燃料预重整份额对SOFC-GT混合发电系统设计的影响

针对以天然气为燃料的固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)-燃气轮机(gas turbine,GT)混合发电系统,利用平衡态重整器模型、一维SOFC模型以及搭建于Ebsilon?中的燃气轮机系统模型,在不同燃料预重整份额和SOFC燃料利用率的设计工况下,开展混合发电系统的性能分析研究。结果表明,高SOFC燃料利用率并不会对应高的系统发电效率。混合发电系统效率最高点出现在热耦合策略对系统性能影响最小的设计工况下。燃料内重整可以提高混合系统的效率,但也要求SOFC运行在极端的设计工况下;燃料外重整则可以提高系统设计的灵活性,降低混合发电系统对SOFC的依赖。仿真分析显示,通过合理配置SOFC燃料利用率和燃料重整过程,有望在不依赖燃料内重整的情况下,提高混合发电系统的发电效率。     

燃料电池混合发电技术

介绍了两种类型的燃料电池混合发电技术:提高系统效率型,如燃料电池-燃气轮机混合系统;后续能源型,如燃料电池-风能-太阳能混合系统.根据每种组合的特点,可将它们用于固定电站或交通工具上.     

熔融碳酸盐燃料电池－燃气轮机混合动力系统特性分析

文中研究了由熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和燃气轮机组成的混合动力系统。在设计点工况下，MCFC电堆的发电量占系统总发电量的80％，剩下20%的电量由燃气轮机提供。文章在混合动力系统动态数学模型的基础上，结合系统运行的具体过程，通过计算分析，对混合动力系统的动态特性进行了研究。结果表明：当混合动力系统的供给燃料流量变化时，混合动力系统内部各参数均会发生显著的动态变化，从而影响混合动力系统中各部件的运行性能，导致混合动力系统的效率下降。此外，由于各部件之间复杂的相互作用，混合动力系统的负荷响应速度较慢。研究结果还表明，由于供给燃料发生变化而引起的燃气轮机转速的改变，有利于改善混合动力系统的变工况性能。     

基于模糊的氢燃料电池时序采样能量控制方法

氢燃料电池汽车的能量管理系统对燃料电池寿命、耐久、经济性等性能起着重要作用。 在对经典模糊控制策略的改进 基础上,解决控制策略存在的燃料电池输出功率变载频繁的问题,以时序规则进行优化设计,根据燃料电池运行特性、工作效率 点以及道路工况具备的特点提出了一种基于时序周期采样的控制策略,通过对车辆搭载燃料电池和动力电池输出功率的控制, 完成能量管理策略优化。 针对一款实际运营的燃料电池公交车在等速工况和中国典型城市公交循环工况下,使用不同控制策 略时的氢耗、燃料电池输出功率状态、动力电池荷电状态变化等数据进行分析,发现设计的控制策略能有效降低燃料电池变载 次数,提高燃料电池使用寿命,在氢耗方面比功率跟随策略、开关控制策略有明显优势,在初始动力电池荷电状态为 60%条件 下,后两者策略氢耗分别增加了 3. 98%和 27. 88%。     

60 kW燃料电池发动机集成及20次工况循环实验

介绍了大连化物所研制的一台用于城市客车的60kW燃料电池发动机。该发动机采用变压操作、功率自适应控制模式;具有较高的过载能力,最大输出功率为80kW。为了考察发动机的稳定性,根据燃料电池发动机测试规范进行了20次工况循环台架试验。通过在给定几个输出功率下的电压值比较可见,该发动机性能输出稳定,在额定输出功率下,电压标准偏差为2.17V。     

基于云智能控制器的燃料电池最大功率跟踪策略

最大功率跟踪(MPPT)技术是提高燃料电池能量转化效率的有效手段。在分析燃料电池输出特性及燃料电池发电系统DC-DC转换电路控制特性的基础上,提出基于云模型理论的燃料电池最大功率智能跟踪方法。以燃料电池输出功率变化量与电压变化量作为二维云模型发生器的前件,升压斩波电路开关的占空比作为云模型发生器的后件,建立了适用于燃料电池最大功率跟踪的云智能控制器。该方法有效地解决了扰动观察法在外部条件发生剧变时存在的误判问题和模糊控制中精确隶属度设计困难的问题。利用Matlab/Simulink搭建燃料电池发电系统仿真模型,在燃料流量启动、陡增和陡降三种典型扰动方式下,对所提最大功率跟踪策略进行了仿真计算。结果表明该策略能够快速、准确地跟踪最大功率点,具有收敛速度快、稳定性好的优点。     

设计工况和非设计工况下MCFC/MGT联合发电系统基于方法的性能分析

熔融碳酸盐燃料电池是未来最具有吸引力的发电方法之一。基于分析的理论,在IPSEpro仿真平台下建立了熔融碳酸盐燃料电池/微型燃气轮机(MCFC/MGT)联合发电系统的稳态性能仿真模型。利用该模型对联合发电系统在额定工况和变工况下的稳态性能进行了仿真研究,分析了系统中各部件的不可逆性和系统的整体性能。仿真结果表明,MCFC/GMT联合发电系统具有较高的效率,且具有良好的变工况特性。     

有机工质向心透平全工况性能分析及工况边界探索

向心透平膨胀机具有效率高、结构简单等优点,是有机朗肯循环系统的核心部件,其性能直接影响系统热功转化效率。在内燃机余热回收系统中,透平工作状态会受内燃机复杂多变的工况影响,分析其全工况性能、探索其工况边界特点十分必要。利用计算流体力学软件进行数值模拟,开展向心透平全工况性能分析。结果表明:设计工况下输出功率和效率分别为13.435 kW、79.31%;对于非设计工况,温度变化对透平性能的影响幅度较小;入口压力通过改变透平质量流量来影响输出功率,二者呈线性关系;当入口压力为50%设计值时,透平效率受转速影响变化剧烈,很难再稳定工作;转速对透平工作状态影响较大,在±40%内变化时效率在60%以上,峰值接近80%;当转速变化超过±50%时,效率大幅下降甚至迫近零点,此时透平不宜再运行。该研究结果可为内燃机余热回收系统向心透平设计及实际运行提供参考。     

设计工况和非设计工况下MCFC/MGT联合发电系统基于(火用)方法的性能分析

熔融碳酸盐燃料电池是未来最具有吸引力的发电方法之一.基于(火用)分析的理论,在IPSEpro仿真平台下建立了熔融碳酸盐燃料电池/微型燃气轮机(MCFC/MGT)联合发电系统的稳态性能仿真模型.利用该模型对联合发电系统在额定工况和变工况下的稳态性能进行了仿真研究,分析了系统中各部件的不可逆性和系统的整体性能.仿真结果表明,MCFC/GMT联合发电系统具有较高的效率,且具有良好的变工况特性.     

基于余热利用的有机朗肯循环系统的设计与研究

基于能量梯级利用的原则,利用微型燃气轮机排出的高温烟气,构建了一套有机朗肯循环(ORC)余热发电系统,并对其进行了研究。建立了ORC余热发电系统数学模型,选择R134a作为工质,选择螺杆式膨胀机作为动力机,并对ORC余热发电系统的性能进行了研究,指出在设计工况下ORC余热发电系统的输出功率为20.40kW,效率为12.65%。该发电系统不仅能够回收低品位热源,而且也实现了污染物的零排放,具有广泛的应用前景。     

整体煤气化联合循环系统变工况特性研究

采用ThermoFlex软件建立了200 MW级整体煤气化联合循环(integrated gasification combined cycle,IGCC)系统模型,从系统的角度出发计算研究了200 MW级IGCC系统的变工况特性。详细讨论了燃气轮机负荷、大气环境条件和整体空分系数对系统性能的影响。结果表明,燃气轮机采用压气机进口可转导叶角度调节–等燃气透平初温的调节方式降负荷时,燃气透平排气温度先增加后降低,而系统效率先缓慢降低后快速降低。随大气温度增加,燃气轮机功率、汽轮机功率和系统净功率均下降。在大气温度不变的条件下,大气压力对燃气轮机效率和系统净效率基本没有影响。增加整体空分系数可提高系统净效率,却使系统净功率降低。     

孤岛风柴蓄复合发电功率粒子群优化分配研究

利用可再生能源发电是海岛解决用电和吃水难问题的有效途径之一。对南海某海岛的风力资源和用电负荷分析后,提出采用风柴蓄复合发电蓄电为海岛提供电力,多余电力用于海水淡化的方案。在风柴蓄复合发电的功率设计中往往依靠经验,提出应用改进的粒子群优化方法对孤岛风柴蓄复合发电的风力发电机组台数、柴油机台数和蓄电池容量进行优化设计,优化中采用度电成本最小作为目标,最小失电率作为约束条件,能量调度按照首先应用可再生能源发电,其次是蓄电池电量,最后调用柴油机发电的策略。结果显示,改进优化方法的效率比基本的粒子群优化算法稍低,但是可以得到更加优化的结果。进一步分析了当柴油价格、负荷、蓄电池价格和风力发电机成本变化后,优化出新的风力发电机、柴油发电机和蓄电池配置,分析了优化配置变化的原因。研究可以为在孤立海岛采用风柴蓄复合发电蓄电的设计提供参考。     

风光互补供电系统在上海南汇地区的应用

针对上海南汇地区某大用户的实际需求,为其安装了风光互补发电系统并对该系统各部件进行匹配和设计计算。在负载容量及其应用条件确定的情况下,采用最小二乘法,基于2007年南汇的风速和太阳辐射数据,以及HGE-600H型风力发电机的基本参数,建立了风力发电机及光伏发电系统的数学模型,确定了风光互补发电系统设计的参数(即输出功率和蓄电池容量)、优化方法和风能-太阳能最佳比例,为风光互补系统的理论设计和实际应用提供了有益的资料。     

Power quality issues in a hybrid power system

We analyzed a power system network that consisted of two types of power generation: wind turbine generation and diesel generation. The power quality and the interaction of diesel generation, the wind turbine, and the local load were the subjects of investigation. From an energy-production standpoint, producing as much wind energy as possible is advantageous in terms of decreasing the fuel consumption of the diesel engines and reducing the level of pollution. From the customer point of view, good power quality at the receiving end is important. The purpose of this paper is to show the impact of the wind power plant on the entire system. In addition, we discuss how the startup of the wind turbine and the transient condition during load changes affect the system's voltage and frequency     

核电站汽轮发电机组与供汽系统的功率匹配

压水堆核电站汽轮发电机组与核蒸汽供应系统的功率匹配是使燃料棒表面的热负荷小于临界热负荷 ,并留有一定裕度。核电站核蒸汽供应系统的热工设计裕度中有一部分如 4 %可用于增加堆芯热功率和汽轮机出力。压水堆核电机组广泛采用一回路平均温度和二回路蒸汽压力都做适当变化 ,即汽轮机额定蒸汽流量与核蒸汽供应系统额定蒸汽流量相匹配 ,汽轮机最大蒸汽流量与核蒸汽供应系统最大蒸发量相匹配。     

计及电动汽车充电负荷的风电-光伏-光热联合系统协调调度

考虑大规模电动汽车(Electricvehicle, EV)随机接入含高比例可再生能源电力系统后会进一步加大系统运行的稳定性问题,根据风光特性将联合系统划分为"有风有光"、"有风无光"、"有光无风"、"无风无光"四种运行模式,提出一种计及EV充电负荷的风电-光伏-光热协调调度策略。在"多能源端"通过外加电加热模块将盈余电功率转换成热功率储存在光热电站(Concentrating solar power,CSP)的蓄热系统(Thermal energy storage,TES)中,在可再生能源出力不足时,通过TES放热推动汽轮机组出力,从而减少功率波动性。在"负荷侧"将EV负荷划分为无序EV、单纯有序EV和V2G(Vehicle-to-grid)三种不同的EV负荷。最后利用Matlab进行仿真分析,仿真结果验证了所提调度策略在减少净负荷方差、增大可再生能源消纳、减小传统机组波动等方面的有效性。     

超低负荷工况下大功率汽轮机低压缸内温度场分布特性研究

超低负荷下,汽轮机低压缸内的温度分布情况直接影响汽轮机的安全运行。为了更加清晰地分析蒸汽在低压缸内的温度分布特性,采用非平衡凝结流动模型、SST k-ω湍流模型对某300MW汽轮机极低负荷工况下的低压缸流场进行数值模拟,分析了整个低压缸内蒸汽流动特性、做功能力、温度分布以及近零功率时冷却蒸汽参数变化对温度场的影响。结果表明:汽轮机在30%机组热耗验收工况(turbine heat acceptance,THA)时,末级动叶根部出现了回流。在20%THA左右时,末级已经出现了鼓风现象,动静叶顶部出现漩涡,温度明显上升,且此时末级做功为负功率输出。在近零工况下时,低压缸排汽温度与冷却蒸汽流量和冷却蒸汽温度呈线性变化趋势,与冷却蒸汽流量负相关,与冷却蒸汽温度正相关,因此需设置合理的冷却蒸汽流量和温度来控制末两级叶片的出口温度。研究成果可为超低负荷工况下汽轮机的运行提供参考。     

基于两段式水煤浆气化的IGCC系统变工况特性

整体煤气化联合循环(integrated gasification combinedcycle,IGCC)机组在一定情况下处于非设计工况运行。为了研究IGCC系统变工况特性,采用ThermoFlex软件建立基于两段式水煤浆气化技术的200 MW级整体煤气化联合循环系统模型,主要考查燃气轮机负荷、整体空分系数Xas、大气温度、大气压力对系统性能的影响。研究结果表明,降低燃气轮机负荷或者提高大气温度系统效率均呈先升高而后降低的趋势。整体空分系数Xas增加,机组发电效率降低。大气压力对系统效率影响较小。上述条件下采用两段水煤浆气化技术,系统性能可以得到有效改善。研究结果可为采用两段式水煤浆气化技术的IGCC系统的设计、运行提供参考。     

燃机与锅炉耦合系统提高电厂供电效率的研究

为提高火力发电厂的供电效率,提出燃机与锅炉机组的耦合系统,并建立该耦合系统性能计算模型。经过对耦合系统性能的预测分析可知:排烟温度对系统的性能影响较大,在设定的130℃排烟温度条件下,耦合了燃机的电厂效率提高,供电煤耗降低。在一定的最高燃机工作温度条件下,进入锅炉机组总风量与流经燃机的空气流量与之间的比值有最佳值。以燃机最高工作温度700℃为例,耦合系统可以提高机组效率0.5%以上,其发出的功率可以增加电厂供电量超过4%,在考虑了机组热效率以及低温腐蚀等因素以后,除了抵消风机电耗以外,最佳的供电量增加幅度为1.64%,此时对应着最佳的锅炉机组总风量与流经燃机空气流量的比值,其大小为4.29。