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考虑氢混燃机动态混氢特性的电-气互联系统优化调度

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电网技术 2024年第5期48卷 1896-1906,I0023,I0024,I0025页

作者：王世豪吕家君李更丰熊飞申鸿帅冯怡王亚培西安工程大学电子信息学院陕西省西安市710048 西安交通大学电气工程学院陕西省西安市710049 国网西安供电公司陕西省西安市710032 西安市电气设备互联感知与智能诊断重点实验室陕西省西安市710048

电–气互联系统是综合能源系统的重要组成部分,燃气机组是其中关键的能源耦合元件,而随着能源系统低碳化转型,燃气机组掺氢燃烧发电的技术应运而生。传统氢混燃机相关研究大多只考虑固定掺氢比运行的情况,并未考虑机组动态调整掺氢比运... 详细信息

电–气互联系统是综合能源系统的重要组成部分,燃气机组是其中关键的能源耦合元件,而随着能源系统低碳化转型,燃气机组掺氢燃烧发电的技术应运而生。传统氢混燃机相关研究大多只考虑固定掺氢比运行的情况,并未考虑机组动态调整掺氢比运行的影响。传统电–气互联系统优化调度相关研究主要面向运行经济性,而对计及氢混燃机的能量与备用统一出清鲜有研究。为此,该文提出了一种考虑氢混燃机动态混氢比的电–气互联系统优化调度方法,基于动态混氢特性建立氢混燃机精细化模型,并通过电解水制氢技术为氢混燃机提供氢气来源,配置储氢罐和储气罐作为联合体为系统提供备用;采用二项式松弛方法对氢混燃机耗气流量方程进行线性转化,将原有非凸非线性模型转化为混合整数线性规划模型求解;最后通过仿真验证所提方法的有效性,分析不同场景下系统运行状态,实现了“风电–电解水制氢–氢混燃机”模式下风电消纳潜力的深度挖掘。

关键词：优化调度电–气互联系统氢混燃机动态混氢特性风电消纳

自触型低压混合式直流断路器系统设计与开断特性研究

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中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4544-4555,I0032页

作者：张照资高偲智汪倩陈思磊葛世伟李兴文电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049 西安理工大学理学院陕西省西安市710054 西安理工大学电气工程学院陕西省西安市710054 浙江天正电气股份有限公司浙江省温州市325604

低压混合式直流断路器具有低功耗、高开断性能、选择性保护等优点,能更好地满足光伏和储能系统以及零碳建筑等应用需求。该文提出一种自触型低压混合式直流开关拓扑,首先通过对混合式断路器工作原理分析,建立基于电弧供能、驱动的机电... 详细信息

低压混合式直流断路器具有低功耗、高开断性能、选择性保护等优点,能更好地满足光伏和储能系统以及零碳建筑等应用需求。该文提出一种自触型低压混合式直流开关拓扑,首先通过对混合式断路器工作原理分析,建立基于电弧供能、驱动的机电系统耦合设计方法,该方法利用电弧能量为电子电路供能,并将电弧电压作为换流支路导通的控制信号,从而实现短路故障下系统的自动触发,并提出核心功能模块设计的理论依据。在此基础上,研制低压混合式断路器样机并验证设计方案的有效性,并对比分析不同因素对开断特性的影响规律。试验表明,相较于传统机械开关,小电流开断时间缩短85.4%、电弧能量减少94.1%,提升了断路器电气寿命,同时实现1.1 kA短路电流开断,发现系统总体响应时间与燃弧初期电压上升速率成正相关,电弧电导、支路寄生电感增大均会延长换流时间,电弧重燃概率则主要受外部系统参数影响。结果可为低压直流混合式断路器的优化设计和性能提升提供一定参考。

关键词：低压直流系统混合式断路器断路器寿命小电流开断短路开断

基于改进SMOTE不均衡样本处理和IHPO-DBN的变压器故障诊断方法研究

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电力系统保护与控制 2024年第11期52卷 21-30页

作者：周萱吴伟丽西安科技大学电气与控制工程学院陕西西安710054 西安市电气设备状态监测与供电安全重点实验室陕西西安710054

针对由于变压器故障样本不均衡和故障模型陷入局部最优而导致的分类准确率低的问题,提出了基于改进的合成少数类过采样技术和优化深度置信网络(deep belief network, DBN)的变压器故障诊断方法。首先采用聚类融合的K-means算法,通过分... 详细信息

针对由于变压器故障样本不均衡和故障模型陷入局部最优而导致的分类准确率低的问题,提出了基于改进的合成少数类过采样技术和优化深度置信网络(deep belief network, DBN)的变压器故障诊断方法。首先采用聚类融合的K-means算法,通过分簇和匹配的方式筛选出不稳定的少数类样本用以改进中心点合成少数类过采样技术(center point synthetic minority oversampling technique, CP-SMOTE)算法,并对少数类样本进行扩增,解决了变压器故障数据分布不均衡的问题。其次,通过加入随机逆向学习和自适应惯性权重技术对猎食者优化算法进行改进,并用改进后的算法对DBN的内部参数进行优化调整,提高了模型精度。最后,将不同数据预处理情况下以及不同数据规模下的变压器故障模型进行仿真对比。结果表明,经过数据预处理和模型优化后的变压器故障识别准确率能够提高到98%,有效地解决了故障数据不平衡导致的分类精度低的问题。

关键词：变压器故障诊断不均衡样本 K-means聚类改进合成少数过采样改进猎食者优化

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城市砂土隧道注浆效果评价研究

武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2024年第1期48卷 180-184页

作者：王朋路王微笑冯畅西安市市政建设(集团)有限公司西安710054 长安大学公路学院西安710064

文中依托西安市开元路-建元路下穿通道工程,采用数值模拟的方法,对比分析了未进行注浆加固、全断面注浆加固工况下的砂土隧道变形特性,评价了中隔壁法的开挖效果.结果表明:未进行注浆加固工况下的地表沉降和拱顶位移分别是全断面注浆加... 详细信息

文中依托西安市开元路-建元路下穿通道工程,采用数值模拟的方法,对比分析了未进行注浆加固、全断面注浆加固工况下的砂土隧道变形特性,评价了中隔壁法的开挖效果.结果表明:未进行注浆加固工况下的地表沉降和拱顶位移分别是全断面注浆加固的4.78倍、4.44倍和7.08倍、5.73倍;掌子面未加固工况下隧道开挖产生的支护应力小于掌子面全断面注浆加固工况下的支护应力,隧道左洞和右洞在全断面注浆加固情况下;开挖断面掌子面的挤出变形在全断面注浆加固工况下远小于未注浆工况下,且最大和最小位移平均减小80%.数值模拟结果表明:在全断面注浆加固工况下隧道开挖沉降表现出安全稳定态势.

关键词：隧道工程砂土全断面注浆加固变形

电力市场环境下抽水蓄能电站容量电费定价与成本分摊方法

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电力系统自动化 2024年第11期48卷 88-99页

作者：张洪基丁涛黄雨涵谢刘双飞贺元康孙骁强西安交通大学电气工程学院陕西省西安市710049 国家电网有限公司西北分部陕西省西安市710048

抽水蓄能电站作为一种有效的电力系统灵活性资源,将成为保障新型电力系统安全稳定运行的重要手段。制定合理的回收抽水蓄能电站建设固定成本方案是支撑系统运行、激励投资的关键问题。在抽水蓄能电站的市场化运行背景下,构建了抽水蓄能... 详细信息

抽水蓄能电站作为一种有效的电力系统灵活性资源,将成为保障新型电力系统安全稳定运行的重要手段。制定合理的回收抽水蓄能电站建设固定成本方案是支撑系统运行、激励投资的关键问题。在抽水蓄能电站的市场化运行背景下,构建了抽水蓄能电站顺次参与现货-辅助服务市场的容量电费定价模型,实现以经营期内收支平衡为目标定期滚动核定抽水蓄能电站的待分摊成本。同时,考虑抽水蓄能电站容量电费的潜在分摊对象,提出采用效用比例VCG(Vickrey-Clarke-Groves)机制对抽水蓄能电站容量电费进行成本分摊,量化源荷侧分摊主体的替代效益,并将容量电费按比例分摊。实际系统算例的仿真分析验证了所提方法的有效性。

关键词：抽水蓄能电站两部制电价电力市场成本分摊容量电费

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叶顶间隙对多级轴流压气机性能退化的影响

动力工程学报 2024年第9期44卷 1353-1360页

作者：肖俊峰伍赫高松李园园于飞龙段静瑶何伟张蒙西安热工研究院有限公司西安710054

以某F级燃机压气机为研究对象,考虑燃机实际运行过程中腐蚀和磨损作用导致的压气机叶顶间隙变化,通过三维数值模拟方法开展了不同腐蚀/磨损状态下多级轴流压气机的性能退化机理研究,分析了叶顶间隙变化对多级轴流压气机性能的影响规律... 详细信息

以某F级燃机压气机为研究对象,考虑燃机实际运行过程中腐蚀和磨损作用导致的压气机叶顶间隙变化,通过三维数值模拟方法开展了不同腐蚀/磨损状态下多级轴流压气机的性能退化机理研究,分析了叶顶间隙变化对多级轴流压气机性能的影响规律。结果表明:叶顶间隙增大会导致压气机特性曲线整体向质量流量减小的方向偏移,使得压气机的质量流量、效率及压比均产生一定程度的衰退;随着叶顶间隙的增大,压气机峰值效率逐渐降低,喘振裕度明显降低;叶顶间隙增大会导致压气机通道内的流动分离加剧,动叶叶顶间隙变化对压气机流动分离的影响更严重;静叶吸力面尾缘附近的流动分离导致形成低马赫数区,同时逆流的低速涡团导致叶根附近的损失显著增大,造成压气机性能衰退。

关键词：多级轴流压气机叶顶间隙性能退化特性线数值模拟

考虑热障涂层及冷却结构影响的某F级燃气轮机火焰筒数值研究

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动力工程学报 2024年第9期44卷 1408-1415页

作者：肖俊峰高松闫安上官博张蒙何伟李晓丰张博瑶西安热工研究院有限公司西安710054

以某F级燃气轮机燃烧室火焰筒为研究对象,考虑热障涂层及冷却结构对火焰筒气动传热影响,基于流热固耦合方法对额定工况下的火焰筒进行了内部流场、温度场和应力场分析,并将数值分析结果与火焰筒实际损伤情况进行对比。结果表明:数值分... 详细信息

以某F级燃气轮机燃烧室火焰筒为研究对象,考虑热障涂层及冷却结构对火焰筒气动传热影响,基于流热固耦合方法对额定工况下的火焰筒进行了内部流场、温度场和应力场分析,并将数值分析结果与火焰筒实际损伤情况进行对比。结果表明:数值分析结果的火焰筒高应力区域与火焰筒实际损伤区域基本吻合,采用流热固耦合方法可以预测火焰筒实际损伤情况;不同位置的热障涂层陶瓷层隔热效果相近;基体和热障涂层陶瓷层在冷却结构附近的区域均为高应力区域。

关键词：火焰筒热障涂层冷却结构流热固耦合损伤分析数值模拟

MPS型磨煤机制粉系统动态模型与瞬态运行优化控制研究

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中国电机工程学报 2024年第16期44卷 6518-6528,I0019页

作者：王朝阳石慧王文毓许朋江范建林刘明严俊杰动力工程多相流国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049 西安热工研究院有限公司陕西省西安市710054 陕西新元洁能有限公司陕西省榆林市719404

为提升MPS型磨煤机制粉系统变出力过程关键参数的控制精度,该文建立并验证制粉系统动态模型,开展控制策略优化研究。在原逻辑基础上,提出考虑煤质水分信息的前馈磨煤机入口一次风温控制回路,以优化控制策略。开展煤质水分增加、给煤速... 详细信息

为提升MPS型磨煤机制粉系统变出力过程关键参数的控制精度,该文建立并验证制粉系统动态模型,开展控制策略优化研究。在原逻辑基础上,提出考虑煤质水分信息的前馈磨煤机入口一次风温控制回路,以优化控制策略。开展煤质水分增加、给煤速率增加、磨煤机变出力等瞬态过程模拟研究,获得制粉系统关键参数瞬态特征和能耗特性,验证所提出策略的优越性。结果表明:采用优化的控制逻辑后,系统在应对煤质水分突变、煤量突变等扰动时的响应速率增加、磨煤机出口风粉温度波动范围减小50%以上、瞬态能耗下降2.4%。磨煤机在变出力过程中,稳态能耗可降低100 kW以上,制粉过程能耗降低6.82%,瞬态过程中磨煤机出口风温的波动幅度下降50%、响应时间缩短10%以上、可实现瞬态节能5.43%,保障制粉系统的运行安全并降低能耗。在燃煤发电机组中应用提出的制粉系统优化控制逻辑,可降低燃煤发电机组变负荷瞬态过程中负荷率、主汽压力等关键参数的运行偏差,提高机组的运行灵活性。

关键词： MPS型磨煤机制粉系统动态模型变出力瞬态能耗控制优化

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深部矿井煤炭−地热协同开采系统研究

煤炭科学技术 2024年第3期52卷 87-94页

作者：刘琪苏伟张瑞瑛李延朋冯绪杨亮中煤西安设计工程有限责任公司陕西西安710054

在煤炭资源深部开采趋势下,矿井高温热害问题日益严重,引起矿井高温热害的热源实质为可持续利用的地热能,在进行煤炭开采的同时将深部矿井地热能提取并进行资源化利用,是建设绿色矿山、降低矿井碳排放的创新途径。总结了国内外深部矿产... 详细信息

在煤炭资源深部开采趋势下,矿井高温热害问题日益严重,引起矿井高温热害的热源实质为可持续利用的地热能,在进行煤炭开采的同时将深部矿井地热能提取并进行资源化利用,是建设绿色矿山、降低矿井碳排放的创新途径。总结了国内外深部矿产和地热能共采现状,从工艺流程和关键设备方面分析了煤炭−地热协同开采的可行性,最终提出一种煤炭−地热协同开采系统。该系统总体采用闭式循环,包括地面热能利用系统和井下取热系统,通过在预采煤层水平钻孔并布置同轴套管换热器提取煤层地热能,并由地面热泵机组将从井下开采的低品位地热能进行利用。秉承“先采热、后回采”的时间和空间协同原则,预先在回采工作面前向划分采热工作面,提出顺序采热、交替采热2种模式,确保采热过程对采煤过程无干扰。分析了空间协同设计、煤层钻孔、高效采热和智能监控调控等关键技术,对煤炭开采和地热能提取进行井下空间协同设计,提出基于煤层注水的同轴套管换热器布置工艺,使用快捷装配式同轴套管换热器可进行多种组合实现高效采热,构建智能监控调控平台并提出相关优化模型,构建取热量计算模型,提出智能控制采热方式。简化煤系地层传热过程,构建煤层采热传热模型,可根据回采工作面实际情况和出口风流参数对回采工作面采热能力进行计算评估。根据煤层采热传热模型,分析得出煤层初始温度、煤炭运输量、回采工作面出口风流温度、风流含湿量变化量是决定煤层采热量的关键参数。定义回采工作面风流含湿量不变且回采工作面出口风流等效温度不高于28℃时的采热量为煤层最大采热量。系统的应用将会使深部矿井热害资源化,不仅解决了煤炭开采热害问题,而且实现了深部矿井地热能综合利用。

关键词：矿井热害防治地热能利用煤热共采同轴套管换热