微型燃气轮机外燃循环的分析

介绍了微型燃气轮机结构及其回热循环,阐述了微型燃气轮机的外燃循环的结构和特点,以及外燃循环在可再生能源利用方面的贡献,并采用MATLAB软件建立了以生物沼气为燃料的微型燃气轮机外燃循环的数学模型,对其在额定工况和变工况下进行了稳态分析,给出了各个运行参数对其性能的影响曲线和最佳运行曲线.结果表明:与采用天然气为燃料的回热循环相比,微型燃气轮机外燃循环具有较好的热经济性,在变工况下保持了较高的热效率,发电效率可达到30%左右,为可再生能源在热电联供中的应用提供了一种有前途、高效和廉价的供能方式.     

环境温度对微型燃气轮机运行特性的影响研究

为了研究环境温度对微型燃气轮机关键部件与系统全工况运行特性的影响规律,针对100 kW级微型燃气轮机,通过模块化的建模方法建立了全工况计算模型,在环境温度-30~40 ℃、转速在75%~100%工况下,对机组与关键部件的运行特性进行了计算和分析。结果表明：随环境温度下降压气机压比与流量显著升高;燃气初温降低,回热器换热性能与压损均降低,机组功率、回热度与发电效率得到提升;当环境温度降低使机组功率高于设计功率时,随功率增加发电效率下降。     

微型燃气轮机的建模研究(上)--动态特性分析

以模块化建模方法建立了微型燃气轮机的全工况的动态数学模型,并通过流体网络对其进行了求解。计算及研究了微型燃气轮机从100%到0%范围内的全工况运行的动态特性及甩负荷动态特性,指出回热器壁温蓄能对微型燃气轮机动态特性具有较大的影响。图15表1参4     

带回热微型燃气轮机系统动态过程分析

分析了微型燃气轮机的动态数学模型,利用解析方法,求解了带回热单轴燃气轮机动态方程,对定转速和变转速两种情况下微型燃气轮机负荷变化和甩负荷的动态过程进行了仿真,提出了机组变工况动态性能优化和控制优化的途径。该研究能够为实际机组的运行和系统性能参数的合理匹配提供理论指导。     

基于Modelica的回热型微型燃气轮机动态模拟

以Bowman TG80微型燃气轮机为研究对象,采用模块化的建模方法,基于Modelica/Dymola平台建立了回热型微型燃气轮机的全工况动态热力系统及控制系统模型。根据试验数据对模型不同负荷下的发电效率进行了对比,并通过验证模型的启动、连续变负荷和停机动态过程,确定了多个关键技术参数。最后,分析了阶跃升降25%负荷过渡过程中不同回热器热惯性、转轴转动惯量、燃烧室容积惯性和控制器参数的系统动态响应。结果表明：不同负荷下的发电效率与试验值吻合良好,设计工况相对误差为0.11%,部分负荷最大相对误差为3.58%;根据停机工况确定的转动惯量和高温气道质量分别为0.016 kg·m²和5 kg,启动和连续变负荷过程与试验数据吻合较好;回热器热惯性和转轴转动惯量是影响系统响应特性的主要因素,回热器和转轴轻量化有利于实现更优的动态响应;合理的PID控制参数可以优化控制品质,比例增益和积分时间对控制效果的影响较大,微分时间作用不明显。     

微型燃气轮机冷热电联供系统变工况性能研究

设计了以微型燃气轮机为核心的冷热电联供系统并建立了该系统变工况性能分析模型.结合具体算例,对该联供系统在采用"以冷(热)定电"的模式下运行变工况时的热力性能进行了计算分析,揭示了系统在不同调节方式下的变工况性能.结果表明,回热度调节具有较宽的冷热负荷调节范围,因此微型燃气轮机联供系统特别适用于冷热负荷变化大而系统内电负荷较稳定的场合.为使系统变工况时保持较高的性能,当冷热负荷增加时应优先考虑发电功率调节,其次采用回热度调节,最后采取补燃量调节;当冷热负荷减小时宜采用相反的调节顺序.研究结果将对微型燃气轮机冷热电联供系统的设计及运行提供有益的参考和指导.     

燃气-蒸汽联合循环变工况调节方案对比分析

针对现存PG9351FA燃气轮机对应的燃气-蒸汽联合循环,分析了3类调节方案下燃气轮机循环、蒸汽轮机循环和联合循环的变工况特性.结果表明:针对基准机组,采用IGV调节方案不利于燃气轮机循环高效运行,但有利于联合循环运行;调节方案对蒸汽轮机循环的影响大于燃气轮机循环,故联合循环效率最高的调节方案为尽量维持T4在透平出口极限温度运行,该方案对应联合循环效率在低负荷下比IGV T3-F方案对应联合循环效率提升2%以上;为了变工况运行最佳,应尽可能采用IGV调节方案并且在较高蒸汽轮机循环效率下运行.     

燃气轮机变工况对IGCC系统性能的影响

采用成熟的商业软件Thermoflex对拟在国内建设的200 MW等级IGCC示范机组进行模拟,并对其进行物质和热平衡的核算.降负荷过程中采用目前联合循环燃气轮机较为常用的IGV(压气机进口可转导叶)调节等T3(透平前温)的调节方式,分析了这种调节方式下燃气轮机负荷率对T3、T4(排气温度)、QGe(燃气轮机排气流量)系统的效率、功率、燃料量和蒸汽侧主要参数的影响,得到了IGCC系统变工况特性及各主要参数变化的一般规律,对系统在变工况时的安全性和经济性进行了必要的分析.结果表明:调节方式直接影响系统的变工况性能,在IGCC系统变工况的过程中为了保证系统的经济性和可靠性,尽量使燃气轮机在IGV调节的范围内调控.     

微型燃气轮机与冷热电联供系统

介绍了微型燃气轮机和溴化锂吸收式冷温水机组直接组成的冷热电联供系统,根据微型燃气轮机的回热器的特性,对系统进行了简要的分类,指出了其利用特点,论述了微型燃气轮机冷热电联供系统在能源利用中的优势。     

微型分轴燃气轮机HAT循环性能的机理试验研究

基于微型分轴燃气轮机,通过加入饱和器,构成了微型分轴燃气轮机HAT循环性能的试验装置,并开展了HAT循环性能的机理性试验。试验结果表明,空气加湿后对循环性能有明显影响,循环比功及效率相对简单循环都有很大的提高,当加湿量达到最大的4.2%时,循环输出功率增加了16%。根据试验条件进行的模拟计算结果与试验结果能很好地吻合。在此基础上,对带有回热器的试验系统进行了模拟计算,结果显示在不改变燃气初温的情况下,由于回热器的加入使系统压力损失加大,装置比功将减少3%～10%左右;但同时耗油率下降20%～45%,效率增加了30%～80%,此时系统的性能得到了显著的提高。     

叶轮压缩系统喘振的主动控制

为了克服传统防喘振控制方法中以缩小压缩机实际工作范围为代价实现稳定运行的弊病，详细分析了压缩机出口紧联控制阀的工作状况并将其作为主动控制的动作机构，将平衡级压缩机的概念引入二阶MG喘振模型。在此基础上，运用反步递推非线性控制方法设计了叶轮压缩机系统喘振的主动控制。结果表明，对叶轮压缩系统施加主动控制，使压缩机在喘振线附近的效率最高点及压升较高区工作，从而增大了工作范围。     

输电线路带电作业三维仿真培训系统研究与应用

针对传统的带电作业培训系统存在形象性、直观性、互动性等不足,且易受现场环境制约等问题,结合输电线路带电作业的特点,提出了一种基于虚拟现实技术的输电线路带电作业三维仿真培训系统,该系统采用VC++6.0、Quest3D、3Dmax8.0软件进行联合开发,以人机交互技术、协同培训技术为载体,能全过程模拟带电作业实际操作。实际应用效果表明,该系统不受场地、天气等影响,能形象、直观地展现培训过程中的关键点和危险点,不仅有效提升了培训中心的培训能力和效率,且降低了培训成本。     

架空输电线路三维建模方法现状及展望

介绍了基于二维图纸建模,激光扫描建模和航测建模架空输电线路模型构建的几种方法,并做了详细的对比分析,结果表明:利用设计图纸建模法效率和模型精细度较高,但是数据量较大,不利于系统的管理,适用于新建线路;利用施竣工图纸建模法效率低下,资料较难获取,精度无法保证,适用于早期修建且资料完整的线路;基于激光雷达建模法精度和模型精细度较高,但是作业强度大、成本高,适用于小面积、精度要求较高的平原地区线路及变电站;基于航测建模法可以制作已有线路走廊通道和线路本体三维模型数据,效率和精度较高,可以满足运维管理的需求,同时也可作为线路净空距离分析等各种深化应用分析的第一手数据,值得推广应用。     

机油冷却系统在发动机试验中的作用

发动机能否正常运转,在很大程度上取决于发动机冷却水温度、机油压力和机油温度。而机油的作用至关重要,机油压力和机油温度是否正常,直接关系到发动机能否正常工作,而机油冷却系统的安装使用,既解决了试验过程中发动机机油温度高的问题,同时也充分保证了正常的机油压力,从而确保在台架试验中发动机平稳可靠地运转。     

10kV智能配电自动化终端应用分析

配电自动化是智能电网的重要基础之一,需要通过配电自动化系统采集尽可能多的配电信息,并向下延伸到低压用电信息的汇集。提出了一种新型智能配电自动化终端的设计方案,不仅可以检测和指示短路以及接地故障,还可以实时监测线路的正常运行情况和故障发生过程,其故障定位及在线监测系统还可以提供瞬时性短路故障、瞬时性和间歇性接地故障的在线监测和预警功能,以及故障后事故分析和总结功能,保证了配电线路的安全稳定运行。     

Load independent efficient,transformerless inverter for photovoltaic applications

The overall efficiency of photovoltaic power systems (PVPS) depends on the efficiency of the PV panels, the storage batteries, and the efficiency of the inverter circuitry. The last is greatly influenced by the connected load, as the efficiencies are severly reduced when operating at low loads. This is especially effective when the PVPS is most likely to operate with a fraction of the full load. The suggested inverter has excellent efficiency characteristics over a wide power range, and because it contains only electronic components further cost reduction can be expected. Experimentally this inverter is designed for a 120 W output using thyristor switching devices; the efficiency obtained is 88% at full load and 85.2% at 10% of full load, with a maximum output voltage of 60 V stepped sinewave with frequency of 50 Hz. However, higher power outputs could also be achieved with this type of inverter.     

带限流模式直流断路器在柔性直流输电系统中的应用

直流断路器的设计与研发是直流系统实际应用中的难点。对此,提出了一种具备故障限流模式的混合式直流断路器,该断路器具有正常运行、限流运行和故障隔离三种工作状态,通过三种状态之间的相互转换可实现正常工作时以低电抗方式运行、故障时进入限流状态以高电抗方式运行限制故障电流,最终隔离故障,可起到保护系统设备的作用,并对该断路器进行了闸组内的电压、电流应力分析。最后通过在PSCAD/EMTDC上搭建的仿真模型验证了该断路器的可行性和有效性。     

Adaptive maximum power point tracking control of fuel cell power plants

A fuel cell's output power depends nonlinearly on the applied current or voltage, and there exists a unique maximum power point (MPP). This paper reports a first attempt to trace MPPs by an extremum seeking controller. The locus of MPPs varies nonlinearly with the unpredictable variations in the fuel cell's operation conditions. Thus, a maximum power point tracking (MPPT) controller is needed to continuously deliver the highest possible power to the load when variations in operation conditions occur. A two-loop cascade controller with an intermediate converter is designed to operate fuel cell power plants at their MPPs. The outer loop uses an adaptive extremum seeking algorithm to estimate the real-time MPP, and then gives the estimated value to the inner loop as the set-point, at which the inner loop forces the fuel cell to operate. The proposed MPPT control system provides a simple and robust control law that can keep the fuel cell working at MPPs in real time. Simulation shows that this control approach can yield satisfactory results in terms of robustness toward variations in fuel cell operation conditions.     

Optimal operation strategies of compressed air energy storage (CAES) on electricity spot markets with fluctuating prices

Compressed air energy storage (CAES) technologies can be used for load levelling in the electricity supply and are therefore often considered for future energy systems with a high share of fluctuating renewable energy sources, such as e.g. wind power. In such systems, CAES plants will often operate on electricity spot markets by storing energy when electricity prices are low and producing electricity when prices are high. In order to make a profit on such markets, CAES plant operators have to identify proper strategies to decide when to sell and when to buy electricity. This paper describes three independent computer-based methodologies which may be used for identifying the optimal operation strategy for a given CAES plant, on a given spot market and in a given year. The optimal strategy is identified as the one which provides the best business-economic net earnings for the plant. In practice, CAES plants will not be able to achieve such optimal operation, since the fluctuations of spot market prices in the coming hours and days are not known. Consequently, two simple practical strategies have been identified and compared to the results of the optimal strategy. This comparison shows that, in practice, a CAES plant can be expected to earn 80-90 per cent of the optimal earnings.