- 周军;管恩勇;梁光川;彭井宏;赵云翔;
将氢气掺混入天然气并利用现有天然气管道基础设施输送是实现氢气长距离、大规模、低成本输送的有效方式，但氢气的掺入会对原有天然气管道基础设施的运行产生影响。为此，文章建立了掺氢天然气管道运行能耗优化模型，以压气站最小能耗为目标函数，压缩机开机台数和压缩机转速为决策变量，在掺氢比不同的工况下，分别对保持掺氢天然气的体积输量恒定和输气功率恒定的两种情况进行优化求解分析，对不同掺氢比下管道系统优化后的工况进行分析讨论。研究结果表明：在保证天然气掺氢输送的热值供应的基础上，当掺氢比超过15%时，现有天然气管道设施已无法满足最优工况的平稳运行，可以通过增设压缩机站的方式提高管段压力，以保证现有天然气管道输气功率的稳定，或在下游建设储气调峰设施，以平衡管存气体能量下降的影响。
2023年05期 v.41;No.297 569-577页 [查看摘要][在线阅读][下载 1072K] [下载次数：961 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：4 ] - 胡正兴;朱建军;张其生;张步勇;柴帅;钱创造;孟雨航;赵亚峰;
为了研究大功率甲醇发动机的爆震特性，文章采用GT-power软件建立甲醇发动机的仿真模型，通过台架试验数据对仿真模型进行标定并调试爆震模型，对发动机在低、中、高转速全负荷工况下的性能和爆震特性进行仿真分析。结果表明：随着压缩比或点火提前角的增大，发动机产生爆震的趋势明显增大、爆震强度增大、爆震开始时刻提前，其中点火提前角增大引起的爆震使发动机整体性能提高；轻微爆震时，发动机整体性能提高；严重爆震时，峰值缸压急剧升高，发动机整体性能恶化；不同转速下，爆震对发动机性能的影响程度不同，其中，在中转速工况下，严重爆震对发动机动力性及燃油经济性的影响较小。
2023年05期 v.41;No.297 578-585页 [查看摘要][在线阅读][下载 1276K] [下载次数：658 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：3 ] - 张万里;刘平;王志康;邢万丽;李润东;张欢;
餐厨垃圾厌氧消化产甲烷是餐厨垃圾资源化、能源化利用的重要途径，但其有机物互营产甲烷过程易受微生物间接种间电子传递的低速瓶颈和低氢分压限制的影响，导致有机酸累积抑制、甲烷回收效率低，系统稳定性差。近年来大量研究表明，多种导电碳材料可通过介导互营微生物直接种间电子传递（DIET），大幅提高种间电子传递速率，并突破低氢分压限制，强化餐厨垃圾厌氧产甲烷。文章在梳理有机物厌氧消化微生物种间电子传递机理的基础上，总结了活性炭、生物炭、碳布、石墨等多种导电碳材料介导微生物DIET强化餐厨垃圾厌氧消化的最新研究进展，包括碳材料对互营细菌和产甲烷菌种间电子传递、产气滞后期及甲烷产量、有机酸代谢和系统稳定性、厌氧微生物群落结构动态演化的影响。尽管外源碳材料介导DIET强化餐厨垃圾厌氧消化的优异效果已被证实，但碳材料诱导互营微生物间DIET体系建立的机理尚未明确，而且碳材料如何在大型沼气工程中持续稳定发挥功效及其回收利用问题仍未有效解决。在未来的研究中，碳材料诱导下高效DIET功能菌群的构建机制及其工程化应用将是重点研究方向。
2023年05期 v.41;No.297 586-596页 [查看摘要][在线阅读][下载 1196K] [下载次数：1018 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：5 ] - 李涛;王志帆;毛前军;尤靖楠;李冠男;
太阳能热水系统冬季防冻措施多样，但尚缺乏对防冻措施选择策略、选择依据及综合评价的研究。文章以防冻液、管路排空、电辅热带、定温循环和滴水防冻共5种常用防冻措施为例，利用层次分析理论综合考虑系统经济性、稳定性、防冻效果等因素，选择出合适的防冻措施单项评价指标，并建立了太阳能热水系统防冻措施综合评价模型。文章提出了5种防冻措施在不同指标评价下综合性选择方法，可为北方寒冷地区选择适宜的太阳能热水系统防冻措施提供依据。
2023年05期 v.41;No.297 597-603页 [查看摘要][在线阅读][下载 1178K] [下载次数：273 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：4 ] - 彭浩;王静毅;寿春晖;叶建君;纪培栋;代彦军;
水工质太阳能PV/T（光伏/光热）集热技术可实现电热联产，应用潜力巨大，但在电热联产能量转化及系统优化方面的研究不够深入。文章采用验证后的TRNSYS模型，对水工质PV/T（光伏/光热）集热器及系统进行了优化研究。结果表明，在基准工况下，优化后的PV/T集热器发电效率、热效率和总效率相比优化前分别相对提升50.22%,27.47%和32.92%。以PV/T集热系统CO_2排放最低为优化目标，系统存在最佳工质质量流量、最佳温控器设置温差和最佳水箱体积，优化后的系统在杭州应用时，系统年度热效率、电效率和总效率分别为32.41%,18.65%和51.06%，并且该系统无论耦合电加热还是热泵，在CO_2排放或成本上都具有一定竞争性。
2023年05期 v.41;No.297 604-610页 [查看摘要][在线阅读][下载 1376K] [下载次数：1358 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：3 ] - 马广兴;杨伟杰;田晓焱;孙煜光;王志颖;
文章选取室外实际运行的翅片管换热器，在采样分析其表面沉积粉尘粒度的基础上，搭建换热器积灰实验台，以平直翅片管换热器为测试样件，研究积灰对换热器空气侧传热和压降的影响。结果表明，换热器表面不同位置沉积粉尘的粒径分布规律相近，沉积粉尘的粒径集中分布在1～100μm；换热器空气侧积灰对压降的影响大于对换热的影响；高风速能够减小积灰对换热器空气侧传热和压降的影响，当风速从1.5 m/s增大到3.0m/s，空气侧污垢热阻减小54%，压降增幅减小18.3%；换热器稳定后的空气侧污垢热阻及压降增幅，在低风速时随粉尘粒径的增大而减小，高风速时随粉尘粒径的增大而增大。
2023年05期 v.41;No.297 611-617页 [查看摘要][在线阅读][下载 1402K] [下载次数：487 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：3 ] - 何胜华;黄弘;范必双;怀晓伟;
风力机对于风能的捕获主要依靠主控制器和执行机构之间的协同工作。然而风速的幅值和方向是时刻变化的，它的这种非线性特性给能量转换带来了挑战。针对该问题，文章设计了一种基于混合控制方案的变桨距系统，用于超风速下功率吸收的恒定。所提方法利用一种新颖的自耦合PI获取转子速度跟踪性能。而风速的随机性变化被视为一个外在扰动，采用自适应模糊神经网络对其进行补偿控制。为了验证该变桨距控制系统的性能，在Matlab/Simulink中搭建了2 MW直驱式风机模型，并与传统的PI控制器进行仿真对比。仿真结果表明，文章所提算法在转子速度跟踪和输出功率恒定控制等方面拥有比传统PI更为优异的性能。
2023年05期 v.41;No.297 618-624页 [查看摘要][在线阅读][下载 1634K] [下载次数：349 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：3 ] - 尹旭;利昭仪;朱雨露;叶凡;吉柏锋;
在开展风资源实测的过程中，对于缺测和无效的测风数据需要采取插补方法提高数据的完整率和测风时长。文章利用我国不同区域、不同地形的1 137座测风塔收集的满足规范要求的测风时长和数据完整率的超大规模测风数据，对当前风电行业中插补测风数据常用的线性最小二乘法、总最小二乘法和方差比率法的插补准确性进行对比分析，研究了测风时长和决定性系数对测风数据插补带来的不确定度的影响。研究结果表明，测风数据插补带来的不确定度会随着测风时长和相关性的增加而减小，同时，MERRA2数据插补带来的不确定度远大于异塔插补带来的不确定度，工程中应优先选择异塔插补来提高目标数据的质量。
2023年05期 v.41;No.297 625-630页 [查看摘要][在线阅读][下载 690K] [下载次数：326 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：3 ] - 黄兴;顾学超;王绍龙;姚鑫;
为探究挡板数量对搅拌致热器性能的影响规律，文章对不同挡板数量下搅拌致热器的流场进行了数值模拟。分析了不同工况下搅拌桨的扭矩变化规律，结合致热器内流体的流场变化，获得挡板对搅拌致热器性能影响规律。分析结果表明：挡板数量对搅拌桨瞬时扭矩的波动性影响明显，转速对搅拌桨瞬时扭矩的波动性影响较小；无论致热器中挡板数量增加或减少，提高搅拌桨转速均能有效增加搅拌桨的扭矩与输入功率，从而提高搅拌致热器性能；当搅拌桨转速一定，挡板数量为0～6时，搅拌桨的扭矩及输入功率随着挡板数量增加而明显增大，而当挡板数量大于6时，搅拌桨的扭矩及输入功率增加不明显，相应的致热性能也趋于平稳。
2023年05期 v.41;No.297 631-636页 [查看摘要][在线阅读][下载 1213K] [下载次数：229 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：3 ] - 张照煌;高迪;李羽童;胡德鹏;
计算域尺寸的选取对风力机翼型数值模拟至关重要，文章通过建立13种不同尺寸的计算域模型，采用雷诺时均N-S方程和SST k-ω湍流模型，在雷诺数为3×106的条件下，分析不同计算域尺寸对NACA63-418翼型升力系数、阻力系数、压强系数和流场分布规律的影响。计算结果与实验结果的对比表明，风力机翼型数值模拟的计算域最小尺寸推荐为距离翼型前缘14倍弦长，距离翼型后缘27倍弦长，距离两侧边界15倍弦长。
2023年05期 v.41;No.297 637-643页 [查看摘要][在线阅读][下载 1223K] [下载次数：333 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：4 ] - 刘素梅;王丹枫;李伟;夏烨;
光伏电站在电网中的占比持续增加，使得电网的短路电流呈现幅值受限、初相角受控的特征，导致区内故障下差动电流大于制动电流的特有关系不再成立，传统电流差动保护将出现不正确动作风险。文章首先基于光伏发电单元故障响应特性，构建了光伏电站短路电流幅值与初相角的数学模型；然后，通过分析光伏电站接入容量变化对送出线路两侧制动电流与差动电流比值的影响规律，进一步推导获得了适应差动保护的光伏电站边界接入容量解析表达式；最后，利用PSCAD/EMTDC仿真试验，证明了文章所提边界接入容量的计算表达式，以及在评价含光伏电站电网的传统差动保护适应性等方面的有效性。
2023年05期 v.41;No.297 644-652页 [查看摘要][在线阅读][下载 1332K] [下载次数：340 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：11 ] |[阅读次数：2 ] - 储琳琳;宗明;朱夏;周剑桥;施刚;张建文;
文章基于多个电压源型变换器（Voltage Source Converter,VSC）与公共直流环节，构建了一种柔性互联型低压配电网，建立了多条配电馈线间的有功功率通路，通过线路间有功补偿的方式解决了大量分布式光伏并网引发的配电网电压质量问题，同时提出了多区域馈线间统一协同控制策略。该策略利用直流电压传递各馈线的交流电压信息，实现多个VSC间的功率协同控制与馈线间的互供互济，有效解决各条配电馈线的电压质量问题。该方案无需在多个VSC间搭建通讯线路，且互联VSC可灵活投入、切出，而不影响其他VSC的运行。最后在Matlab/Simulink平台验证了所提策略的可行性和有效性。
2023年05期 v.41;No.297 653-659页 [查看摘要][在线阅读][下载 1028K] [下载次数：605 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：2 ] - 林毅;林伟伟;张菁娴;吴珊;边晓燕;叶炜;
频率稳定是维持微电网孤岛运行的关键因素。需求响应技术的应用为孤岛微电网的频率控制提供了新方法。针对孤岛微电网频率稳定问题，文章提出一种考虑调频效益的源-荷协同频率控制策略，使可控负荷与新能源共同参与微电网频率调整。最后，在Matlab软件中搭建了微电网模型，仿真结果验证了文章计及调频效益下的源-荷协同频率控制策略的有效性，使微网调频时的功率分配更合理。
2023年05期 v.41;No.297 660-666页 [查看摘要][在线阅读][下载 1293K] [下载次数：323 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：3 ] - 邵浩然;董超;舒征宇;李世春;王喜召;
在日前市场出清中，发电商为提高自己的利润会进行策略性报价，不利于实现出清成本最小的基本准则。考虑激励相容等原理，文章基于VCG(Vickrey-Clarke-Groves)理论，提出一种含光伏机组参与竞标的日前市场价值公平分配机制，建立光伏机组日前市场竞标出清模型。定义发电商所获得的收入为该发电商参与出清前后发电总成本的变化量，并证明该机制满足激励相容、个体理性以及出清总成本最小化等条件。引入光伏机组的投标偏差惩罚原则，考虑发电商的利润和节点电费的差异性，使发电商和用户共同承担不平衡费用。最后，以修改的IEEE30节点系统为例，证明含光伏机组参与竞标的日前市场价值公平分配机制的有效性。
2023年05期 v.41;No.297 667-675页 [查看摘要][在线阅读][下载 1289K] [下载次数：285 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：2 ] - 马斌;杨立波;陈辰;王亚军;王彬;
综合能源系统（Integrated Energy System,IES）可以实现多能协同互补、促进能量梯级利用，同时综合需求响应作为柔性负荷的直接调控手段，在提升IES经济与可靠运行方面展现出巨大潜力。文章基于电-气互联系统，综合考虑多元储能系统的运行特征及IES多能耦合特性，构建了IES多能耦合模型；进一步地，将传统电负荷需求响应拓展到IES中，提出了多元负荷的综合需求响应机制；进而以IES系统运行成本最小化为优化目标，建立了计及多元负荷需求响应的IES优化调度模型，并借助商用求解器实现了IES优化模型的高效求解。算例分析验证了所提模型可以充分发挥多元柔性负荷需求的响应潜力，促进可再生能源消纳，同时提高IES运行的经济性。
2023年05期 v.41;No.297 676-684页 [查看摘要][在线阅读][下载 1359K] [下载次数：720 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：19 ] |[阅读次数：3 ] - 于琳琳;王传捷;张峰;陈姝彧;孟高军;
文章针对电池储能一次调频控制策略的优化，结合虚拟下垂与虚拟惯性控制的性能优势，建立电池储能系统一次调频综合控制模式，同时兼顾频率调节需求与SOC保持效果。基于效用曲线设计储能单元自适应控制规律，对储能出力进行优化调节，并进一步计及储能系统内各单元SOC差异状况，设计均衡控制环节，通过功率输出的二次修正，实现各单元调频责任的合理协调。最后，基于仿真模型验证所提自适应控制策略的有效性。
2023年05期 v.41;No.297 685-691页 [查看摘要][在线阅读][下载 1493K] [下载次数：916 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：23 ] |[阅读次数：2 ] - 李庆生;李震;孙斌;袁智勇;白浩;李巍;潘姝慧;
主动配电网分布式能源消纳模型对于提升系统经济性和可靠性有着重要意义。文章提出了计及不确定性的主动配电网分布式能源多时间尺度消纳方法，通过不同时间尺度的配合提升主动配电网的分布式能源消纳水平。该方法首先在日前消纳尺度中考虑了分布式能源出力的不确定性，采用随机机会约束规划理论进行建模，考虑到最大化分布式能源消纳率和最小化系统综合运行成本建立多目标函数。考虑到置信度水平，将目标函数采用机会约束形式表示，将最优化模型转化为对乐观值的最大化。所建立的最优化消纳模型还计及节点电压约束、储能模块运行约束、消纳约束等必要约束条件；然后针对分布式能源出力在实时运行中的偏差，采用合理的策略进行不平衡功率调整；最后基于混沌粒子群算法设计模型求解流程，通过对以IEEE33节点系统为基准的典型主动配电网制定消纳策略，验证了模型的有效性。
2023年05期 v.41;No.297 692-698页 [查看摘要][在线阅读][下载 1329K] [下载次数：544 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：21 ] |[阅读次数：2 ] - 李红;任永峰;
为解决多微网之间频率控制问题，考虑多级能源参与调控的特点，提出了含可再生能源的多微网系统负荷频率控制策略。分析了多微网系统的运行特点，建立了光伏、生物质能发电、柴油发电机、储能系统、风电的频率模型，并阐述了多微网系统联络线功率偏差控制原理。分析了多微网频率控制策略，提出基于模糊逻辑的PIDN控制方法，利用改进正余弦优化算法对控制模型进行求解。在仿真系统中进行了算例分析，对比传统PID控制验证了文章所提方法的有效性。
2023年05期 v.41;No.297 699-704页 [查看摘要][在线阅读][下载 1274K] [下载次数：345 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：17 ] |[阅读次数：4 ] - 兰高丰;王世明;刘汇;
叶片是潮流能水轮机的核心组成部分，气蚀对叶片造成的伤害将直接影响机组的发电效率和运行稳定性。文章利用计算机仿真技术对双向直驱式潮流能水轮机的叶片进行数值模拟，通过分析叶片周围的流场分布以及叶片压力分布情况，判断气蚀的易发生区域，最后与实例进行了对比分析。研究结果表明，计算仿真结果与现实情况高度吻合，叶片后边缘气泡发育充足，容易受到气蚀影响。说明利用流体仿真对水轮机的气蚀部位进行预测是一种有效的技术手段，可以为后续水轮机叶片的抗气蚀结构优化提供参考依据。
2023年05期 v.41;No.297 705-710页 [查看摘要][在线阅读][下载 1376K] [下载次数：324 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：2 ] 下载本期数据