可再生能源


  • 水热/水热氧化处理过程中棉秆三组分对其热解行为的影响

    刘思梦;张守玉;孙梦圆;徐嘉庆;胡南;吴玉新;周义;杨济凡;郎森;

    文章基于新疆棉秆的微波水热及水热氧化处理实验,利用傅立叶红外光谱分析、Van Soest化学组分分析和热重分析等方法,研究了水热及水热氧化处理对棉秆固相产物结构、组分变化及热解特性的影响规律。研究结果表明:水热处理过程中,棉秆中的半纤维素在温度为200℃时基本完全水解,无定形纤维素在温度为200~230℃时剧烈分解,而木质素与结晶纤维素在温度为160~230℃时保持稳定;随着水热温度的升高,棉秆样品的结晶度、固定碳含量、热值均呈上升趋势,灰分和水分含量则呈下降趋势,综合热解指数在温度为200℃时达到最大值[4.07×10~(-5)%~3/(min~2·℃~3)];水热氧化处理过程中,半纤维素在温度为180℃时基本分解完毕,木质素和结晶纤维素在温度为160~230℃时发生部分降解;在水热氧化温度为160~200℃时,棉秆的结晶度升高至最大值后降低;水热氧化处理后棉秆的固定碳含量和热值均高于同温度下的水热处理后棉秆,且综合热解指数在温度为180℃时达到最大值[4.23×10~(-5)%~3/(min~2·℃~3)];相比水热处理,水热氧化处理能够促进棉秆中不稳定组分的分解,从而在较低的处理强度下对生物质提质。

    2023年10期 v.41;No.302 1279-1286页 [查看摘要][在线阅读][下载 410K]
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  • 水热炭对餐厨垃圾厌氧消化性能影响研究

    刘永侠;宋培学;唐响超;徐杰;

    文章通过餐厨垃圾的批式厌氧消化试验研究了水热炭制备温度和水热炭含量对不同接种比下餐厨垃圾产沼气的影响。研究结果表明:未添加水热炭时,随着接种比由1.5降低到0.5,产气抑制严重,餐厨垃圾的产沼气潜力由383.4 mL/g降低到151.6 mL/g;添加水热炭能够提高产气量,减少产气延滞时间;接种比相同时,沼气总产量随着水热炭添加量的增加而提高;当水热炭(H240)的添加量为30%时,接种比为1.5,1和0.5的试验组的沼气总产量较对照组的最大增加量分别为11.5%,31.7%和81.2%;当水热炭添加量相同时,H240对厌氧消化的促进效果最优,这归功于其表面丰富和活跃的官能团;添加水热炭后,修正Gompertz方程对不同接种比下累积产气量的拟合效果均得到了提高。

    2023年10期 v.41;No.302 1287-1293页 [查看摘要][在线阅读][下载 408K]
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  • 牛粪与秸秆干式厌氧共发酵性能与流变特性研究

    李佩琪;宁志芳;李再兴;叶炳南;冯晶;孟海波;

    为了研究牛粪(CM)与玉米秸秆(CS)连续干式共发酵的性能与物料流变特性,在卧式不锈钢横推流式反应器中,将CM与CS分别按照2∶1,1∶1,1∶2的总固体(TS)质量比混合,在进料TS含量分别为20%,25%和30%的条件下进行厌氧共发酵试验。试验结果表明:CM与CS干式共发酵的最佳进料TS含量为25%,最佳CM和CS配比为1∶2,容积CH4产量最高为1.63 L/(L·d),发酵后期稳定在1.46~1.61 L/(L·d);随着进料TS含量的增加,进料表现出更高的剪切应力,在进料TS含量为25%的条件下,发酵物料的黏度达到30 Pa·s左右,但未观察到明显的抑制作用;当进料TS含量升高至30%时,发酵物料的黏度达到35 Pa·s左右,共发酵效率下降,物料的高黏度可能是导致CM与CS混合共发酵效率下降的原因;发酵物料的黏度随着CM占比的增加而增大,CM对物料流动的不利程度高于CS。

    2023年10期 v.41;No.302 1294-1302页 [查看摘要][在线阅读][下载 591K]
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  • 抛物面形凸起结构对太阳能空气集热器传热性能的影响

    王烨;庄培尧;陈雪琴;马菊婷;陆虹颖;

    为改善太阳能空气集热器的综合性能,文章将吸热板表面按照V型方式离散地冲压下凹成抛物面形凸起结构,使用数值分析方法研究了不同雷诺数Re、抛物面形凸起结构的高径比(e/d)、气流攻击角(α)和相对节距(p/e)下,空气通道内的流动与传热特性,在综合传热系数最大时得到了凸起结构的最佳参数组合:e/d=1,α=60°,p/e=16。在所研究的雷诺数范围内,与光滑板结构相比,文章的最优结构将空气的进、出口温差平均提高了5.3℃,集热效率相应也平均提高了15%。采用集热效率和有效效率对此结构集热器性能的评价结果表明:文章所设计的抛物面形凸起结构集热器实现了热能利用效率与流体输运能效的有机统一。

    2023年10期 v.41;No.302 1303-1312页 [查看摘要][在线阅读][下载 704K]
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  • 中深层U型埋管换热器数值传热模型精准度影响因素研究

    蒋向明;朱余良;郭晓凯;鲍玲玲;李振兴;郭海明;

    为研究中深层U型对接井地埋管换热器与其周围岩土体传热过程的数值计算模型准确性,文章以实验项目地层与地温特征作为背景,建立了数值传热模型,基于有限差分法将控制方程进行离散求解,并用商用软件对模型进行了验证。定量分析了控制方程的坐标变化系数、数值计算的空间步长、时间步长、径向边界位置以及模拟运行时长等模拟条件变化对模拟结果的影响,为模型研究和工程计算提供了基础数据参考;定量地计算了U型对接井中拐点位置热干扰对换热器出口循环水温度的影响;对用于数值计算的几何模型进行了研究,建立了5种不同的几何模型,其数值计算结果中换热器取热量最大相差54 kW,最小相差0.75 kW,最大偏差超过5%。

    2023年10期 v.41;No.302 1313-1321页 [查看摘要][在线阅读][下载 520K]
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  • 基于Sine-SSA-BP神经网络模型的风机叶根载荷预测

    张良;何山;艾纯玉;

    针对风机叶根载荷影响因素复杂、计算量大、非线性和强耦合,采用传统数理分析方法难以建模的问题。文章首先分析了叶根载荷的主要影响因素,并结合多元回归模型建立载荷预测模型;然后采用Bladed对2MW风机实验所得仿真数据划分训练数据集和测试数据集,并利用所得数据对Sine混沌映射改进麻雀算法优化的BP神经网络(Sine-SSA-BP)预测模型进行训练,使用训练后的模型进行叶根载荷预测;最后将预测结果与测试数据、BP神经网络预测模型和极限学习机(ELM)预测模型的预测结果进行对比分析。结果表明,Sine-SSA-BP预测模型性能更佳,预测精度更高,验证了所提方法的可行性和有效性。

    2023年10期 v.41;No.302 1322-1328页 [查看摘要][在线阅读][下载 405K]
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  • 系泊配重对浅水区浮式风力机动力学响应的影响

    丁洁依;杨阳;马璐;石兆彬;王志峰;

    安装于浅水区域的浮式风力机,需采用配重增强系泊恢复力和平台运动稳定性。为了获取有效的系泊配重设计,文章首先通过AQWA和OpenFAST开发了通用的浮式风力机一体化仿真程序OpenF2A,并基于WindFloat概念进行了重新设计,得到了偏心式平台设计方案;然后计算了风-浪联合作用下5 MW浮式风力机平台运动和系泊张力,定量分析了系泊配重质量的影响。结果表明:在不同风况下,配重对平台运动和系泊张力的影响一致;配重可降低平台纵荡,配重质量越大,纵荡越小;在额定风速下,当配重为65 t时,平台纵荡最大值和平均值分别降低了33.1%和49.1%;配重质量对下风向系泊张力影响较大,可增大系泊张力1倍以上。

    2023年10期 v.41;No.302 1329-1335页 [查看摘要][在线阅读][下载 483K]
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  • 考虑尾流效应的风电场输出功率优化

    刘玉山;胡阔海;王灵梅;郭东杰;申戬林;

    针对尾流效应对风电场输出功率造成的损失,文章提出了一种基于改进Jensen模型的优化方法。基于激光雷达实验数据验证了改进Jensen模型的有效性,并建立了多机组尾流叠加模型。对考虑尾流效应的风电场输出功率优化可行性进行分析,建立了风电场输出功率模型。针对标准粒子群算法过早收敛、易局部最优的缺陷进行了改进,在其迭代方程中加入二阶振荡环节,增加了粒子的多样性,提高了算法的全局搜索能力,同时保证了算法的运行速度;引入模拟退火操作,增强了算法的局部搜索能力。建立了风电场输出功率最大化优化模型,以轴向诱导因子为优化参数,利用改进粒子群算法对山西省某风电场模型进行了仿真分析。结果表明:当入流风速分别为8 m/s和12 m/s时,经改进粒子群算法优化之后,风电场输出功率分别提高了6.26%和4.59%;改进粒子群算法改善了标准粒子群算法存在的过早收敛、易局部最优的缺陷。

    2023年10期 v.41;No.302 1336-1342页 [查看摘要][在线阅读][下载 360K]
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  • 面向分布式光伏并网和电能替代的低压配电网自适应控制

    蔡永翔;杨安黔;付宇;肖小兵;陈湘萍;王冕;刘安茳;

    针对分布式光伏和电能替代严重影响供电质量和电网运行经济性的问题,文章结合低压配电网的线路参数和拓扑结构,兼顾电网运行经济性和设备运行安全性,提出了“集中-就地”两阶段自适应控制架构。日前优化阶段,以三相不平衡度、网损、配变损耗等为目标,考虑调容调压分接头、光伏逆变器无功、储能有功及需求侧响应等多因素,建立基于三相四线最优潮流模型的混合整数非线性规划;日内阶段,针对调容分接头和无功补偿装置,提出快速响应控制方法,解决负荷、光伏的波动性。根据贵州毕节某台区参数进行模型仿真,结果表明,所提控制方法可有效降低网损和三相不平衡度,并抑制因光伏和负荷波动造成的电压波动和越限。

    2023年10期 v.41;No.302 1343-1351页 [查看摘要][在线阅读][下载 474K]
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  • 考虑UFLS响应的大规模风电并网系统频率特性分析

    马耀东;刘军福;刘磐龙;雍少华;陈金;刘财华;周霞;刘懿诗;

    大规模风电并网系统在受到大功率缺额扰动后,电网会出现频率骤降,而低频减载(Under Frequency Load Shedding, UFLS)控制是防止频率失稳的有效手段。首先,基于含UFLS的改进系统频率响应模型(System Frequency Model, SFR),研究了新型电力系统受到大功率扰动下的频率特征,基于经典频率响应模型建立改进的系统频率响应模型,考虑火电、风电联合调频控制策略,并引入UFLS频率控制;然后,根据所建立的系统频率响应模型对大规模风电并网系统参数进行整定,并建立多资源参与调频下的大规模风电并网系统频率特征表达式;最后,通过Matlab/Simulink仿真平台,验证UFLS控制策略参与调频的可行性及UFLS控制参数对频率调制效果的影响。

    2023年10期 v.41;No.302 1352-1359页 [查看摘要][在线阅读][下载 348K]
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  • 虚拟聚合下多微电网功率交互提升配电系统灵活性研究

    孙可;杨翾;徐祥海;卫炜;张禄亮;陈佳佳;

    可再生能源大规模并网加剧了配电网的波动性与不确定性,致使电网调节灵活性不足。文章提出了一种基于虚拟聚合的多微电网功率交互提升配电系统运行灵活性的方法。该方法首先考虑负荷特性和配电网拓扑结构,提出了基于电气相关强度(Electrical Correlation Strength, ECS)的微电网虚拟聚合方法,将一个配电网虚拟聚合为微电网群,每个微电网都可以作为一个虚拟微电网进行功率的交互,通过对每个虚拟微电网的单独控制与多个虚拟微电网的功率交互,实现对整个配电网的能量管理与灵活性提升;然后,以最大限度地减小配电网的功率损耗和运行成本为目标,构建虚拟聚合下多微电网功率交互提升系统运行灵活性的多目标优化模型;最后,鉴于该模型是一个非线性复杂约束优化问题,对提出多目标进化捕食策略进行求解,并在IEEE-33节点系统对所提出的优化模型进行了测试,仿真结果表明,文章所提的方法在自平衡度、净负荷特征方面,提升了配电网的灵活性。

    2023年10期 v.41;No.302 1360-1367页 [查看摘要][在线阅读][下载 367K]
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  • 基于模糊综合评判的风电并网系统电能质量研究

    赵玉林;周航;王余阳;李蓝青;魏聪;王子博;庄锁;

    随着大规模风电并网和用户对电能质量要求的提高,现有评估方法并不能很好地应用于风电并网系统。文章首先提出一种基于模糊综合评判的风电并网系统电能质量评估方法,该方法在分析风力发电并网运行特点及风电并网后引起的电能质量问题的基础上,提出风电并网系统电能质量的评价指标;然后使用层次分析法和熵权法组合求取综合权重,使用模糊综合评判对风电并网系统电能质量进行量化评估;最后对所提的评价方法进行实例验证。结果表明,该方法合理有效,对提升风电并网系统电能质量具有一定指导意义和参考价值。

    2023年10期 v.41;No.302 1368-1375页 [查看摘要][在线阅读][下载 294K]
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  • 基于数字孪生的多能源送端系统能量耦合协同优化控制

    陈远东;孟辉;张海龙;史文江;张超;汪振宇;阎乃臣;顾大可;

    针对多能源送端系统中电、热、气传输时间尺度不同所导致的能量流一体化传输控制难度增加的问题,文章通过研究多能源送端系统各能量流传输特性,根据不同能量流传输时间尺度的差异,提出了一种基于数字孪生的多能源送端电网多时间尺度协同优化控制方法。首先,根据送端系统中各能量流不同传输时间尺度,建立不同能量流传输动态模型;其次,结合数字孪生模型架构,建立多能源送端系统数字孪生控制架构模型;再次,分析多能源系统能量流信息耦合特性,建立了基于数字孪生的多能源控制模型;最后,以我国东北某多能源送端系统进行仿真,结果表明,所提控制方法能够实现多能源系统中信息的快速感知、传输、控制,进而提高送端系统输出功率的稳定性。

    2023年10期 v.41;No.302 1376-1382页 [查看摘要][在线阅读][下载 358K]
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  • 考虑新能源集群接入的送端电网电压频率控制优化模型

    贾宏刚;邰克强;王喆;严欢;陈晨;赵伯铉;

    随着大规模新能源发电资源集群接入电网,送端电网受到新能源出力波动、输电线路故障、发电机组投切等大扰动所造成的电网电压、频率波动问题愈加严重。为此,文章提出一种考虑新能源集群接入的交直流送端电网电压、频率控制优化模型。首先,深入研究西北地区送端电网发生故障后的电压、频率变化特性,分别从送端电网频率响应、暂态电压稳定裕度、暂态电压恢复速率指标3个方面对含大规模新能源发电集群接入的送端电网运行特性进行研究;然后,以交直流送端电网的总调节控制成本最优为目标,并考虑送端电网潮流、暂态电压和频率等约束条件,建立交直流送端电网电压、频率控制优化模型,并采用改进差分进化算法进行求解;最后,选取西北某地区电网数据,搭建仿真模型验证该方法的有效性。

    2023年10期 v.41;No.302 1383-1390页 [查看摘要][在线阅读][下载 347K]
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  • 基于合作博弈的光伏产销者分布式储能容量优化配置

    赵瑞锋;郑文杰;余志文;李世明;曾梦迪;杨挺;

    针对光伏产销者侧分布式储能独立配置和使用时资源利用率不高问题,提出了一种基于共享模式的光伏产销者分布式储能两阶段容量优化配置方法。首先,在阐述光伏产销者社区内部分布式储能共享框架的基础上,以光伏产销者社区年用电综合费用最小为目标,优化社区分布式储能总容量;其次,在分布式储能总容量的约束下,计及分布式储能共享过程中的功率损耗,以社区内各光伏产销者年用电节省收益最大为目标,通过合作博弈的方法优化各分布式储能的容量;再次,考虑储能共享过程中的功率损耗影响,基于改进Shapley值法对合作博弈下的年用电节省收益进行分配;最后,通过算例仿真验证所提方法的有效性。

    2023年10期 v.41;No.302 1391-1400页 [查看摘要][在线阅读][下载 437K]
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  • 基于规划算法的并联制氢装置效率优化控制方法

    贺明智;陈茂林;孟鑫;

    文章提出了一种并联制氢装置的效率优化控制方法。首先建立了制氢装置的效率模型;然后通过构建多并联制氢装置的效率优化目标函数和约束条件,采用混合整数线性规划算法优化不同并联制氢装置最优功率分配值,实现最大效率运行;最后通过MATLAB仿真验证该方法的有效性和可行性。结果表明,与分级投切、功率均分方式下的运行效率相比,所提效率优化控制方法可有效提高波动功率下并联系统的运行效率。

    2023年10期 v.41;No.302 1401-1407页 [查看摘要][在线阅读][下载 520K]
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  • 基于深度强化学习的微电网内多侧储能协同调度方法

    谢旭;张哲;喻乐;刘秉祺;李彦宾;陈曦;张庭祥;

    储能系统在缓解新能源发电的间歇性和波动性方面具有良好的调节能力,对其制定有针对性的调度策略,可以有效提高电网系统的安全稳定和经济运行水平。文章提出了一种基于强化学习的决策框架,以增强储能系统的价值积累。利用Q学习为发电侧储能与电网侧储能之间的调度制定了一种策略,在降低储能系统运行成本的同时,根据当地的边际价格进行能源套利。将文章所提方法产生的调度性能与其他调度策略进行对比可知,Q学习调度策略能够获得最高的收入和最低的成本,验证了所提出的方法能够显著提高配电网运行的经济性。

    2023年10期 v.41;No.302 1408-1413页 [查看摘要][在线阅读][下载 305K]
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  • 考虑典型电能替代的配电网新能源接纳能力研究

    张强;王超;李欣蔚;王雪杰;钱小毅;叶鹏;

    随着配电网中的可再生能源渗透率快速增加和电能替代战略的实施,配电网的运行和控制面临更严峻的挑战,配电网的新能源接纳能力成为关键。文章提出了一种考虑典型电能替代的配电网新能源接纳能力分析方法。该方法在配电网接纳能力分析时,将常规负荷与电采暖负荷、电动汽车充电站和储能3种典型电能替代负荷进行综合考虑,建立了考虑典型电能替代负荷的配电网综合负荷等值模型。基于随机规划方法,建立了考虑典型电能替代负荷的配电网新能源接纳能力分析的随机优化模型,采用线性递减粒子群解算策略进行求解。采用IEEE-14节点算例进行了计算分析,仿真结果表明,文章所提出的方法在考虑典型电能替代的配电网新能源接纳能力分析时具有较好的适用性。

    2023年10期 v.41;No.302 1414-1420页 [查看摘要][在线阅读][下载 279K]
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