可再生能源


  • 玉米秸秆两级CSTR厌氧消化工艺动力学性能研究

    李玉倩;马俊伟;袁海荣;李秀金;

    文章采用物料衡算模型、微生物衡算模型和一级动力学模型对两级CSTR厌氧消化系统的运行性能进行了研究。研究结果表明:两级厌氧消化系统HRT(20+20)d和HRT(30+10)d的产甲烷系数分别比单级厌氧消化系统HRT40d增加了5.38%和5.99%;HRT(20+20)d和HRT(30+10)d的第一级反应器的一级动力学常数高于HRT40d以及HRT(20+20)d和HRT(30+10)d的第二级反应器的一级动力学常数;HRT40d,HRT(20+20)d和HRT(30+10)d的微生物产率系数分别为0.003 8,0.016 6和0.020 4;在不同有机负荷率下,HRT(20+20)d,HRT30+10d和HRT40d的平均微生物浓度分别为0.221~0.350,0.275~0.447,0.047~0.076 g/L。

    2022年01期 v.40;No.281 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 919K]
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  • 果蔬废弃物与剩余污泥协同厌氧消化特性研究

    谢炎东;蒋心茹;闫志英;刘杨;吕青阳;许力山;陈静;刘明刚;张忠武;宾石玉;

    为了提升污泥的厌氧消化效率,文章从改善原料碳氮比入手,在温度为35℃,挥发性固体(VS)浓度为4%条件下,将果蔬废弃物与污泥按不同VS比例复配,并进行协同厌氧消化产甲烷潜力实验。实验结果表明:在厌氧消化过程中,不同配比实验组的pH值、氨氮浓度和挥发性脂肪酸浓度均在适宜的范围内;不同配比实验组的累积产甲烷量由高到低依次为6∶4,5∶5,4∶6,3∶7,8∶2,7∶3,2∶8,1∶9和9∶1,其分别比纯污泥组提高了516%,485%,430%,360%,335%,330%,290%,144%和-64%。通过Gomperzt修正方程拟合发现,果蔬废弃物与污泥协同厌氧消化的最佳VS配比为6∶4,此时体系的单位VS理论甲烷产率和单位VS最大甲烷日产量分别为114.05mL/g和14.61 mL/(g·d),分别比纯污泥组提高了422%和353%。

    2022年01期 v.40;No.281 8-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1210K]
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  • 基于TRIZ的锤击剪切复合式秸秆微粉碎机概念设计

    付敏;李萌;郝镒林;李荣峰;周柯成;谷志新;

    为了提高秸秆微粉碎效率、降低粉碎粒度,文章应用发明问题解决理论(TRIZ)指导秸秆微粉碎机的概念设计。基于功能需求分析和科学效应确定秸秆微粉碎方法;通过因果链分析、九屏幕法、理想解IFR、系统功能分析、矛盾分析、功能裁剪和资源分析等TRIZ工具对粉碎机构、分级机构和入料机构进行创新设计。基于系统化结构化的TRIZ工具辅助产品概念设计,可以提供多维度的解题方向,提高设计质量和效率。

    2022年01期 v.40;No.281 15-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1232K]
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  • 碱性水电解非贵金属析氧催化剂的研究进展

    郭丹丹;滕越;迟军;姚德伟;俞红梅;邵志刚;缪春辉;高强;

    "绿氢"能源的大规模应用依赖于电解水技术。和析氢反应(HER)相比,析氧反应(OER)是水电解过程中的关键反应,其动力学反应缓慢。目前,非贵金属OER电催化剂的活性和稳定性不佳,深入OER过程机理的理解和催化剂活性方面的研究有助于OER速率的提升。文章综述了近年来在碱性体系中对水电解制氢非贵金属析氧催化剂的研究讨论、分析和总结,主要从材料掺杂类、形貌调控类、调节电子结构类和复合结构类4个方面来阐述。

    2022年01期 v.40;No.281 21-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1223K]
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  • 进气道喷水对高强化柴油机燃烧与排放特性的影响

    张强;朱建军;孙文军;项玉霞;卫超强;米一铭;

    针对高转速和大负荷工况下发动机粗暴燃烧、热负荷过高的问题,在一台高强化单缸柴油机上加装进气道辅助喷水系统进行仿真试验,研究了进气道喷水对燃烧与排放特性的影响。通过建立一维热力学模型和三维全气道模型,在独立进气道水喷射系统的高强化单缸柴油机上进行试验,对比不同喷水压力和水油比对缸内氧气浓度、燃烧压力、燃烧温度和NOx排放的影响。试验结果表明,喷水压力为1 MPa、水油比为0.6时,缸内最高燃烧温度降低34.2 K,NOx生成量减少24.6%。进气道喷水可明显降低缸内燃烧温度,在优化排放的同时有效改善了高强化柴油机热负荷过高的问题。

    2022年01期 v.40;No.281 27-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1323K]
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  • 光伏电站组件和运行方式组合及其容量优化配置研究

    李富彪;庞秀岚;马超;

    文章针对大规模并网光伏电站出力波动较大的问题,提出一种光伏组件和运行方式的组合及其容量优化配置的方法。该方法考虑光伏系统在典型天气下出力特性的互补性、初始投资成本、运行维护成本、占地面积等因素建立数学模型,从而进行容量配置。实例研究表明:与各组合的光伏系统单独运行时相比,最优容量配置方案可降低光伏电站出力波动34.63%~50.97%,降低平准化度电成本7.81%~10.31%;土地成本升高时,单位容量占地面积小的运行方式的容量配比逐渐增加;初始投资至少需要降低30%,方可使共和光伏实证基地平准化度电成本小于该地区最新上网指导电价。

    2022年01期 v.40;No.281 34-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 597K]
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  • 基于TRNSYS的太阳能耦合燃料电池热电联产系统的模拟研究

    古启鑫;潘剑锋;张倚;

    文章建立了太阳能耦合燃料电池热电联产系统的TRNSYS模型。采用镇江地区的天气数据(太阳直射辐射强度和环境温度),模拟了该系统在各典型日的火用效率。得出热电联产系统的集热量、发电量及火用效率均随着太阳辐射强度的增强而提高的结论。基于此,将热电联产系统的生命周期成本设为优化目标,采用Hooke-Jeeves算法对关键运行参数进行优化。结果表明:当集热器面积为15 m~2,单电池片数为60个,蓄热水箱容积为5 m~3,太阳能电池板面积为5 m~2时,可以获得最小的生命周期成本49.1万元,比常规模型降低11.7%;优化后的热电联产系统在典型日的火用效率为50%~57%,较常规热电联产系统提升50.0%~85.7%。

    2022年01期 v.40;No.281 41-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 605K]
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  • 基于LSTM神经网络的中长期光伏电站发电量预测方法研究

    方鹏;高亚栋;潘国兵;马登昌;孙鸿飞;

    准确估算光伏电站的中长期发电量对电网规划改进、调度优化、管理发展具有重要意义。然而,由于中长期发电量预测与短期出力预测存在显著差异,短期出力预测技术无法直接应用于中长期电量预测。文章提出一种基于模糊C均值聚类-随机森林算法FCM-RF和LSTM神经网络的中长期辐照度预测模型,进而提出间接预测分布式光伏电站发电量的方法。针对传统随机森林在数据差异性处理能力不足的问题,引入模糊C均值聚类算法对传统随机森林算法模型进行了改进。设计了LSTM神经网络,解决了"长时间周期依赖"问题。最后经实验验证,该分布式光伏电站中长期发电量预测模型每月预测平均误差百分数MAPE在3.5%上下波动,各电站年预测值在1.1%上下波动,预测效果较好。

    2022年01期 v.40;No.281 48-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 612K]
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  • 烟囱阴影下风力增压式太阳能烟囱电站性能探究

    左潞;戴鹏展;李闯;丁玲;颜子阳;许波峰;

    文章以西班牙太阳能烟囱电站为原型,采用太阳射线追踪法加载太阳辐射,对太阳能烟囱电站和风力增压型太阳能烟囱电站进行三维数值模拟,探讨烟囱阴影下系统的流场特性和太阳入射角度对系统性能的影响。研究结果表明:烟囱阴影区蓄热层表面、集热棚表面温度突降,导致热气流与蓄热层表面、集热棚表面进行对流换热,造成热量损失;随着太阳入射角增加,系统轴功率和集热棚效率均明显下降;风力增压装置形成的出口负压可以削弱阴影所造成的气流掺混等不利影响,因而风力增压型太阳能烟囱电站涡轮机轴功率的变化幅度相对常规太阳能烟囱电站较为平缓。

    2022年01期 v.40;No.281 55-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 481K]
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  • 基于频谱包络改进的EWT方法的滚动轴承故障诊断研究

    唐诗尧;何佳;任锦胜;吴仕明;柳亦兵;

    经验小波变换方法被证明是一种有效的滚动轴承故障诊断方法,但该方法的分析精度依赖于频谱的合理分割。因此,文章提出了一种基于改进经验小波变换的故障特征提取方法。首先,通过连接若干个信号频谱的局部极大值来获取频谱包络线;然后,设定阈值,消除噪声干扰;最后,根据频谱包络线的局部极小值来自适应地确定频谱分割边界。工程实例分析表明,基于改进经验小波变换的故障特征提取方法,提高了对故障特征频带的分离精度,在滚动轴承故障特征提取方面表现出一定的优越性。

    2022年01期 v.40;No.281 60-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1742K]
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  • 基于声发射技术的风电叶片复合材料损伤模式识别

    贾辉;张磊安;王景华;黄雪梅;于良峰;

    为研究风电叶片玻璃纤维复合材料在疲劳工况下的损伤模式,文章基于声发射技术提出了一种主成分聚类分析和BP神经网络相结合的材料损伤识别模型。首先,采集损伤声发射信号,并提取相关参数进行分析,对不同疲劳损伤进行分类;其次,对数据进行主成分分析,以降低噪声信号,去掉冗余信息;再次,对主成分进行聚类分析,将样本分簇并找出各簇与损伤之间的对应关系;最后,基于BP神经网络建立损伤识别模型,并基于试验数据对识别网络进行测试训练。训练结果表明,识别模型对3种未知类型疲劳损伤的识别率均高于90%,对未知损伤具有较好的识别能力。

    2022年01期 v.40;No.281 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1459K]
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  • 翼型型线改变的三叶片H型垂直轴风力机气动特性研究

    郭欣;陈永艳;田瑞;韩成荣;何为;于磊磊;

    为改善H型垂直轴风力机(VAWT)的气动特性,文章研究了6种翼型型线改变后的翼型对H型VAWT气动特性的影响,并进行了数值模拟计算和风洞试验。风洞试验验证了模拟计算的结果,证明了型线改变后的风力机对提高气动性有积极的作用。试验结果表明:1波浪型风机和Dimple型风机均可在一定叶尖速比(λ)范围内提高风力机的风能利用率,其中1波浪型风力机在低λ下最高可提高风能利用率13.76%,其单叶片切向力在下游区明显增大;Dimple型风力机在高λ下最高可提高风能利用率14.6%,其单叶片切向力在上游区明显增大。两种改型后的翼型均可改善流动分离,并提高VAWT的气动性能。

    2022年01期 v.40;No.281 73-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1985K]
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  • 考虑轴系扭振抑制的双馈风电机组惯量控制策略

    杨苏翔;刘皓明;薛凯旋;

    双馈风电机组惯量控制是通过建立发电机转子转速与电网频率之间的耦合关系,调整机组有功输出以适应电力系统频率波动。惯量控制直接快速地调节有功会对机组轴系小干扰稳定性造成负面影响,不利于轴系扭振的抑制。文章分析了不同惯量控制响应特征及其对轴系阻尼特性的影响,设计一种以转差率为输入信号的附加惯性与阻尼转矩的惯量控制策略,提出了含轴系稳定性约束的附加惯性与阻尼转矩惯量控制参数整定方法。仿真结果表明,所设计的双馈风电机组惯量控制策略不仅有良好的惯量控制效果,还能有效增大轴系等效电气阻尼,提高了轴系的稳定性。

    2022年01期 v.40;No.281 79-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1768K]
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  • 弱电网下LCLLC滤波的并网逆变器电流优化控制策略

    徐永;王海云;王维庆;

    弱电网条件下,电网阻抗会影响逆变器控制系统的性能和并网电流波形质量。文章在LCLLC滤波器基础上,采用了准比例积分谐振(PIR)控制的双闭环电流控制方案,分析了电网阻抗对传统的电网电压比例前馈控制系统稳定性的影响,提出了一种加入权重系数的电网电压比例前馈控制策略,该策略可以提高系统在弱电网下的相位裕度,改善并网电流的质量。Matlab/Simulink仿真研究证明,所提出的控制策略对提高并网电流的质量具有较好效果。

    2022年01期 v.40;No.281 88-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 1671K]
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  • 基于BTB-VSC的柔性互联型低压配电网及其末端电压质量治理方案

    仇成;李新聪;夏敏浩;张建文;周剑桥;施刚;

    大量分布式电源的接入,将影响低压配电网的运行安全,会出现馈线负荷不均衡、线路末端电压质量低、供电可靠性差、可再生能源消纳能力不足等问题。文章基于背靠背电压源型变换器(Back-to-Back Voltage Source Converter, BTB-VSC),提出一种新型柔性互联型低压配电网及其末端电压质量治理方案。将BTBVSC配置在低压配电馈线末端,通过两个VSC及直流母线,可实现相邻低压馈线间柔性互联,提高配电网潮流的可控性与灵活性。基于文章所提电压控制策略,BTB-VSC可依据相邻电馈线末端电压与负荷情况,自适应调节馈线间所需交互的有功功率,从而提高低压配电网末端电压质量,并实现馈线间的负荷均衡,提高低压配电网的供电可靠性及可再生能源消纳能力。在Matlab/Simulink平台验证了文章所提策略的可行性和有效性。

    2022年01期 v.40;No.281 94-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1541K]
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  • 基于功率分层的孤岛直流微网协调控制策略

    康家玉;史晨雨;王素娥;白一锴;

    文章提出一种改进型功率分层协调控制策略,该策略利用荷源功率差信号代替母线电压信号作为切换条件,使孤岛型光储直流微网系统能够在不同运行模式间平滑切换,从而实现微网内部功率的动态平衡,保证不同工况下均存在以电压特性运行的松弛终端给直流母线提供电压支撑。通过下垂控制实现并联型储能系统按照实时功率调节能力决定自身出力,有效避免储能系统的过充过放,并引入二次运行控制环节解决了储能单元功率分配超过最大充放电功率引起的系统失衡问题。最后通过Matlab/Simulink平台在不同工况下实现该策略,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性与优越性。

    2022年01期 v.40;No.281 101-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1742K]
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  • 考虑无功裕度的受端电网暂态电压稳定性控制方法研究

    张运厚;柳顺楠;刘继成;任普春;关皓闻;

    随着送端电网中大规模可再生能源发电容量的增加,在一定程度上导致外送系统无功支撑容量不足,使得系统电压出现波动。另外,无功功率不能在传输网络中长距离有效传输,增加了受端电网的无功平衡控制的难度。文章针对大规模外送系统中的受端电压波动所导致受端电网电压稳定性降低的问题,提出了一种基于无功裕度的受端电网暂态电压稳定性控制方法。首先,对系统无功裕度以及电压稳定性进行分析,得到系统静态电压稳定极限与无功需求容量的关系;然后,通过分析受端电网各节点无功需求特性,在能够允许受端电网电压最大波动的条件下,进行系统无功裕度的确定;再通过机器学习算法进行无功裕度控制,达到系统电压稳定控制的结果。通过仿真验证表明,采用文章所提出的基于无功裕度的受端电网暂态电压稳定性控制方法,能够精确地得到受端系统电压稳定工况,实现系统电压的稳定控制。

    2022年01期 v.40;No.281 109-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 1621K]
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  • 考虑等效阻抗关联模型的新能源双环网负荷极限评估

    刘继成;崔曦文;张运厚;李岩春;吴昊;

    针对含高比例新能源发电的双环网网络功率不确定性、阻抗参数差异较大,难以准确评估负荷可调节极限的问题,提出考虑等效阻抗关联模型的新能源双环网负荷极限评估模型。首先,基于戴维南等效电路方法,建立含新能源的双环网戴维南等值电势和等效关联阻抗模型;其次,考虑环网之间的阻抗关联关系,引入图论理论建立新能源双环网的有向图模型。为准确评估双环网负荷极限,提出一种分布式路由算法进行负荷极限量化,并考虑新能源出力的不确定性与节点电压稳定性,提出一种改进的分布式路由算法对模型进行求解。最后以某地新能源双环网进行算例仿真,算例结果表明,所提模型可以实现新能源双环网负荷极限优化,进而提高电网调节能力。

    2022年01期 v.40;No.281 116-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 1587K]
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  • 一种应用于光伏系统的单级升压式无变压器型逆变器

    张银娟;王永科;

    文章提出了一种应用于光伏发电的新型升压式无变压器逆变器拓扑结构。该拓扑结构使用双载波同相层叠调制技术,可实现电压的高增益,仅使用较低占空比即可将低压直流侧电压并网。该拓扑输入负极与电网中性点共地,可将分布的杂散电容短路,完成无共模电流运行。同时,所提拓扑结构通过多单元整合实现了能量的单级传递,仅含6个功率开关管。文章详细分析了所提拓扑各功率元件的设计及主要工作模式。最后,通过一台120 W的试验样机,验证了所提拓扑的正确性和控制策略的有效性。

    2022年01期 v.40;No.281 122-127页 [查看摘要][在线阅读][下载 1727K]
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  • 考虑需求响应和有功损耗的含可再生能源配网节点边际电价

    李嫚;李先锋;边俐争;付婷婷;

    文章提出了一种考虑需求响应和有功损耗的节点边际电价模型;考虑有功损耗的确定性和节点边际电价模型,提出了网损灵敏度因数。针对可再生能源接入配网对节点边际的影响进行了分析和建模,并建立了需求响应模型;建立了以有功损耗最小为目标的节点边际电价模型,并计及约束条件;针对概率场景,采用2m点估计法对模型进行求解。最后采用IEEE33节点模型对算例进行了仿真分析,验证了所建模型的有效性。

    2022年01期 v.40;No.281 128-135页 [查看摘要][在线阅读][下载 1721K]
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  • 跨区域全时空基于深度学习的分布式潮流态势预估方法

    曹德发;李志华;马明;谢明磊;周哲民;

    基于人工智能中的深度学习方法,文章提出了分布式经济调度及其潮流态势预估方法。在传统集中式经济调度方法的基础上,给出了分布式经济调度模型及其求解方法;在该模型中,建立了负荷分布关联的特性及其模型;使用深度学习方法对负荷分布关联模型及分布式经济调度潮流进行学习训练,预估未来电网潮流运行态势。以实际电网对所提方法进行验证,结果显示具有较高的准确度。

    2022年01期 v.40;No.281 136-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1598K]
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