2022年第38卷第5期目录
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    封面和目录
  • 2022,38(5):0 doi:
    摘要:
  • 燃烧与污染物控制
  • 徐传义,邵亚丽,卢平,宋涛,张海楠,黄震
    2022,38(5):415-420,426 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.001
    摘要:
    采用耦合误差传播和敏感性分析的直接关系图(DRGEPSA)法,对甲烷燃烧详细反应机理(Gri-Mech 3.0机理)进行了简化,构建出了一套含有23种组分和110步基元反应的简化机理。为验证该简化机理的合理性和可靠性,采用充分搅拌反应器模型和一维层流预混反应器模型分别对甲烷燃烧反应过程进行模拟,并对温度和组分摩尔分数分布进行了对比分析。结果显示:利用简化机理分析得到的预测数据与详细机理吻合良好。结合该简化机理,建立了二维数值模型对带伴流的甲烷/空气Flame D进行数值模拟仿真研究,流场的温度和组分分布均与实验值吻合度较好,进一步表明所提甲烷燃烧简化机理具有较高的模拟精度。
  • 乔宇恒,官贞珍,袁一帆,张梦岩
    2022,38(5):421-426 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.002
    摘要:
    氨选择性催化还原法(NH3-SCR)是目前最高效、最成熟的烟气脱硝技术。Mn基催化剂在选择性催化还原法(SCR)中展现出很高的低温活性,具有广阔的应用前景。但实际烟气中存在的H2O和SO2会引起Mn基催化剂的中毒失效,极大限制了其工业化应用。为了突破工业化应用瓶颈,分析了低温Mn基催化剂的H2O和SO2中毒机理,综述了其抗水抗硫研究进展。研究结论可为抗水抗硫低温Mn基催化剂的开发及应用提供理论基础。
  • 吴江,陈玉年,张鑫,杨鑫,苏家欣,陈子豪,赵超,黄思佳,李文昊
    2022,38(5):427-432 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.003
    摘要:
    双碳背景下,我国能源结构将构建新的电力能源体系。在今后较长一段时期,燃煤火电是我国能源安全的基石,清洁低碳是发展方向,烟气重金属排放控制是其关键研究领域。光催化、双金属硫化物脱除等重金属净化技术方兴未艾,多种污染物协同脱除具有广阔的应用前景。
  • 赵磊,姜未汀,潘卫国,倪璐阳,李子涵
    2022,38(5):433-438 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.004
    摘要:
    通过热重实验仪,研究了煤粉、污泥及其混合物在不同比例下的燃烧特性。结果表明:单独燃烧时,煤的失重主要受固定碳燃烧的影响,污泥的失重主要受水分析出、挥发性物质析出和燃烧的影响;添加污泥有利于混合物着火,但不利于稳定燃烧,污泥的添加量以不超过30%为宜;随着污泥掺混比的增加,混合物开始失重的温度左移,失重峰的峰值温度与单煤燃烧的接近。燃烧动力学研究表明,煤的活化能为86.79 kJ/mol,高于混合物的任意一个阶段的活化能。混合物燃烧前期(低温段)的活化能小于燃烧后期(高温段)的活化能。
  • 曾卓雄,武瑞兵,袁卓
    2022,38(5):439-442 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.005
    摘要:
    对煤热解气和生物质气耦合煤粉进行了模拟,研究了不同组分的掺烧气体条件下锅炉NOx排放规律。结果表明,与原煤燃烧相比,掺烧煤热解气和生物质气均可降低锅炉NOx排放量。烟道出口处,原煤燃烧工况下NOx浓度值为244.2 mg/m3,比掺烧煤热解气时的NOx浓度值高出44.7 mg/m3,比掺烧生物质气时的NOx浓度值高出28.1 mg/m3。燃气组分中CHi基元成分越高,NOx排放值越低。
  • 储能技术
  • 朱学良,李彦,朱群志
    2022,38(5):443-449 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.006
    摘要:
    综述了目前业内的一些新型换热器的结构设计和优化结果,重点介绍了新型换热器的结构和传热效果的强化机理。结论如下:使用泡沫金属和热管虽然会抑制自然对流但会大幅度提高导热性能,对传热的强化效果显著;换热面积更大,四重管比三重管更具换热优势;螺旋管节距随温度梯度变化时具有更好的温度均匀性;弯折板式换热器性能优异且占地面积小;管壳式换热器换热效果好、结构简单、工业应用前景更为广泛。
  • 霍英杰,闫霆,王凯,潘卫国
    2022,38(5):450-456,465 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.007
    摘要:
    选用十二水硫酸铝钾(钾明矾)为相变材料,采用化学改性后的膨胀石墨为支撑材料,利用"熔融共混-凝固定形"法制备了定型复合相变材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热分析仪(DSC)和热重分析仪(TGA)分别研究了样品的微观形貌、相变焓及其熔化过程。改性膨胀石墨质量分数为20%的样品能够均匀吸附大量相变材料。DSC分析结果表明,其熔点和熔融焓分别为84.39 ℃和473.52 kJ/kg。经过50次的充放热循环测试,改性膨胀石墨质量分数为20%的样品的熔融焓仅下降7.48%。改性膨胀石墨与钾明矾具有良好的相容性。充放热测试表明,该复合相变材料具有良好的循环稳定性,是一种性能优良的相变热储存材料,在建筑物节能领域和太阳能热利用中具有广阔的应用前景。
  • 新能源利用
  • 冯仕霖,蔡靖雍,张涛
    2022,38(5):457-465 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.008
    摘要:
    光伏/光热(PV/T)系统可同时产出电能和热能,具有较高的综合效率,但其生产成本和生产能耗均高于常规的光伏发电(PV)系统。以我国典型气候区的5个代表性城市的典型年气象数据为基础,基于分布参数法建立了PV系统和PV/T系统的控制方程,模拟得到二者在5个不同城市的光-电收益和光电光热综合收益。基于能量偿还时间和碳减排量,对比分析了两套系统在不同地区的节能特性。结果表明,PV/T系统的年发电量低于常规的PV系统;PV/T系统的综合效率远高于常规PV系统,其年均值在58.89%~69.91%。PV/T系统具有较短的能量偿还时间和更高的碳减排量;与常规PV系统相比,其能量偿还时间少0~0.8 a,碳减排量高3~5倍。
  • 叶祺贤,孟军磊,宋明中,马昕霞,林玉杰,吴天予
    2022,38(5):466-470,477 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.009
    摘要:
    氢储能可以储存多余能量,解决光伏系统中的弃光问题。介绍了一种光伏-储氢耦合发电系统:使用蓄电池进行短期存储,使用氢存储设备进行长期存储。利用TRNSYS软件对光伏储氢系统的主要部件进行了模型选择和仿真分析,验证了光伏电站与氢储能技术相结合的可行性。
  • 胡丹梅,曾理,纪胜强
    2022,38(5):471-477 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.010
    摘要:
    随着风力发电技术逐步走向成熟,海上风电占比不断扩大,掌握海上风电机组的现状与发展趋势,有助于加快我国海上风电的部署。结合已有的研究成果,综合考虑了我国海上风电机组的容量变化、海上风场分布等因素,对海上风电机组的现状与发展趋势展开了分析。结果表明,我国未来将会向更大风力发电机组容量和更深海域发起挑战。海上风电技术的发展将呈现机组吊装便捷化、叶片制造技术以及传动系统性能持续改善、传统三相海上风电机组向多相化海上风电机组转变、漂浮式基座和输电环节不断创新、数字化和人工智能投入应用的趋势,并在新的发展趋势下提出了对策和建议。
  • 综合智慧能源
  • 白天宇,杨宇,郑莆燕,程云瑞,封康,罗添,赵航
    2022,38(5):478-482 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.011
    摘要:
    多台热电联产机组组成的复杂热电联产(CHP)系统优化过程中会使得搜索域增大,优化收敛速度变慢。针对这一问题。通过借鉴内点法将原搜索范围进行离散、组合,从而将搜索范围进行合理收缩,提高了算法在寻优过程中的收敛速度,并使优化结果更接近全局最优。将改进遗传算法应用于某石化企业自备电厂的复杂CHP系统,并通过仿真模拟对优化结果进行验证。结果表明,改进遗传算法可以有效提高遗传算法的收敛速度和优化结果。
  • 岳伟民,刘青荣
    2022,38(5):483-487,494 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.012
    摘要:
    为了保证综合能源系统(IES)的运行效率和可靠性,能源需求的准确预测至关重要。提出了一种基于Pearson相关系数(PCC),长短期记忆(LSTM)神经网络和多任务学习(MTL)的多元负荷预测方法。首先,运用PCC选取与冷热电负荷相关性较大的影响因素作为模型的输入;然后,通过LSTM建立MTL的共享层,实现多元负荷的联合预测;最后,结合亚利桑那州立大学的实测多元负荷数据来测试所提模型的预测精度。结果表明:所提模型具有更高的预测精度。
  • 孙悦,任洪波,吴琼,夏麟
    2022,38(5):488-494 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.013
    摘要:
    为实现办公建筑照明系统节能控制,对照明系统节能优化调控策略开展了研究。分析了天然采光对室内照度的影响,针对办公室和停车场两类典型场景,提出了基于情景模式和天然采光的办公场景照明优化调控策略,以及采用定时与人体感应相结合的停车场景照明优化调控策略,并介绍了实现上述控制策略需要安装的硬件设备。通过案例分析发现,所提策略可为建筑节省38%的照明能耗。
  • 智能运维
  • 张莉,汪昆,张冬,鲍旭东,危安泽,刘强
    2022,38(5):495-500,506 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.014
    摘要:
    对凝汽器喉部流动进行数值模拟并提取数据,将喉部出口流场数据作为入口边界条件,对凝汽器壳侧蒸汽流场进行了更准确的数值模拟和研究。结果表明,入口蒸汽均匀分布情况下,蒸汽在4个管束模块区域均呈现向心式的流动趋势;蒸汽入口不均匀分布情况下,蒸汽在两侧蒸汽通道内和中间蒸汽通道内有下冲流动,形成了对管束模块的包绕流动。因此,对于开展与凝汽器壳侧蒸汽流场分布相关性能的研究,建议基于喉部出口流场对凝汽器壳侧蒸汽流动进行数值模拟。
  • 马晓峰,任秉诊,赵锦,钟敏勇,陈乃超
    2022,38(5):501-506 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.015
    摘要:
    对高压输变电塔架及通道巡检技术的现状和发展趋势进行了阐述。按照巡检设备类型,对人工巡检、直升机巡检、机器人巡检和无人机巡检4种不同巡检方式的优缺点进行了分析。重点分析了无人机巡检存在的技术问题,描述了其在实际应用中面临的问题及未来的发展趋势。
  • 张晓刚,王策,龙娜,田钺,李建康,王道累
    2022,38(5):507-512 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.016
    摘要:
    目前数字孪生技术已在电网中得到了广泛应用,为保证电网的安全平稳运行提供了新的思路和方法。基于数字孪生技术的概念和体系架构,对数字孪生电网的内涵及层次进行了介绍,对数字孪生技术在输变电设备状态评估中的应用以及关键技术进行了分析。最后对数字电网的发展前景作了展望。
  • 彭程,乔大龙
    2022,38(5):513-517 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.017
    摘要:
    钠冷快堆是一种目前被快速推广的快中子反应堆。钠作为冷却剂,具有很好的传热性能,但由于其化学性质活泼,与水、空气反应剧烈,故应考虑液态钠的喷射泄漏及其引发的火灾问题。采用钠喷射试验数据,基于NACOM程序分析了雾状钠火事故的结果,发现在不同初始温度的工况中,NACOM程序对于压力、温度的预测结果与试验结果差异较大。分析了存在差异的原因。通过嵌入基于化学反应动力学的预混燃烧模型及蒸汽膜复合阻力模型,对原程序中的预混燃烧模型及液滴运动阻力模型进行了优化测试,改进了程序的预测结果。
  • 王杰峰,李洵,舒彧,姚从荣
    2022,38(5):518-522 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.018
    摘要:
    变压器是电力系统的主要设备之一,其故障的提前诊断极其重要。总结并系统剖析了国内外各种传统及现有的变压器故障诊断方式,详细列举了基于油中溶解气体分析技术或电力设备的智能化故障诊断技术的最新进展,阐述了各类深度学习算法在变压器故障诊断中的应用,如深度神经网络、稀疏受限玻尔兹曼机、深度置信网络等,并将各种诊断技术的最终效果进行了对比。
    封面和目录
  • 2022,38(5):0 doi:
    摘要:
  • 燃烧与污染物控制
  • 徐传义,邵亚丽,卢平,宋涛,张海楠,黄震
    2022,38(5):415-420,426 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.001
    摘要:
    采用耦合误差传播和敏感性分析的直接关系图(DRGEPSA)法,对甲烷燃烧详细反应机理(Gri-Mech 3.0机理)进行了简化,构建出了一套含有23种组分和110步基元反应的简化机理。为验证该简化机理的合理性和可靠性,采用充分搅拌反应器模型和一维层流预混反应器模型分别对甲烷燃烧反应过程进行模拟,并对温度和组分摩尔分数分布进行了对比分析。结果显示:利用简化机理分析得到的预测数据与详细机理吻合良好。结合该简化机理,建立了二维数值模型对带伴流的甲烷/空气Flame D进行数值模拟仿真研究,流场的温度和组分分布均与实验值吻合度较好,进一步表明所提甲烷燃烧简化机理具有较高的模拟精度。
  • 乔宇恒,官贞珍,袁一帆,张梦岩
    2022,38(5):421-426 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.002
    摘要:
    氨选择性催化还原法(NH3-SCR)是目前最高效、最成熟的烟气脱硝技术。Mn基催化剂在选择性催化还原法(SCR)中展现出很高的低温活性,具有广阔的应用前景。但实际烟气中存在的H2O和SO2会引起Mn基催化剂的中毒失效,极大限制了其工业化应用。为了突破工业化应用瓶颈,分析了低温Mn基催化剂的H2O和SO2中毒机理,综述了其抗水抗硫研究进展。研究结论可为抗水抗硫低温Mn基催化剂的开发及应用提供理论基础。
  • 吴江,陈玉年,张鑫,杨鑫,苏家欣,陈子豪,赵超,黄思佳,李文昊
    2022,38(5):427-432 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.003
    摘要:
    双碳背景下,我国能源结构将构建新的电力能源体系。在今后较长一段时期,燃煤火电是我国能源安全的基石,清洁低碳是发展方向,烟气重金属排放控制是其关键研究领域。光催化、双金属硫化物脱除等重金属净化技术方兴未艾,多种污染物协同脱除具有广阔的应用前景。
  • 赵磊,姜未汀,潘卫国,倪璐阳,李子涵
    2022,38(5):433-438 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.004
    摘要:
    通过热重实验仪,研究了煤粉、污泥及其混合物在不同比例下的燃烧特性。结果表明:单独燃烧时,煤的失重主要受固定碳燃烧的影响,污泥的失重主要受水分析出、挥发性物质析出和燃烧的影响;添加污泥有利于混合物着火,但不利于稳定燃烧,污泥的添加量以不超过30%为宜;随着污泥掺混比的增加,混合物开始失重的温度左移,失重峰的峰值温度与单煤燃烧的接近。燃烧动力学研究表明,煤的活化能为86.79 kJ/mol,高于混合物的任意一个阶段的活化能。混合物燃烧前期(低温段)的活化能小于燃烧后期(高温段)的活化能。
  • 曾卓雄,武瑞兵,袁卓
    2022,38(5):439-442 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.005
    摘要:
    对煤热解气和生物质气耦合煤粉进行了模拟,研究了不同组分的掺烧气体条件下锅炉NOx排放规律。结果表明,与原煤燃烧相比,掺烧煤热解气和生物质气均可降低锅炉NOx排放量。烟道出口处,原煤燃烧工况下NOx浓度值为244.2 mg/m3,比掺烧煤热解气时的NOx浓度值高出44.7 mg/m3,比掺烧生物质气时的NOx浓度值高出28.1 mg/m3。燃气组分中CHi基元成分越高,NOx排放值越低。
  • 储能技术
  • 朱学良,李彦,朱群志
    2022,38(5):443-449 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.006
    摘要:
    综述了目前业内的一些新型换热器的结构设计和优化结果,重点介绍了新型换热器的结构和传热效果的强化机理。结论如下:使用泡沫金属和热管虽然会抑制自然对流但会大幅度提高导热性能,对传热的强化效果显著;换热面积更大,四重管比三重管更具换热优势;螺旋管节距随温度梯度变化时具有更好的温度均匀性;弯折板式换热器性能优异且占地面积小;管壳式换热器换热效果好、结构简单、工业应用前景更为广泛。
  • 霍英杰,闫霆,王凯,潘卫国
    2022,38(5):450-456,465 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.007
    摘要:
    选用十二水硫酸铝钾(钾明矾)为相变材料,采用化学改性后的膨胀石墨为支撑材料,利用"熔融共混-凝固定形"法制备了定型复合相变材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热分析仪(DSC)和热重分析仪(TGA)分别研究了样品的微观形貌、相变焓及其熔化过程。改性膨胀石墨质量分数为20%的样品能够均匀吸附大量相变材料。DSC分析结果表明,其熔点和熔融焓分别为84.39 ℃和473.52 kJ/kg。经过50次的充放热循环测试,改性膨胀石墨质量分数为20%的样品的熔融焓仅下降7.48%。改性膨胀石墨与钾明矾具有良好的相容性。充放热测试表明,该复合相变材料具有良好的循环稳定性,是一种性能优良的相变热储存材料,在建筑物节能领域和太阳能热利用中具有广阔的应用前景。
  • 新能源利用
  • 冯仕霖,蔡靖雍,张涛
    2022,38(5):457-465 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.008
    摘要:
    光伏/光热(PV/T)系统可同时产出电能和热能,具有较高的综合效率,但其生产成本和生产能耗均高于常规的光伏发电(PV)系统。以我国典型气候区的5个代表性城市的典型年气象数据为基础,基于分布参数法建立了PV系统和PV/T系统的控制方程,模拟得到二者在5个不同城市的光-电收益和光电光热综合收益。基于能量偿还时间和碳减排量,对比分析了两套系统在不同地区的节能特性。结果表明,PV/T系统的年发电量低于常规的PV系统;PV/T系统的综合效率远高于常规PV系统,其年均值在58.89%~69.91%。PV/T系统具有较短的能量偿还时间和更高的碳减排量;与常规PV系统相比,其能量偿还时间少0~0.8 a,碳减排量高3~5倍。
  • 叶祺贤,孟军磊,宋明中,马昕霞,林玉杰,吴天予
    2022,38(5):466-470,477 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.009
    摘要:
    氢储能可以储存多余能量,解决光伏系统中的弃光问题。介绍了一种光伏-储氢耦合发电系统:使用蓄电池进行短期存储,使用氢存储设备进行长期存储。利用TRNSYS软件对光伏储氢系统的主要部件进行了模型选择和仿真分析,验证了光伏电站与氢储能技术相结合的可行性。
  • 胡丹梅,曾理,纪胜强
    2022,38(5):471-477 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.010
    摘要:
    随着风力发电技术逐步走向成熟,海上风电占比不断扩大,掌握海上风电机组的现状与发展趋势,有助于加快我国海上风电的部署。结合已有的研究成果,综合考虑了我国海上风电机组的容量变化、海上风场分布等因素,对海上风电机组的现状与发展趋势展开了分析。结果表明,我国未来将会向更大风力发电机组容量和更深海域发起挑战。海上风电技术的发展将呈现机组吊装便捷化、叶片制造技术以及传动系统性能持续改善、传统三相海上风电机组向多相化海上风电机组转变、漂浮式基座和输电环节不断创新、数字化和人工智能投入应用的趋势,并在新的发展趋势下提出了对策和建议。
  • 综合智慧能源
  • 白天宇,杨宇,郑莆燕,程云瑞,封康,罗添,赵航
    2022,38(5):478-482 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.011
    摘要:
    多台热电联产机组组成的复杂热电联产(CHP)系统优化过程中会使得搜索域增大,优化收敛速度变慢。针对这一问题。通过借鉴内点法将原搜索范围进行离散、组合,从而将搜索范围进行合理收缩,提高了算法在寻优过程中的收敛速度,并使优化结果更接近全局最优。将改进遗传算法应用于某石化企业自备电厂的复杂CHP系统,并通过仿真模拟对优化结果进行验证。结果表明,改进遗传算法可以有效提高遗传算法的收敛速度和优化结果。
  • 岳伟民,刘青荣
    2022,38(5):483-487,494 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.012
    摘要:
    为了保证综合能源系统(IES)的运行效率和可靠性,能源需求的准确预测至关重要。提出了一种基于Pearson相关系数(PCC),长短期记忆(LSTM)神经网络和多任务学习(MTL)的多元负荷预测方法。首先,运用PCC选取与冷热电负荷相关性较大的影响因素作为模型的输入;然后,通过LSTM建立MTL的共享层,实现多元负荷的联合预测;最后,结合亚利桑那州立大学的实测多元负荷数据来测试所提模型的预测精度。结果表明:所提模型具有更高的预测精度。
  • 孙悦,任洪波,吴琼,夏麟
    2022,38(5):488-494 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.013
    摘要:
    为实现办公建筑照明系统节能控制,对照明系统节能优化调控策略开展了研究。分析了天然采光对室内照度的影响,针对办公室和停车场两类典型场景,提出了基于情景模式和天然采光的办公场景照明优化调控策略,以及采用定时与人体感应相结合的停车场景照明优化调控策略,并介绍了实现上述控制策略需要安装的硬件设备。通过案例分析发现,所提策略可为建筑节省38%的照明能耗。
  • 智能运维
  • 张莉,汪昆,张冬,鲍旭东,危安泽,刘强
    2022,38(5):495-500,506 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.014
    摘要:
    对凝汽器喉部流动进行数值模拟并提取数据,将喉部出口流场数据作为入口边界条件,对凝汽器壳侧蒸汽流场进行了更准确的数值模拟和研究。结果表明,入口蒸汽均匀分布情况下,蒸汽在4个管束模块区域均呈现向心式的流动趋势;蒸汽入口不均匀分布情况下,蒸汽在两侧蒸汽通道内和中间蒸汽通道内有下冲流动,形成了对管束模块的包绕流动。因此,对于开展与凝汽器壳侧蒸汽流场分布相关性能的研究,建议基于喉部出口流场对凝汽器壳侧蒸汽流动进行数值模拟。
  • 马晓峰,任秉诊,赵锦,钟敏勇,陈乃超
    2022,38(5):501-506 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.015
    摘要:
    对高压输变电塔架及通道巡检技术的现状和发展趋势进行了阐述。按照巡检设备类型,对人工巡检、直升机巡检、机器人巡检和无人机巡检4种不同巡检方式的优缺点进行了分析。重点分析了无人机巡检存在的技术问题,描述了其在实际应用中面临的问题及未来的发展趋势。
  • 张晓刚,王策,龙娜,田钺,李建康,王道累
    2022,38(5):507-512 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.016
    摘要:
    目前数字孪生技术已在电网中得到了广泛应用,为保证电网的安全平稳运行提供了新的思路和方法。基于数字孪生技术的概念和体系架构,对数字孪生电网的内涵及层次进行了介绍,对数字孪生技术在输变电设备状态评估中的应用以及关键技术进行了分析。最后对数字电网的发展前景作了展望。
  • 彭程,乔大龙
    2022,38(5):513-517 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.017
    摘要:
    钠冷快堆是一种目前被快速推广的快中子反应堆。钠作为冷却剂,具有很好的传热性能,但由于其化学性质活泼,与水、空气反应剧烈,故应考虑液态钠的喷射泄漏及其引发的火灾问题。采用钠喷射试验数据,基于NACOM程序分析了雾状钠火事故的结果,发现在不同初始温度的工况中,NACOM程序对于压力、温度的预测结果与试验结果差异较大。分析了存在差异的原因。通过嵌入基于化学反应动力学的预混燃烧模型及蒸汽膜复合阻力模型,对原程序中的预混燃烧模型及液滴运动阻力模型进行了优化测试,改进了程序的预测结果。
  • 王杰峰,李洵,舒彧,姚从荣
    2022,38(5):518-522 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.018
    摘要:
    变压器是电力系统的主要设备之一,其故障的提前诊断极其重要。总结并系统剖析了国内外各种传统及现有的变压器故障诊断方式,详细列举了基于油中溶解气体分析技术或电力设备的智能化故障诊断技术的最新进展,阐述了各类深度学习算法在变压器故障诊断中的应用,如深度神经网络、稀疏受限玻尔兹曼机、深度置信网络等,并将各种诊断技术的最终效果进行了对比。
    封面和目录
  • 2022,38(5):0 doi:
    摘要:
  • 燃烧与污染物控制
  • 徐传义,邵亚丽,卢平,宋涛,张海楠,黄震
    2022,38(5):415-420,426 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.001
    摘要:
    采用耦合误差传播和敏感性分析的直接关系图(DRGEPSA)法,对甲烷燃烧详细反应机理(Gri-Mech 3.0机理)进行了简化,构建出了一套含有23种组分和110步基元反应的简化机理。为验证该简化机理的合理性和可靠性,采用充分搅拌反应器模型和一维层流预混反应器模型分别对甲烷燃烧反应过程进行模拟,并对温度和组分摩尔分数分布进行了对比分析。结果显示:利用简化机理分析得到的预测数据与详细机理吻合良好。结合该简化机理,建立了二维数值模型对带伴流的甲烷/空气Flame D进行数值模拟仿真研究,流场的温度和组分分布均与实验值吻合度较好,进一步表明所提甲烷燃烧简化机理具有较高的模拟精度。
  • 乔宇恒,官贞珍,袁一帆,张梦岩
    2022,38(5):421-426 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.002
    摘要:
    氨选择性催化还原法(NH3-SCR)是目前最高效、最成熟的烟气脱硝技术。Mn基催化剂在选择性催化还原法(SCR)中展现出很高的低温活性,具有广阔的应用前景。但实际烟气中存在的H2O和SO2会引起Mn基催化剂的中毒失效,极大限制了其工业化应用。为了突破工业化应用瓶颈,分析了低温Mn基催化剂的H2O和SO2中毒机理,综述了其抗水抗硫研究进展。研究结论可为抗水抗硫低温Mn基催化剂的开发及应用提供理论基础。
  • 吴江,陈玉年,张鑫,杨鑫,苏家欣,陈子豪,赵超,黄思佳,李文昊
    2022,38(5):427-432 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.003
    摘要:
    双碳背景下,我国能源结构将构建新的电力能源体系。在今后较长一段时期,燃煤火电是我国能源安全的基石,清洁低碳是发展方向,烟气重金属排放控制是其关键研究领域。光催化、双金属硫化物脱除等重金属净化技术方兴未艾,多种污染物协同脱除具有广阔的应用前景。
  • 赵磊,姜未汀,潘卫国,倪璐阳,李子涵
    2022,38(5):433-438 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.004
    摘要:
    通过热重实验仪,研究了煤粉、污泥及其混合物在不同比例下的燃烧特性。结果表明:单独燃烧时,煤的失重主要受固定碳燃烧的影响,污泥的失重主要受水分析出、挥发性物质析出和燃烧的影响;添加污泥有利于混合物着火,但不利于稳定燃烧,污泥的添加量以不超过30%为宜;随着污泥掺混比的增加,混合物开始失重的温度左移,失重峰的峰值温度与单煤燃烧的接近。燃烧动力学研究表明,煤的活化能为86.79 kJ/mol,高于混合物的任意一个阶段的活化能。混合物燃烧前期(低温段)的活化能小于燃烧后期(高温段)的活化能。
  • 曾卓雄,武瑞兵,袁卓
    2022,38(5):439-442 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.005
    摘要:
    对煤热解气和生物质气耦合煤粉进行了模拟,研究了不同组分的掺烧气体条件下锅炉NOx排放规律。结果表明,与原煤燃烧相比,掺烧煤热解气和生物质气均可降低锅炉NOx排放量。烟道出口处,原煤燃烧工况下NOx浓度值为244.2 mg/m3,比掺烧煤热解气时的NOx浓度值高出44.7 mg/m3,比掺烧生物质气时的NOx浓度值高出28.1 mg/m3。燃气组分中CHi基元成分越高,NOx排放值越低。
  • 储能技术
  • 朱学良,李彦,朱群志
    2022,38(5):443-449 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.006
    摘要:
    综述了目前业内的一些新型换热器的结构设计和优化结果,重点介绍了新型换热器的结构和传热效果的强化机理。结论如下:使用泡沫金属和热管虽然会抑制自然对流但会大幅度提高导热性能,对传热的强化效果显著;换热面积更大,四重管比三重管更具换热优势;螺旋管节距随温度梯度变化时具有更好的温度均匀性;弯折板式换热器性能优异且占地面积小;管壳式换热器换热效果好、结构简单、工业应用前景更为广泛。
  • 霍英杰,闫霆,王凯,潘卫国
    2022,38(5):450-456,465 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.007
    摘要:
    选用十二水硫酸铝钾(钾明矾)为相变材料,采用化学改性后的膨胀石墨为支撑材料,利用"熔融共混-凝固定形"法制备了定型复合相变材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热分析仪(DSC)和热重分析仪(TGA)分别研究了样品的微观形貌、相变焓及其熔化过程。改性膨胀石墨质量分数为20%的样品能够均匀吸附大量相变材料。DSC分析结果表明,其熔点和熔融焓分别为84.39 ℃和473.52 kJ/kg。经过50次的充放热循环测试,改性膨胀石墨质量分数为20%的样品的熔融焓仅下降7.48%。改性膨胀石墨与钾明矾具有良好的相容性。充放热测试表明,该复合相变材料具有良好的循环稳定性,是一种性能优良的相变热储存材料,在建筑物节能领域和太阳能热利用中具有广阔的应用前景。
  • 新能源利用
  • 冯仕霖,蔡靖雍,张涛
    2022,38(5):457-465 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.008
    摘要:
    光伏/光热(PV/T)系统可同时产出电能和热能,具有较高的综合效率,但其生产成本和生产能耗均高于常规的光伏发电(PV)系统。以我国典型气候区的5个代表性城市的典型年气象数据为基础,基于分布参数法建立了PV系统和PV/T系统的控制方程,模拟得到二者在5个不同城市的光-电收益和光电光热综合收益。基于能量偿还时间和碳减排量,对比分析了两套系统在不同地区的节能特性。结果表明,PV/T系统的年发电量低于常规的PV系统;PV/T系统的综合效率远高于常规PV系统,其年均值在58.89%~69.91%。PV/T系统具有较短的能量偿还时间和更高的碳减排量;与常规PV系统相比,其能量偿还时间少0~0.8 a,碳减排量高3~5倍。
  • 叶祺贤,孟军磊,宋明中,马昕霞,林玉杰,吴天予
    2022,38(5):466-470,477 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.009
    摘要:
    氢储能可以储存多余能量,解决光伏系统中的弃光问题。介绍了一种光伏-储氢耦合发电系统:使用蓄电池进行短期存储,使用氢存储设备进行长期存储。利用TRNSYS软件对光伏储氢系统的主要部件进行了模型选择和仿真分析,验证了光伏电站与氢储能技术相结合的可行性。
  • 胡丹梅,曾理,纪胜强
    2022,38(5):471-477 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.010
    摘要:
    随着风力发电技术逐步走向成熟,海上风电占比不断扩大,掌握海上风电机组的现状与发展趋势,有助于加快我国海上风电的部署。结合已有的研究成果,综合考虑了我国海上风电机组的容量变化、海上风场分布等因素,对海上风电机组的现状与发展趋势展开了分析。结果表明,我国未来将会向更大风力发电机组容量和更深海域发起挑战。海上风电技术的发展将呈现机组吊装便捷化、叶片制造技术以及传动系统性能持续改善、传统三相海上风电机组向多相化海上风电机组转变、漂浮式基座和输电环节不断创新、数字化和人工智能投入应用的趋势,并在新的发展趋势下提出了对策和建议。
  • 综合智慧能源
  • 白天宇,杨宇,郑莆燕,程云瑞,封康,罗添,赵航
    2022,38(5):478-482 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.011
    摘要:
    多台热电联产机组组成的复杂热电联产(CHP)系统优化过程中会使得搜索域增大,优化收敛速度变慢。针对这一问题。通过借鉴内点法将原搜索范围进行离散、组合,从而将搜索范围进行合理收缩,提高了算法在寻优过程中的收敛速度,并使优化结果更接近全局最优。将改进遗传算法应用于某石化企业自备电厂的复杂CHP系统,并通过仿真模拟对优化结果进行验证。结果表明,改进遗传算法可以有效提高遗传算法的收敛速度和优化结果。
  • 岳伟民,刘青荣
    2022,38(5):483-487,494 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.012
    摘要:
    为了保证综合能源系统(IES)的运行效率和可靠性,能源需求的准确预测至关重要。提出了一种基于Pearson相关系数(PCC),长短期记忆(LSTM)神经网络和多任务学习(MTL)的多元负荷预测方法。首先,运用PCC选取与冷热电负荷相关性较大的影响因素作为模型的输入;然后,通过LSTM建立MTL的共享层,实现多元负荷的联合预测;最后,结合亚利桑那州立大学的实测多元负荷数据来测试所提模型的预测精度。结果表明:所提模型具有更高的预测精度。
  • 孙悦,任洪波,吴琼,夏麟
    2022,38(5):488-494 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.013
    摘要:
    为实现办公建筑照明系统节能控制,对照明系统节能优化调控策略开展了研究。分析了天然采光对室内照度的影响,针对办公室和停车场两类典型场景,提出了基于情景模式和天然采光的办公场景照明优化调控策略,以及采用定时与人体感应相结合的停车场景照明优化调控策略,并介绍了实现上述控制策略需要安装的硬件设备。通过案例分析发现,所提策略可为建筑节省38%的照明能耗。
  • 智能运维
  • 张莉,汪昆,张冬,鲍旭东,危安泽,刘强
    2022,38(5):495-500,506 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.014
    摘要:
    对凝汽器喉部流动进行数值模拟并提取数据,将喉部出口流场数据作为入口边界条件,对凝汽器壳侧蒸汽流场进行了更准确的数值模拟和研究。结果表明,入口蒸汽均匀分布情况下,蒸汽在4个管束模块区域均呈现向心式的流动趋势;蒸汽入口不均匀分布情况下,蒸汽在两侧蒸汽通道内和中间蒸汽通道内有下冲流动,形成了对管束模块的包绕流动。因此,对于开展与凝汽器壳侧蒸汽流场分布相关性能的研究,建议基于喉部出口流场对凝汽器壳侧蒸汽流动进行数值模拟。
  • 马晓峰,任秉诊,赵锦,钟敏勇,陈乃超
    2022,38(5):501-506 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.015
    摘要:
    对高压输变电塔架及通道巡检技术的现状和发展趋势进行了阐述。按照巡检设备类型,对人工巡检、直升机巡检、机器人巡检和无人机巡检4种不同巡检方式的优缺点进行了分析。重点分析了无人机巡检存在的技术问题,描述了其在实际应用中面临的问题及未来的发展趋势。
  • 张晓刚,王策,龙娜,田钺,李建康,王道累
    2022,38(5):507-512 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.016
    摘要:
    目前数字孪生技术已在电网中得到了广泛应用,为保证电网的安全平稳运行提供了新的思路和方法。基于数字孪生技术的概念和体系架构,对数字孪生电网的内涵及层次进行了介绍,对数字孪生技术在输变电设备状态评估中的应用以及关键技术进行了分析。最后对数字电网的发展前景作了展望。
  • 彭程,乔大龙
    2022,38(5):513-517 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.017
    摘要:
    钠冷快堆是一种目前被快速推广的快中子反应堆。钠作为冷却剂,具有很好的传热性能,但由于其化学性质活泼,与水、空气反应剧烈,故应考虑液态钠的喷射泄漏及其引发的火灾问题。采用钠喷射试验数据,基于NACOM程序分析了雾状钠火事故的结果,发现在不同初始温度的工况中,NACOM程序对于压力、温度的预测结果与试验结果差异较大。分析了存在差异的原因。通过嵌入基于化学反应动力学的预混燃烧模型及蒸汽膜复合阻力模型,对原程序中的预混燃烧模型及液滴运动阻力模型进行了优化测试,改进了程序的预测结果。
  • 王杰峰,李洵,舒彧,姚从荣
    2022,38(5):518-522 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2022.05.018
    摘要:
    变压器是电力系统的主要设备之一,其故障的提前诊断极其重要。总结并系统剖析了国内外各种传统及现有的变压器故障诊断方式,详细列举了基于油中溶解气体分析技术或电力设备的智能化故障诊断技术的最新进展,阐述了各类深度学习算法在变压器故障诊断中的应用,如深度神经网络、稀疏受限玻尔兹曼机、深度置信网络等,并将各种诊断技术的最终效果进行了对比。