微型燃气轮机稳态控制规律研究与特性仿真

为了研究微型燃气轮机的稳态控制规律及高度气候特性,建立了单轴微型燃气轮机(以下简称微燃机)的性能计算模型,并编制了相应的计算程序。对某型微燃机进行了仿真计算,得到其最大状态、节流状态及慢车状态控制规律,并对该微燃机的气候、高度特性进行了计算分析。通过与试验数据比较,该仿真结果合理,符合实际运行情况,对该微燃机的性能预测和实验有一定的理论指导意义。     

微型燃气轮机分布式发电系统的建模和仿真

研究了双PWM变换器结构的微型燃气轮机分布式发电系统的模型,基于下垂特性设计了永磁同步电机侧和网侧变换器的控制系统,可对永磁同步电机转速和变换器直流电压进行控制.利用Matlab建立了微型燃气轮机分布式发电系统的动态模型,对其在不同的负荷情况下进行了仿真.仿真结果表明,在负荷变化情况下,微型燃气轮机分布式发电系统具有较好的稳定性.引入的转子惯性响应能改善系统的动态品质,使整个系统承受较大的负荷冲击.     

微型燃气轮机向心透平导向器的流场分析与设计研究

对微型燃气轮机向心透平导向器叶片型线的设计原则进行了探讨,设计出了5种尾缘厚度的导向器叶片,并分别对其通道流场进行了全三维黏性数值模拟.研究结果表明:以该型线设计原则设计出的高亚音速向心透平导向器叶片具有较高的流动效率,并且可以有效减小向心透平的径向尺寸;尾缘相对厚度对导向器叶片流动特性及效率影响较大,尾缘相对厚度每增加1%.叶轮进口气流角将减小约0.03°,速度系数将降低约0.1%.考虑到目前高温合金精密铸造的工艺水平,导向器叶片尾缘厚度取0.6~1.0 mm、尾缘相对厚度小于15%可以获得较高的气动性能.     

运行参数对微型内燃机微燃烧特性影响机理分析

微型内燃机微燃烧过程对当量比和转速变化非常敏感,采用层流有限速率模型和甲醇氧化反应机理对其预混层流微燃烧过程开展仿真研究,探讨当量比和转速对微燃烧特性的影响规律及临界运行参数。在此基础上,提出采用热着火理论和化学反应动力学理论探索当量比对微燃烧特性的影响机理。结果表明仿真与实验比较吻合。当量比从0.6增加到1.1时,燃烧速率增加,压力和温度增加,压力最高值增加约1.5E+6Pa,温度最大值增加约1 300K,此后随当量比增加,燃烧速率减小,压力和温度减小。研究还进一步揭示了当量比影响微燃烧特性的机理:稀燃区当量比主要通过温度变化来影响微燃烧特性,随当量比增加,燃料浓度增加,燃烧释放的总热量增加,所以温度和压力增加,燃烧速率增加;浓燃区当量比主要通过氧气量变化来影响微燃烧特性,当量比越大,氧气量越不足,基元反应速率越小,所以燃烧速率越小,温度和压力越低。转速越高,燃烧时间越短,燃烧越不充分,所以温度、压力越低。受微燃烧相对热损大、驻留时间短的特征影响,微型发动机实现完全燃烧的运行区域较窄,其实现完全燃烧的稀燃极限约0.9,最高转速约6 000r/min。这在设计微型内燃机时值得关注。     

电厂燃气轮机运行中影响因素分析探讨

本文基于笔者多年从事燃气轮机运行管理的相关工作经验,以电厂燃气轮机启动运行中的影响因素为研究对象,从五个方面进行了分析探讨,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。     

农村中太阳能联合沼气微型燃气轮机用能系统的研究

中国是一个农业大国,只有农村经济得到了发展,中国的经济才能真正得到发展。在能源危机和环境污染日益严峻的今天,如何更合理更有效的解决农村能源问题、环境问题达到促进农村和谐的经济发展,是值得深入探讨的问题。本文结合农村的特点——太阳能和生物质能非常丰富,提出了在将农村太阳能沼气应用与微型燃气轮机思想,旨在综合用能、保护环境、促进农村经济的发展,建立了简单的结构模型,对此模型的工艺流程和经济性进行了分析。此模型设计为建立农村经济发展模式、优化农村能源消费结构和缓解化石能源供给的危机提出了有意义的参考。     

一种适用于低压微网的下垂控制方法

由于传统的下垂控制方法对微网系统控制存在一定的局限性,提出一种基于阻抗复合控制的下垂控制方法。根据输出有功和无功实时动态改变下垂系数,利用动态变系数和暂态变系数的方法抵消线路阻抗的不匹配;采用开环和闭环补偿虚拟阻抗产生的电压降,在校正输出阻抗的同时避免虚拟阻抗产生的电压跌落,改善无功功率的动态和稳态均分特性;最后采用MATLAB/Simulink软件仿真验证所提出控制算法的可行性。     

新型医用微型机器人特性参数的研究

提出了一种新型的医用微型机器人,进入人体时,不和人体发生直接接触.通过建立机器人和环境的数学模型,利用有限元方法求解其中的N-S方程,得出肠道中微型机器人的各种主要设计参数与机器人的驱动力和形成的最小润滑膜厚度关系曲线.分析了特性参数对机器人运行时驱动力的影响,实验测试了机器人在不同黏度的黏液下运行的速度,最后讨论了机器人的设计准则.     

配电和微网中电能质量新问题的研究

微网发电技术以成为业界研究的热点课题,然而微电网受分布式电源间歇性伴随随机性的影响,微网的供电可靠性和电能质量将难以保证。     

硅微通道内血细胞流动特性测试

在微型机电系统硅微制造技术制作的矩形硅微通道内注入血细胞溶液,用高速摄影机采集记录血细胞微流动图像,利用图像处理技术,对流动图像进行背景噪声滤除、对比度增强、平滑滤波、形态学运算等操作,并用提取的边缘进行图像分割及识别.按照目标识别的结果,对识别出的细胞形状通过曲线拟合法进行修正,计算出多个流动状态参数,如细胞大小、流动速度等.计算结果表明:微通道内细胞的流动速度仍近似地符合抛物线形分布,与宏观流动的流形相类似;在流体溶液的作用下,血细胞的流动状态不仅伸长变形成椭球形,而且还会产生翻滚和旋转的运动方式,并发生在细胞各自的移动路径中,使得细胞在流体中的姿态不断发生变化;细胞的翻滚和旋转产生的原因主要是血细胞自身形状所受的流动剪切力矩不平衡,而运动的结果使血细胞的流动行为更加复杂多变.     

耦合液化天然气压力能的CCHP系统构建及优化

提出了一种耦合液化天然气压力能的新型冷-热-电联供(CCHP,combined cooling,heating and power)系统.以西安某工业园为研究对象,采用单纯形算法,以经济性最优为目标函数对系统的运行参数进行了优化,分析了电上网政策对设备出力和系统性能的影响,并以能效、火用效和单位产能CO₂排放量作为评价指标,对该系统进行了综合评价.结果表明,与常规CCHP系统相比,该新型系统的年费用和单位产能CO₂排放量可分别减少2.9×10⁶元和29.82g/(kW·h),一次能源利用率和火用效率可分别提高4.05%和0.44%.     

基于化学回热的沼气冷热电联供系统

为了实现沼气化学能和物理能综合梯级利用,提出一种基于化学回热的沼气冷热电联供系统.新系统引入重整器,利用透平高温排气驱动沼气重整,生成具有更高化学能的合成气,以提升沼气燃烧前热值.利用Aspen plus软件进行仿真模拟,模拟结果表明:通过沼气重整可使沼气转化为化学能更高的合成气,同时可回收大量低温潜热用于沼气池保温....     

交直流混合微电网运行控制技术

微电网为分布式能源的充分利用和发展提供了很好的平台,相比单一的直流(direct current, DC)微电网、交流(alternating current, AC)微电网,交直流(alterating and direct current, AC/DC)混合微电网兼具两者的优点,其运行控制技术受到广泛的关注。首先阐述了交流微电网、直流微电网、交直流混合微电网的典型结构与主要特征;并重点基于交直流混合微电网分层控制理念,从设备控制层、协调控制层以及能量管理层三方面的研究现状进行综述;最后结合能源互联网和智能电网的发展,探讨了交直流混合微电网的未来发展趋势。     

采用矩阵建模方式的冷热电联供系统运行优化

设计一种含风力发电的冷热电联供(CCHP-Wind)系统,建立该系统优化运行模型.设定矩阵建模的优化运行方式,并以综合指标作为衡量标准,与传统的运行方式进行比较.建立系统的优化运行数学模型,采用序列二次规划算法和遗传算法对系统运行优化模型进行求解,确立系统的最优运行方式.以武汉某宾馆作为研究对象,根据4个季节不同的冷热电需求和风力资源,对CCHP-Wind系统的优化运行进行实证分析.结果表明:所设定的矩阵建模优化运行方式与传统的运行方式相比,不仅能够合理分配系统的能量流动,满足系统的各项需求,而且能够有效避免能源浪费.     

考虑需求侧响应的热电联供型微网经济优化运行

热电联供(combined heat and power,CHP)微网是提高可再生能源利用率以及实现能源转型的有效途径之一,具有广阔的应用前景。为保证其经济、灵活、高效运行,需对CHP微网进行合理的系统优化。为此提出考虑热、电负荷需求侧响应CHP微网多目标优化方法,热电负荷需求侧响应模型基于建筑物热力学模型,同时考虑可转移负荷的调度。在此基础上,建立基于热电负荷需求侧响应的多目标混合整数线性规划模型,采用所提复合粒子群算法求解。算例仿真结果表明,应用热、电负荷需求响应可以使供电、供热的灵活性大大提升,并且降低了系统经济运行成本。     

考虑风光气电协同供能的冷热电联供系统多目标优化

建立以光伏发电、风电、燃气、网电多能源协同供能的冷热电联供系统。以独立供能冷热电联供系统为度量基准，构建由系统投资运行成本、一次能源利用、二氧化碳排放组成的多目标优化函数。针对全年冬季、夏季与过渡季的3种典型日的电热冷负荷需求，分析系统的容量配置以及“以电定热”“以热定电”的运行策略的协同优化。考虑优化问题的连续和组合优化的混合特性，模型求解采用多目标粒子群双层优化算法。采用正交试验分析关键因素对决策结果的影响作用。仿真结果表明，风光气电协同供能的冷热电联供系统相比独立供能系统，具有明显的经济、节能与环保的综合优势。     

基于情景方法的微型智能电网经济运行的优化

针对微型智能电网经济运行优化问题中,分布式可再生能源输出功率的预测误差具有不确定性的特点,提出了一种基于混合0-1随机非线性规划的微型智能电网运行优化方法.该方法将蒙特卡洛方法与轮盘赌选择机制相结合,利用情景生成方法来表示分布式可再生能源输出功率预测误差的所有可能实现,同时将带有不确定性的微型智能电网运行优化问题转化为确定性的混合0-1非线性优化问题,并用分支定界算法求解混合0-1非线性优化问题.最后,利用情景聚合方法得到最优期望解.通过仿真实验表明了所提出方法的有效性.     

两种非线性二波导耦合器传输特性的比较分析

用一种简便的方法计算并分析了Jensen与Deering提出的两种非线性二波导耦合器,它们具有由两个非线性波导嵌入线性波导而成的类似结构,不同的是所用非线性波导材料分别具有二阶、三阶非线性.分析的结果有效地给出了耦合器的两个波导中强度和相位变化的信息,从而得到并比较了它们的开关特性,为设计二波导耦合器光开关提供了一种分析方法.     

分布式能源系统集成方案研究

分布式能源系统是一种分布于用户端的能源综合利用系统.其系统集成方案必须遵循温度对口、梯级利用的原则,使用户需求与科学用能达到完美结合.以燃气轮机或内燃机为核心的冷热电联产分布式能源系统有五种基本方案,相关方案相互结合可使系统效率明显提高.     

城市综合体三联供系统应用分析

城市三联供系统是一项既经济又环保的优化方案。文中阐述了城市综合体的负荷特点和三联供系统的运行特点,并以湖南省某城市综合体为例,在估算建筑物的冷热电负荷的基础上,提出了三联供系统应用于该类建筑的可行性和系统设备配置及运行方式选择的最优化方案。比较三联供系统与常规市电供电系统的经济和环保效益,结果表明:三联供系统应用于城市综合体有效实用。三联供系统有更大的收益率,充分体现出燃气发电清洁能源的环保特点。