考虑风电不确定性和旋转备用容量配置的综合能源系统鲁棒机会约束优化

风电出力的随机性和波动性给综合能源系统带来极大挑战。为此,提出基于风电不确定性分析和广义储能备用的鲁棒机会约束优化模型。首先,采用拉丁超立方采样和模糊c均值聚类算法对风电出力进行不确定性分析;其次,引入广义储能优化旋转备用容量,以应对风电出力不确定性;然后,以运行成本最低为目标建立将随机规划和鲁棒优化相结合的鲁棒机会约束优化模型,客观处理综合能源系统运行中风电出力的不确定性;最后,经改进的IEEE 39节点电力系统、天然气系统与热网系统组成的综合能源系统验证,该模型能够在保证系统鲁棒性的同时,提高了系统的经济性。     

基于贝叶斯正则化BP神经网络的超临界二氧化碳流动阻力特性预测

超临界二氧化碳（S-CO2）流动摩擦阻力特性尚不明晰,现有阻力预测公式泛化能力不强。对S-CO2在垂直上升光滑圆管中进行湍流流动的阻力特性进行了实验研究,系统分析了不同质量流速、压力和热流密度对S-CO2流动摩擦阻力的影响,实验参数范围为质量流速750~ 2 200 kg/(m2·s),流体压力10~20 MPa,热流密度200~340 kW/m2以及主流温度60~500 ℃（远离拟临界点）。实验结果表明:S-CO2流动摩擦阻力随热流密度的增加而减小,这有利于 S-CO2发电的大规模工程应用;S-CO2流动摩擦阻力随压力的增加而减小,主要原因在于压力增加导致CO2流体密度增加。根据实验数据,构建了贝叶斯正则化BP神经网络模型,实现了对S-CO2流动摩擦阻力的有效预测。预测值与实验值的相关系数R=0.998 6,超过98%的预测值均在10%的误差范围内,表明该模型拟合精度高,具有较好的泛化能力。     

核电蒸汽发生器堵管技术研究进展及其在高温气冷堆的应用前景

高可靠性的蒸汽发生器堵管技术是核电站安全运行的重要保障,与压水堆相比,以高温气冷堆为代表的第四代核电技术由于蒸汽发生器内传热管服役温度显著提高,对现有的蒸汽发生器堵管技术提出了新的挑战。对此,本文首先基于国内外文献报道,总结了现有压水堆蒸汽发生器堵管技术的工作原理与技术特点;其次,总结了国内外蒸汽发生器自动化堵管系统的开发与应用现状;之后,就高温气冷堆蒸汽发生器的服役工况与场地条件,提出了现有堵管技术在高温气冷堆应用方面面临的挑战及改进方向;最后,针对堵管技术的发展现状与高温气冷堆的技术需求,从装备要求、施工可行性和堵头质量的长期有效性等方面指明了自动化堵管技术的发展方向,以期为高温气冷堆蒸汽发生器自动化堵管技术的发展提供借鉴。     

重型燃气轮机联合循环机组掺氢燃烧发电模型及变负荷研究

对F级重型燃气轮机联合循环机组掺氢发电的基础运行特性建立数学模型,使用Python计算预测在不同掺氢比（质量比0~20%）下机组的效率、功率和燃气温度以及二氧化碳排放。然后将数学模型与Thermoflow软件物理模型的结果以及实际机组运行数据做变工况对比验证。研究结果表明:当调节空气流量保持透平进气温度不变时,掺氢比从0增大到20%,燃气轮机效率从37.14%升高到37.65%,相对升高1.37%,空气的化学当量比从2.48增大到2.63;100%、75%、50%负荷率下燃气轮机出力随掺氢比从0增大到20%分别相对升高1.40%、1.44%和1.35%。在100%负荷率下掺氢比从0增大到5%和10%,燃气轮机联合循环的输出功率分别升高0.10%和0.16%,燃气轮机和余热锅炉的排烟温度略升。随着掺氢比的增加,烟气中二氧化碳的含量显著减小。该结论可为氢气作为可再生能源的天然气联合循环发电机组效能的监测和调节提供参考。     

光储一体化耦合制氢系统控制策略及仿真分析

针对光伏制氢系统受环境影响导致光伏出力波动性强、制氢效果不理想等问题,在光储耦合制氢系统模型基础之上,以提升光伏发电质量、平滑制氢以及增强系统稳定性为目的,采用了一种基于稳压控制的光储一体化耦合制氢系统控制策略。该控制策略包括光伏系统的最大功率点跟踪（MPPT）控制,电化学储能系统自适应协调控制等,可在实现最大光资源利用的同时,保证母线电压稳定以及制氢平滑性,通过仿真验证了该控制策略的有效性。     

重型燃气轮机关键部件运行效能软测量方法研究

燃气轮机压气机效率、燃烧效率、透平效率、燃烧室出口温度等综合性指标或参数的准确辨识是燃气轮机效能监测与劣化致因诊断技术的关键之一,但这些综合性指标或参数往往无法直接测量。建立了基于热力学原理的燃气轮机关键部件效能软测量模型并验证了模型的准确性,实现了上述综合性指标或参数的准确软测量。在此基础上,基于历史运行数据对某型F级燃气轮机的关键部件效能参数进行了辨识并分析了其劣化程度。结果表明:对于常年调峰运行、启停频繁的机组,透平等高温部件效率劣化程度相比压气机等冷端部件更为严重,建议在停机检修时对透平等高温部件的健康状态予以特别关注。该研究结果可为适时开展燃气轮机状态检修提供理论参考。     

水滴特征对汽轮机叶片司太立合金水蚀的影响

汽轮机叶片在运行过程中受蒸汽凝结水作用会发生水蚀损伤,镶嵌司太立合金是通用的抗水蚀防护方法。通过数值计算研究了水滴的速度、尺寸对司太立合金水蚀的影响规律。结果表明:水滴速度和尺寸均会对司太立合金应力产生显著影响,随着水滴碰撞速度的增加,司太立合金最大等效应力升高,当速度超过293 m/s后,最大等效应力大于屈服强度,并产生较高的次生应力;随着水滴尺寸的增加,最大等效应力显著提升且超过司太立的屈服强度,但当水滴半径超过750 μm后,碰撞最大等效应力基本不变,且大尺寸水滴在高速碰撞过程中分裂成更小的水滴,并与司太立合金继续发生碰撞,产生高于司太立合金疲劳极限的次生应力;碰撞速度和水滴直径越高,其产生高于疲劳极限的次生应力峰数增加,加速司太立合金的疲劳损伤。     

考虑壁温特性的高温再热器减温水投运方式优化

过热器和再热器的减温水是保证其受热面安全运行的重要手段,但减温水的投入会严重影响机组的经济性。通过屏式过热器、高温过热器和高温再热器的壁温特性试验,结合受热面管道的安全性,提出提高减温水投入的触发温度,降低减温水量;同时试验测量喷水减温的延迟时间,认为喷水减温的投入时间在考虑再热蒸汽温度变化趋势的同时,需要兼顾喷水减温的延迟时间,精准控制减温水投入。提高减温水触发温度和优化喷水减温投入时间均可减少减温水量,大幅提高锅炉运行经济性,也可防止减温器管道受到频繁热冲击,保证受热面管道安全,该方法实际应用效果良好。     

燃煤电厂开展大规模碳捕集的技术路线选择及经济敏感性分析

为研究燃煤电厂开展大规模碳捕集的可行性,以某100万t/a的典型碳捕集装置为例,对国内外碳捕集装置的技术路线和经济敏感性进行了分析。结果认为:我国开展大规模碳捕集示范,选择技术路线时,应以改进的化学吸收法碳捕集技术为主;选择吸收剂时,应以得到工业验证的改进型复合胺吸收剂为主,同时可适当考虑未来采用其他吸收剂体系的备用措施;选择节能工艺时,应结合投入和产出比,优先选择烟气预冷、级间冷却、贫富液分流、闪蒸压缩等成熟工艺;投资成本中设备购置费占比高达83.8%,应重点做好关键设备的优化和选型;运行成本中蒸汽和电耗成本占比达到72.8%,项目建设中应优先选择蒸汽和用电成本较低电厂;在敏感性参数波动范围为±10%时,投资成本、单位捕集能耗、蒸汽价格、电价、吸收剂单价对最终碳捕集综合成本的敏感性影响大小分别为6.2、12.4、12.5、8.3、2.0元;蒸汽价格、单位捕集能耗、电价是影响碳捕集成本的显著因素,其次是投资成本、吸收剂单价等。     

基于模型预测控制算法的供热机组负荷控制

为提高对磨煤机故障的事前预知能力,结合深度学习方法的优势,在传统长短时记忆（LSTM）神经网络的基础上,提出基于卷积神经网络-长短时记忆神经网络（CNN-LSTM）的磨煤机故障预警方法。选择与磨煤机堵煤故障相关的测点作为模型的输入量,进行多元时间序列预测。得到模型输出预测值与磨煤机正常工作状态下的运行数据之间的偏离度函数,运用核密度估计方法确定预警阈值,实现磨煤机堵煤故障预警。以某660 MW火电机组的中速磨煤机为研究对象,建立CNN-LSTM模型并进行故障预警试验。试验结果表明,该模型可以精确预测磨煤机多个测点参数的变化趋势,相较于LSTM神经网络模型具有更高的精确度。该方法能够提前对磨煤机堵煤故障做出有效预警。