可再生能源


  • 不同载体负载的Ni基加氢催化剂对生物油加氢裂化制备芳香烃的影响研究

    于泰莅;蔡勤杰;张素平;

    文章对一个两段式生物油加氢裂化过程进行研究,考察了不同载体(SiO_2,ZrO_2,CeO_2和 Al_2O_3)负载的Ni 基催化剂的影响。 反应过程中引入协同反应物甲醇,在裂化阶段进行二次供氢,与温和加氢的供氢作用联合抑制生物油加氢裂化的结焦。 研究发现,Ni/金属氧化物催化剂上的酸性位能够与 Ni 协同作用促进生物油中酚类的加氢转化,从而使其在低生物油水相/甲醇掺混比下具有较好表现;过多的酸性位会强化气化反应,同时较强的酸性位会促进结焦,这都会降低目标产物芳香烃的产率。 受这些因素的影响,当生物油水相/甲醇掺混比为2∶1 时,基于 Ni/SiO_2和 Ni/Al_2O_3的加氢裂化过程的油相产率均约为 13.4%,Ni/CeO_2加氢裂化过程的油相产率约为 16.2%。 Ni/ZrO_2具有合适的酸性位数量,使其在提高整体加氢效率的同时尽可能削弱了气化和结焦副反应,在生物油水相/甲醇掺混比为 2∶1 时具有最佳表现, 油相产物产率约为 19.3%, 且油相产物中芳香烃的含量在95%以上。

    2022年06期 v.40;No.286 711-718页 [查看摘要][在线阅读][下载 1049K]
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  • 生物质CO_2/H_2O共重整气化的热力学分析

    王潘磊;于震宇;张津宁;吴贞国;郭锐;谢华清;

    文章基于吉布斯自由能最小化原理对生物质重整气化过程进行了热力学分析,研究了气化温度、CO_2/C和S/C等参数对生物质重整气化过程的影响。研究结果表明:适当提高气化温度可以增大H_2和CO产率、降低CH_4和C产率;气化剂中CO_2的增加可以提高CO产率、降低H_2/CO,H_2O的增加可以提高H_2产率、增大H_2/CO;通过调控CO_2/H_2O,可有效调节合成气的H_2/CO;当气化温度为700℃,CO_2/C为0.5,S/C为1.5时,H_2产率为1.07 m~3/kg,CO产率为0.56 m~3/kg,基本没有CH_4和C的生成,气化效率达到了111.88%,合成气的H_2/CO约为2。

    2022年06期 v.40;No.286 719-724页 [查看摘要][在线阅读][下载 1014K]
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  • 航空煤油/乙醇混合燃油雾化特性数值模拟研究

    张涛;李永辉;万攀;王楠;李润东;

    为了深入探究乙醇浓度对航空煤油/乙醇混合燃油雾化特性的影响,采用两相界面追踪方法中的VOF(Volume of Fluid)法对离心式喷嘴的雾化特性进行数值模拟,研究不同压降下,混合燃油中乙醇浓度对喷嘴流量系数C_d、液膜厚度t_f和雾化锥角θ的影响。研究结果表明:当压降从0.01 MPa增加到0.642 MPa时,C_d从0.723减小到了0.707,t_f从0.748 mm减小到了0.619 mm,θ从75.2°增加到了86.1°;当压降增加到0.2 MPa时,C_d保持不变,当压降继续增大到0.3 MPa时,θ和t_f保持不变;当混合燃油的乙醇浓度从0增加到30%时,C_d和t_f分别平均减小了0.88%和2.44%,而θ平均增加了1.13%,且乙醇浓度对喷嘴雾化特性的影响随压降的增加而变弱。最后,通过雾化锥角的模拟结果,拟合得到了雾化锥角和工质物性参数及压力之间的关联式。

    2022年06期 v.40;No.286 725-731页 [查看摘要][在线阅读][下载 1108K]
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  • 恒压黑膜沼气池设计及运行效果分析

    徐庆贤;官雪芳;吴晓梅;吴飞龙;林斌;张冲;

    恒压黑膜沼气池应用水封叠加连接工艺替代焊接工艺,用红泥塑胶材质出气口替代硬质材质出气口,克服了传统黑膜沼气池的漏气问题;应用多点粪污进、出料设计带动池内粪污无死角搅动,防止了粪污在池内出现“管道”现象,有效保障了池内发酵空间;应用静水压力原理均匀设计了多个锅型排泥口,实现了池内污泥的及时清除,并更新了池内粪污,提高了微生物活性;安装的应用液位差原理的XY-300S卸压装置实现了池内压力常年恒定在300 Pa;恒压黑膜沼气池克服了传统黑膜沼气池易漏气、易塌陷、污泥沉积板结等问题,有效提高了沼气池的使用寿命。

    2022年06期 v.40;No.286 732-736页 [查看摘要][在线阅读][下载 1055K]
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  • 沼液回流对牛粪和玉米秸中高温联合厌氧消化性能影响研究

    冉文娟;袁海荣;张良;李秀金;

    文章研究了中高温(42±2℃)条件下沼液回流对牛粪和玉米秸联合厌氧消化性能的影响,并对不同进料浓度条件下反应器内pH、氨氮等系统稳定性指标进行了分析。结果表明:在不同进料浓度和不同沼液回流比条件下,100 g/L进料浓度和100%沼液回流比时系统产气效果最好,比对照组提高了20%;TS和VS去除率比对照组分别提高了10.9个百分点和10.2个百分点。说明沼液回流可以有效提高牛粪和玉米秸的产甲烷率和TS,VS去除率,从而为减少沼液排放和提高牛粪、玉米秸厌氧消化效率提供了新的途径。

    2022年06期 v.40;No.286 737-742页 [查看摘要][在线阅读][下载 1244K]
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  • 自然光照下补光策略对Chlamydomonas sp.JSC4生物膜除污固碳的影响

    王莎;张华;程海翔;

    为解决微藻生物膜系统运行成本高、传质效率低、野外放大培养不可控因素多的问题,文章针对冬季室外自然光照时数不足的情况,设计了一种封闭式旋转盘光生物反应器,探究室内LED光照下培养液体积大小和室外自然光照下LED补光时间对衣藻Chlamydomonas sp.JSC4生物膜产率、固碳率、生物燃料生产、废水处理和光合效率的影响。结果显示,在培养体积为1.5 L及补光7 h(光周期为16∶8)的条件下,可获得最大生物膜产率、固碳率和蛋白质、碳水化合物产率,分别为(69.77±1.17),(130.12±2.19),(29.87±0.50),(27.48±1.24)g/(m2·d),总氮(TN)和总磷(TP)的去除分别达到(98.85±0.80)%和(98.35±0.14)%,同时光合效率高达11.80%。研究表明,该生物膜系统能耗低,运行稳定,补光策略促进了生物膜生长、除污固碳效果。

    2022年06期 v.40;No.286 743-750页 [查看摘要][在线阅读][下载 1268K]
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  • 基于TRNSYS的中深层地热供暖系统运行特性研究

    景登岩;施志钢;刘福强;董作敏;王培;

    文章依托实际工程,基于TRNSYS软件建立仿真系统,对地温梯度、岩土导热系数、延米取热功率及不同运行时间比等影响因素进行模拟分析,结果表明,地温梯度较小时,出口温度较低,系统无法长期正常运行,且系统能耗较大。进出口温度随着岩土导热系数的增大而缓慢增大,应对换热器采取保温措施,减小热量在浅层岩土层的散失。持续运行供暖系统延米取热功率不大于150 W/m,延米取热功率越大,进出口温度与土壤温度降低幅度越大,热开采与热恢复达到平衡所需时间越长。运行时间比越低,在同样的取热功率下,土壤的温度越高。间歇供暖可提高单井延米取热功率,考虑到间歇运行工况的热恢复,运行时间比为1/3,5/12,1/2时,延米取热功率应分别小于350,300,250 W/m。

    2022年06期 v.40;No.286 751-759页 [查看摘要][在线阅读][下载 1710K]
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  • 空气-水双工质冷却循环PV/T集热器模拟研究

    马进伟;杜涛;方浩;

    PV/T集热器将PV组件与集热装置有机结合,实现太阳能的综合利用。文章针对功能单一的太阳能集热器季节性适用问题,提出一种空气/水双工质冷却循环的PV/T集热器。利用CFD技术建立PV/T模块的三维模型,数值模拟PV/空气、PV/水、PV/空气-水模式下集热器的传热特性,分析流量、温度对模块电/热性能的影响。模拟结果显示:工质流量的增加能够有效提升PV/T系统的光电/光热效率,PV/水、PV/空气-水模式最佳流量值为0.03 kg/s,PV/空气模式最佳流量值为0.04 kg/s;PV/空气模式下,随着进口空气温度的升高,模块的综合效率下降明显,效率的最大差值可以达到36.23%;PV/水模式下,逐步提高环境温度有利于提升集热器的综合性能,热效率得到显著提高。

    2022年06期 v.40;No.286 760-766页 [查看摘要][在线阅读][下载 1296K]
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  • 建筑室内热羽流与太阳能烟囱效应耦合性能研究

    郝亚烨;雷勇刚;杜保存;

    通过三维数值模拟,研究了不同太阳辐射强度、内热源热流密度、内热源距地高度和内热源表面发射率对太阳能烟囱自然通风性能的影响规律,探究了太阳能烟囱效应与室内热源热羽流的相互耦合机理。研究结果表明:内热源热流密度和太阳辐射强度对太阳能烟囱的通风性能具有相互增益的效果,通风量最大增幅分别为23.3%和22.3%;太阳能烟囱通风量随着内热源距地高度的增加而增大,但其影响较小;当内热源表面热流密度较强时,增大内热源表面发射率可有效提高建筑太阳能烟囱自然通风量。研究结果为太阳能烟囱强化自然通风技术在具有高温内热源建筑中的应用提供参考和依据。

    2022年06期 v.40;No.286 767-772页 [查看摘要][在线阅读][下载 1373K]
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  • 有机朗肯-单级闪蒸循环发电性能优化研究

    李太禄;李学龙;谢迎春;刘军;张维明;

    在有机朗肯循环(ORC)的基础上,提出了有机朗肯-单级闪蒸循环(ORSFC)。基于热力学第一、第二定律构建了发电性能热力学优化模型;采用R601作为系统循环工质,研究了热源温度、蒸发温度、闪蒸温度和蒸发器出口干度等参数变化对系统发电性能的影响;以净输出功率、热效率和火用效率为优化目标函数,得到了匹配3种优化目标函数的最佳运行工况。研究结果表明:热源温度、蒸发温度、闪蒸温度和蒸发器出口干度对系统性能有较大的影响;有机朗肯-单级闪蒸系统的发电性能优于有机朗肯循环,其净输出功率、热效率和火用效率均有显著提高。

    2022年06期 v.40;No.286 773-780页 [查看摘要][在线阅读][下载 1599K]
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  • 矩形蓄热单元内石蜡熔化传热特性的数值模拟与实验研究

    于鹏;李晓庆;毛前军;张楠迪;刘晓燕;

    提高传热速率和传热均匀性是强化相变材料传热性能的途径。文章研究了在一个最基本的矩形蓄热单元内,以石蜡为相变材料的传热特性。采用数值模拟结合可视化实验的研究方法,研究了固体材料与侧壁面间的流体通道和固体材料底部的特殊形状。研究结果表明,正是由于传热不均匀而导致系统内的形态不均匀,尤其在系统的下半部分,固体材料底部的形态持续发生变化。通过监测典型位置的温度变化,分析石蜡熔化过程中典型时间节点的熔化传热特性,可知系统的下半部分传热速率低,尤其是系统左下方还存在温度波动。文章的研究结果可为制定改善相变传热措施提供依据。

    2022年06期 v.40;No.286 781-786页 [查看摘要][在线阅读][下载 1404K]
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  • 基于独立变桨控制的台风下风电机组停机载荷分析

    许波峰;戴成军;蒋澎;王海良;汪亚洲;纪宁毅;刘皓明;蔡新;

    极端相干阵风(ECD)和台风极端风向变化(EDCT)两种风况中存在风向的极端变化,在此工况下风电机组停机,风轮的不平衡载荷更加显著。针对风电机组停机时转速下降的特点,文章对传统独立变桨控制中滤波器的设置方法、相位补偿的设置方法和工作区间进行了改进,提出了独立变桨停机控制策略。文章设计了GH Bladed和MATLAB/Simulink交互软件,采用改进的独立变桨停机控制策略,仿真了NREL 5 MW风电机组在ECD和EDCT风况下停机载荷的变化特性。研究结果表明:提出的控制策略可以有效减小机组停机时轮毂MYN和MZN的极限载荷,减小幅值达39%,显著降低了台风极端风向变化对停机时的风电机组结构的冲击。

    2022年06期 v.40;No.286 787-791页 [查看摘要][在线阅读][下载 1367K]
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  • 湖北省风电场大风速段风资源特征分析

    王必强;陈正洪;孙朋杰;党超琪;徐迎春;

    风速是风能资源评估的关键因素,但目前对大风速段(≥9.0 m/s)风资源评估的相关研究较少。文章利用2013-2017年湖北省24座测风塔的实测资料,分析了测风塔大风速段的时空分布规律及风向特征,并在此基础上对大风速段风速、风功率密度、发电量与湖北省风能资源评估中的传统指标进行了对比分析。分析结果表明,风电场30%~50%的发电量发生在大风速段,且大风速段相关指标与传统指标有较好的相关性。鉴于此,在风能资源评估中,可尝试将大风速段分布特征作为一个新的重要指标,以提高风能资源评估的合理性和准确性。

    2022年06期 v.40;No.286 792-797页 [查看摘要][在线阅读][下载 1596K]
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  • 新型风电机组的差动调速功率控制方法研究

    苏睿;李刚俊;黄杨森;

    基于差动调速控制功率方法的新型风电机组的特征在于利用差动轮系和调速电机组成可变速比的传动系统,末端采用同步发电机不经变频器即并入电网。但针对该类机组有效的功率控制方法尚缺乏研究,对其设计理论体系构建、工程应用实践等方面缺乏支撑。鉴于此,文章结合风能利用率Cp与桨距角β和叶尖速比λ的关系,研究了低于额定风速和高于额定风速两种工况下的差动调速功率控制方法;运用Simulink软件搭建了1.5 MW的新型风电机组模型,以多段阶跃风速作为输入,采用所述控制方法对机组运行功率进行实时调节。将机组各关键参数的仿真结果与理论值进行比较,验证了该新型风电机组差动调速功率控制方法的有效性。

    2022年06期 v.40;No.286 798-802页 [查看摘要][在线阅读][下载 1532K]
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  • 基于转速分仓的风力机上网功率最大化控制研究

    吴先友;

    风力发电机的上网出力是机组核心竞争力的表现。影响发电量的因素繁多,特别是随着叶轮直径越来越大,长柔叶片的变形和整机的非线性损耗对发电量的影响变的不可忽视。叶轮的最大风能吸收捕获能力并不能等同于机组具有最大上网功率的能力。文章统筹气动最优控制和机组损耗控制,从叶片、控制策略理论设计和Bladed仿真分析,得出了不同风速和转速下叶片变形对发电量的影响;并结合机组损耗,提出以上网功率最大化为目标,基于转速进行分仓的动态调整转速-扭矩控制方法。该方法经过现场测试和验证,可显著提升发电量,并具有很强的环境适应性,为发电量最大化提供了更精准的控制方案。

    2022年06期 v.40;No.286 803-808页 [查看摘要][在线阅读][下载 1585K]
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  • 计及综合需求响应和不确定性风险的电气热耦合型微电网协同优化

    戎泽坤;陈佳佳;赵艳雷;肖传亮;

    多能耦合型微电网是提高系统运行效率和促进风电消纳的重要手段,文章提出了计及综合需求响应和不确定性风险的电气热耦合型微电网协同优化模型。该模型在分析多种能源交互响应特性的基础上,基于价格的综合需求响应引导用户用能行为,平滑系统负荷曲线。另外,通过分析不确定性的随机特性和模糊特性,提出一种基于可信性理论的风险评估方法,定量分析了风力发电的不确定风险,用来权衡多能耦合型微电网运行的效益和风险。最后,利用进化捕食算法求解所提模型,仿真结果表明,所提模型提高了可再生能源利用率,增强了微电网对不确定风险的抵御能力,并降低系统运行费用。

    2022年06期 v.40;No.286 809-815页 [查看摘要][在线阅读][下载 1677K]
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  • 考虑变直流母线电压参考值的直驱风电机组高电压穿越控制策略

    张公生;王维庆;王海云;葛来福;张攀;

    针对风电机组高电压脱网问题,提出了一种考虑变直流母线电压参考值与网侧无功优先控制相结合的HVRT控制策略。该策略在电压轻度骤升时,通过优化无功电流给定值,快速向故障电网注入感性无功电流;电压深度骤升时,改变直流母线电压参考值,抑制直流侧电压波动。最后,在Simulink中搭建了1.5 MW直驱永磁风电机组仿真模型,在不同电压骤升幅度下对文章所提控制策略进行验证,结果表明,该控制策略能在不同电压骤升幅度下实现机组的HVRT,且避免Chopper电路的频繁动作,提高了机组稳定运行的能力。

    2022年06期 v.40;No.286 816-821页 [查看摘要][在线阅读][下载 1626K]
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  • 分布式能源资源的通用数字孪生体构建与模拟方法

    原启涛;李志勇;燕续峰;肖居承;何光宇;

    分布式能源资源的复杂、异构、海量、随机等特点为运行模拟带来了巨大挑战。文章基于数字孪生思想,系统地提出了DER的通用数字孪生体构建与模拟方法。首先基于功率分解思想提出了DER通用稳态模型和暂态模型;然后提出了基于通用模型的DER数字孪生体运行模拟方法。通过算例测试表明,所提方法的有效性,能够实现各类DER运行模拟和预测,为实际电网调度提供参考,有利于促进可再生能源消纳和系统优化运行等。

    2022年06期 v.40;No.286 822-829页 [查看摘要][在线阅读][下载 1860K]
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  • 计及多频率耦合特性的双馈风电-串补并网系统引发次同步振荡建模与分析

    郑絮;马覃峰;

    针对“双高”电力系统与电网间交互作用引起的新型次同步振荡问题,首先分析了双馈风机变流器控制回路与电网之间具有多频率耦合特性的次同步控制相互作用机理,建立双馈风电场经串补并网的等值模型;其次通过风电并网模型,采用基于定子电压定向的矢量控制方式进行双馈风机RSC,GSC控制;然后通过对双馈感应发电机(DFIG)并网次同步振荡机理的分析,建立电力电子变流器与电网之间的次同步控制模型;最后通过PSCAD/EMTDC软件搭建的仿真模型,采用所提出的控制策略,并结合负阻尼效应及次同步控制方法进行分析对比验证,结果表明,文章所提出的方法能够有效地解决双馈风电-串补并网系统引发的次同步振荡问题。

    2022年06期 v.40;No.286 830-838页 [查看摘要][在线阅读][下载 2090K]
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  • 基于改进型集成学习的风电功率预测研究

    李思莹;陈海宝;

    文章基于集成学习思想对风电机组的运行工况进行辨识,进而完成功率预测。首先采用模糊C均值聚类法进行工况辨识,再建立基于SVM的子学习器模型。在主学习器模型的选择上,考虑运行工况对主学习器的影响,提出了一种基于改进的SVM主学习器模型,将样本到聚类中心的距离加入主学习器模型中。实验结果表明,文章所提出的基于集成学习思想的风电功率预测方法,更加符合工程的实际情况,预测精度高,适用于风电功率的预测。

    2022年06期 v.40;No.286 839-844页 [查看摘要][在线阅读][下载 1721K]
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  • 新型圆柱式储氢反应器的优化研究

    于震宇;家丽非;何嘉欣;荣敏君;邵正日;谢华清;

    文章从强化合金储氢反应器换热、提高吸氢反应效率出发,对圆柱式储氢反应器的结构及反应条件进行优化。利用Comsol Multiphysics软件建立反应器模型,研究结构以及反应条件对反应器换热能力以及吸氢效率的影响。结果表明:外形的改进可以消除氢气流动的死区,提高吸氢效率;加大氢压、提高铝粉掺杂比例、添加翅片、增加翅片长度,均能不同程度地提高吸氢效率;与改进前相比,改进后的反应器吸氢反应完成99%的时间从2 005 s下降至310 s,吸氢反应速率加快了84.5%。

    2022年06期 v.40;No.286 845-852页 [查看摘要][在线阅读][下载 1735K]
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