵发电碳排放强度碳排放计量方法火电机组

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基于权参数优化的并行深度学习光伏功率预测

动力工程学报 2024年第1期44卷 91-98页

作者：董坤冉鹏刘旭樊钦洋李政曾庆华李伟起华北电力大学能源动力与机械工程学院河北保定071003 华北电力大学河北省低碳高效发电技术重点实验室河北保定071003 清华大学能源与动力工程系北京100084 国网湖南省电力有限公司电力科学研究院长沙410007 天府永兴实验室成都610213

针对不同应用场景下光伏数据波动模式差异较大时,现有的光伏发电功率预测模型存在精度及适应性不足的问题,提出了一种具有权参数自适应性的并行深度学习光伏发电功率预测框架。该框架包含2种可以并行预测的深度学习算法单元(Attention-S... 详细信息

针对不同应用场景下光伏数据波动模式差异较大时,现有的光伏发电功率预测模型存在精度及适应性不足的问题,提出了一种具有权参数自适应性的并行深度学习光伏发电功率预测框架。该框架包含2种可以并行预测的深度学习算法单元(Attention-Seq2Seq单元、Transformer单元)以及一个权参数自适应优化单元。基于所提出的并行深度学习框架,对光伏发电功率进行预测,并分别与Attention-Seq2Seq、Transformer模型的预测结果进行了对比验证。结果表明:基于权参数优化的并行深度学习光伏功率预测框架弥补了不同数据波动模式下单一算法预测精度和适应性不足的问题,也可以有效解决时间序列预测中的长距离依赖问题,较单一算法预测精度更高,其平均绝对误差和均方根误差在夏季典型日最大降幅分别是41.18%和45.59%,在冬季典型日最大降幅分别是81.13%和82.86%。

关键词：光伏发电功率预测权参数优化并行深度学习框架量子粒子群

电站直接空冷系统运行状态数字化实时显示技术

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热力发电 2024年第6期53卷 142-150页

作者：黎景越张铎翟金星倪傲旋陈磊杨立军通辽霍林河坑口发电有限责任公司内蒙古霍林郭勒029200 华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

随着人工智能、数字孪生技术及数字化虚拟技术的快速发展,采用数字化虚拟技术实现电站直接空冷机组空冷岛运行状态的实时监测成为可能。首先,建立空冷岛三维模型,通过数值计算获得空冷岛空气状态参数,开发空冷岛运行状态数据库及显示和... 详细信息

随着人工智能、数字孪生技术及数字化虚拟技术的快速发展,采用数字化虚拟技术实现电站直接空冷机组空冷岛运行状态的实时监测成为可能。首先,建立空冷岛三维模型,通过数值计算获得空冷岛空气状态参数,开发空冷岛运行状态数据库及显示和查询软件;其次,基于数字孪生技术,在电厂设置气象站,获得环境气温、风速、风向实时变化数据,连同机组运行工况参数输入监测软件;最终,计算获得空冷岛空气运行状态并进行三维显示。基于数字孪生技术的空冷系统空气运行状态实时显示技术避免了现场大量装设测点的投资和检修维护工作,为智慧电站的发展奠定了基础。

关键词：直接空冷系统数字孪生运行状态可视化

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国内VOCs来源、排放标准及脱除技术分析

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1825-1837页

作者：于丹田振玉杜利军邝九杰陈劲涛苏冠宇中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 中国科学院工程热物理研究所煤转化国家重点实验室北京100190

作为一种典型的大气污染物,VOCs对大气环境及人体健康危害极大。VOCs的高效清洁脱除是我国生态环境保护的重大需求,也是国家十四五规划的重要内容。本文基于我国经济发展的现状,总结了国内VOCs的来源特征,国家、地方及行业的排放标准,... 详细信息

作为一种典型的大气污染物,VOCs对大气环境及人体健康危害极大。VOCs的高效清洁脱除是我国生态环境保护的重大需求,也是国家十四五规划的重要内容。本文基于我国经济发展的现状,总结了国内VOCs的来源特征,国家、地方及行业的排放标准,分析了回收法和销毁法两大类VOCs脱除技术的发展现状,提出了多方法结合的技术特征,并预测了未来VOCs脱除技术的优势发展方向。

关键词： VOCs 来源排放标准脱除技术催化氧化

含高密度光伏与储能的配电网多目标优化调度策略

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发电技术 2024年

作者：刘可文侯朗博孙昊陈衡国网北京市电力公司电力科学研究院华北电力大学能源动力与机械工程学院

【目的】为了更好地整合高密度光伏能源，在配电网中引入储能设备，以实现用电负荷的削峰填谷，缓解分布式光伏对电网电压的影响。【方法】通过合理选择储能调度和分布式光伏出力策略，采用多目标优化方法，以最小化网络损耗和电压偏差... 详细信息

【目的】为了更好地整合高密度光伏能源，在配电网中引入储能设备，以实现用电负荷的削峰填谷，缓解分布式光伏对电网电压的影响。【方法】通过合理选择储能调度和分布式光伏出力策略，采用多目标优化方法，以最小化网络损耗和电压偏差为目标进行配电网潮流优化。利用层次分析法-熵权法建立综合评价体系，通过粒子群算法构建优化模型，得出光伏与储能协同下的最优调度策略。【结果】通过30节点的仿真模型和实际案例进行计算分析，验证了光伏与储能协调优化调度的必要性和优化算法的有效性。【结论】该方法能够实现配电网的高效稳定运行，减少系统的网络损耗。

关键词：配电网优化高密度光伏储能多目标粒子群算法

氨煤混燃气相中NO生成的化学反应动力学分析

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动力工程学报 2024年第6期44卷 844-850页

作者：康志忠张震卓丁先赵虎军孙哲华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司上海200240 国能龙源蓝天节能技术有限公司北京100039

氨煤混燃涉及复杂的化学反应过程,是否会加剧氮氧化物的生成是倍受关注的问题。通过化学反应动力学计算方法,研究了氨煤混合燃烧的气相反应中NO生成和还原的反应路径,以及不同因素对NO生成的影响。结果表明:温度T=1300℃、过量空气系数... 详细信息

氨煤混燃涉及复杂的化学反应过程,是否会加剧氮氧化物的生成是倍受关注的问题。通过化学反应动力学计算方法,研究了氨煤混合燃烧的气相反应中NO生成和还原的反应路径,以及不同因素对NO生成的影响。结果表明:温度T=1300℃、过量空气系数α=0.84时,相较于纯煤燃烧,掺氨比例为0.3时能够降低反应器出口NO体积分数96.5%,原因是此工况下氨分解产生大量的NH_(2)和NH等自由基,其还原反应的反应速率更快,从而使含N基元向N_(2)转化;T=1300℃下,掺氨比例为0.3时较为合适,此时反应器出口的NO和NH_(3)体积分数均较低;小比例掺氨燃烧会增大NO的生成速率和NH_(3)的分解速率,导致反应器出口NO体积分数增大,且温度越高,该现象越明显;α<1的还原性气氛和较低的温度(T≤1300℃)能够有效降低NO的排放。

关键词：燃煤锅炉 NO_(x) 掺氨燃烧化学反应动力学

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基于经验小波变换的SOFC泄漏故障诊断

电池 2024年第2期54卷 170-174页

作者：杨瑞志武鑫熊星宇胡亮华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 中国矿业大学(北京)机械与电气工程学院北京100083

固体氧化物燃料电池(SOFC)电堆通常在700℃以上的高温下工作。电堆所用密封剂在高温下易退化失效,导致泄漏故障,引发电堆的热失控和损坏,影响系统运行稳定性。提出一种基于电堆温度和电压信号的经验小波变换(EWT)诊断方法。通过EWT分解... 详细信息

固体氧化物燃料电池(SOFC)电堆通常在700℃以上的高温下工作。电堆所用密封剂在高温下易退化失效,导致泄漏故障,引发电堆的热失控和损坏,影响系统运行稳定性。提出一种基于电堆温度和电压信号的经验小波变换(EWT)诊断方法。通过EWT分解温度和电压信号,得到多分辨率分析(MRA),分析其中故障特征明显的MRA信号,求出时域特征,通过设定的阈值判断是否发生泄漏。通过千瓦级电堆实验平台数据,验证EWT诊断方法可较好地检测电堆泄漏故障,且相较于电压信号,温度信号的诊断更迅速。与集合经验模态分解诊断方法相比,EWT方法可更快地诊断出泄漏故障。

关键词：系统建模固体氧化物燃料电池(SOFC) 电堆泄漏经验小波变换(EWT)

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间接空冷翅片管束临界防冻特性及防冻裕量研究

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热力发电 2024年第4期53卷 92-101页

作者：张明玉王晓静关欣郭文军周维博孙凯谢欣雯张昊天赵一鸣张冬月王伟佳中国神华胜利发电厂内蒙古锡林浩特026000 中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司北京100120 华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

间接空冷翅片管束目前缺乏全面的冬季防冻运行参数。为此,首先凝练了管束防冻模型,包括热平衡方程、水侧和空气侧输运准则方程、防冻约束条件;其次依托典型顺逆流式空冷翅片管束,分析了2类管束临界防冻特性和防冻裕量;最后探究了中间型... 详细信息

间接空冷翅片管束目前缺乏全面的冬季防冻运行参数。为此,首先凝练了管束防冻模型,包括热平衡方程、水侧和空气侧输运准则方程、防冻约束条件;其次依托典型顺逆流式空冷翅片管束,分析了2类管束临界防冻特性和防冻裕量;最后探究了中间型、左侧型、侧面型进水方式管束的临界值特点。结果表明:环境温度和入口水温降低、风速增加,管束防冻流量增加,且入口水温越低,风速影响更突出;逆流式管束防冻性能劣于顺流式管束,随风速增加或入口水温降低,二者差异扩大;入口水温抬升对防冻裕量影响分为3个梯次,为显著增加区间(0℃, 10℃]、变化缓慢区间(10℃, 20℃]、基本不变区间(20℃, 40℃],不可一直增加入口水温来防冻;中间型管束防冻性能优于左侧型和侧面型,空冷燃煤火电或核电机组应优先选用。研究结果可为我国空冷机组冬季防冻运行提供指导。

关键词：空冷翅片管束管束防冻模型临界防冻流量防冻裕量管束进水方式