- 周佳秀;马晓然;李攀攀;徐桂转;李刚;潘晓慧;焦有宙;贺超;张全国;
玉米秸秆厌氧发酵产氢、产甲烷,联产氢烷是秸秆能源化利用的3种重要的生化转化模式。为了筛选出玉米秸秆高效的生化转化模式,在玉米秸秆基质浓度分别为20,30,40,50,60 g/L的条件下进行了光发酵产氢、厌氧发酵产甲烷和光发酵产氢-厌氧发酵产甲烷两阶段联产氢烷的试验,从热力学火用效率和生态火用效率的角度对玉米秸秆单产或联产氢气和甲烷的性能进行了分析和评价。研究结果表明,光发酵产氢时,底物浓度为40 g/L的累积产氢量和累积收益火用最大,分别为323.67 mL和3.41 kJ,最大热力学火用效率为1.58%。厌氧发酵产甲烷时,底物浓度为60 g/L的累积产甲烷量和累积收益火用最大,分别为1 546.46 mL和57.38 kJ,最大热力学火用效率为31.01%。氢烷联产时,底物浓度为60 g/L的氢气和甲烷联产的累积产甲烷量和累积收益火用最大,分别为1 554..83 mL和60.83 kJ,最大热力学火用效率为22.20%。3种模式相比,玉米秸秆厌氧发酵单产甲烷转化具有最高的火用效率,且热力学火用效率和生态火用效率的评价结果是一致的。
2023年02期 v.41 143-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 472K] [下载次数:272 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 王闻;陈小燕;朱顺妮;张宇;王琼;梁翠谊;亓伟;
文章基于广东省农、林、畜牧业和规模以上工业统计数据,评估了农作物废弃物、林木生长和加工剩余物、畜禽粪便和工业有机废水废渣的能源潜力及其分布特点。研究发现:农作物废弃物的能源潜力为452.6万~1 207.0万t标煤,资源量最高的地区是湛江;林木生长和加工剩余物的能源潜力为545.5万~642.5万t标煤,资源量最高的地区是肇庆;畜禽粪便的能源潜力为313.8万t标煤,资源量最高的地区是茂名;工业有机废水废渣的能源潜力为7.8万~89.8万t标煤,资源量最高的地区是东莞。广东省生物质能若得到全面开发,可提供超过7.2%的全省能源消费量的潜力。
2023年02期 v.41 152-159页 [查看摘要][在线阅读][下载 278K] [下载次数:329 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:3 ] |[阅读次数:0 ] - 耿敬娟;叶鑫浩;季凌雲;李金虎;
生物质中的碱及碱土金属元素对生物质的热转化过程有着重要的影响。文章通过对松木进行酸、碱预处理向生物质结构中引入或脱除有机钠元素。首先利用热重分析实验,研究了不同预处理方式下生物质热解过程的动力学特性;进而,利用固定床反应平台研究了有机钠元素对生物质热解和CO_2辅助气化过程中合成气产量的影响。研究结果表明:有机钠元素在热解过程中会形成BM-Na结构并引起热解过程合成气产量的大幅降低;在CO_2辅助气化过程中,热解过程产生的BM-Na结构可以作为气化反应的活性位点,加速Boudouard反应速率,并导致合成气产量的大幅增加。
2023年02期 v.41 160-167页 [查看摘要][在线阅读][下载 453K] [下载次数:221 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:2 ] |[阅读次数:0 ] - 刘寅;钱倩倩;苗彩云;李冠华;王玉芬;
为了解析碱液预处理对柠条锦鸡儿茎理化结构及酶解的影响,实现柠条锦鸡儿的高值化利用,文章比较了柠条锦鸡儿叶和不同径级茎的可消化性,并分析了NH3·H2O,Ca(OH)2和NaOH预处理对柠条锦鸡儿茎的化学组分、化学基团、结晶度、孔径分布和酶解还原糖得率的影响。研究结果表明:柠条锦鸡儿叶和细茎(直径<0.5 cm)是优良的饲用原料;碱液预处理能够降解柠条锦鸡儿茎中的半纤维素和中性洗涤物,能够断裂木质素与半纤维素间的酯键以及木质素间的醚键;随着化学结构的改变,柠条锦鸡儿茎的致密结构被破坏,孔隙率增大,纤维素结晶区暴露;与对照组相比,NH3·H2O,Ca(OH)2和NaOH预处理后的酶解还原糖得率分别提高了66.68%,17.91%,93.12%。碱液预处理能有效改变柠条锦鸡儿茎的理化结构,提高酶解还原糖得率,是柠条锦鸡儿等荒漠灌木的理想预处理方式。
2023年02期 v.41 168-173页 [查看摘要][在线阅读][下载 265K] [下载次数:160 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:1 ] |[阅读次数:0 ] - 孟艳;李屹;陈来生;杜中平;韩睿;
为资源化利用菊芋秸秆,以菊芋秸秆为底物进行了中温批式厌氧消化实验,通过对比不同浓度HCl和NaOH(0.2~0.8 mol/L)预处理对菊芋秸秆产甲烷潜力的影响,研究了HCl和NaOH预处理在菊芋秸秆厌氧消化中应用的可行性。研究结果表明:HCl处理效果优于NaOH处理,0.4 mol/L HCl处理后菊芋秸秆的产甲烷潜力达到了(229.57±13.77) mL/g,较未经处理的菊芋秸秆提高了71.17%;NaOH和HCl预处理均能够有效打开菊芋秸秆内部结构,其中HCl处理后,半纤维素降解率最大,为17.26%~31.75%,NaOH处理后,木质素降解率最大,为6.87%~16.87%;NaOH处理可以缩短菊芋秸秆的厌氧消化周期(T_(50),T_(80)和T_(90)分别缩短了5~6,9~14,5~11d),但要获得更大的甲烷产量可能需要更高浓度的NaOH进行预处理。综合考虑经济效益和对环境的污染等因素,低浓度的HCl更适于菊芋秸秆厌氧消化的预处理。
2023年02期 v.41 174-179页 [查看摘要][在线阅读][下载 330K] [下载次数:365 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:5 ] |[阅读次数:0 ] - 吴章林;高风胜;冉幕鸿;谢果;江卓成;
聚光光伏电池的高效、稳定和安全运行依赖于有效冷却技术。常规的聚光光伏电池主动冷却技术需消耗部分光伏电池产生的电能,因而间接降低有效电力输出。据此,文章基于热电模块提出一种聚光光伏电池的自冷却概念设计,并通过热电模块的性能测试实验验证了设计可行性。测试表明,单个56 mm×56 mm热电模块在90℃热源加热条件下的最大开路电压为3.6 V,输出功率为0.97 W。此后,针对10 kW系统进行了参数设计,计算结果表明,整个装置的热电模块总开路电压可达212.6 V,供给冷却模块的输出功率可达706.5 W,满足聚光光伏电池散热的能耗需求。
2023年02期 v.41 180-185页 [查看摘要][在线阅读][下载 315K] [下载次数:132 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 苏营;牛一森;王乾;邹良林;邹祖冰;颜子璇;宋记锋;
太阳直射的环日比参量(CSR)反映了直接辐射中的能量分布。CSR为时变量,受气溶胶浓度、成份和阳光穿越大气厚度影响。然而,在太阳热发电的聚光能流计算中,通常将其等效为常数而忽略其时变性,造成误差。文章搭建了CSR测量平台,利用双视野辐照表法对北京地区典型天气的CSR时变特性进行了连续测量。结果显示,晴朗天气下,CSR一天内呈现明显的“浴盆”曲线,太阳高度角较小时,CSR可达0.2~0.4;正午时,太阳高度角最大,CSR可降至0.05~0.2,日内变化数倍,多云天气下短时间内环日比呈现出强烈波动。这说明在太阳热发电站的聚焦能流研究中应当将CSR作为时变量对待。文章进一步揭示出CSR具有季节规律,且与大气质量和太阳直接辐照之间存在一定相关性。
2023年02期 v.41 186-192页 [查看摘要][在线阅读][下载 376K] [下载次数:110 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 李海洋;常泽辉;侯静;张鑫;朱国鹏;
针对传统太阳能苦咸水淡化装置运行过程中水体热容量大、传热距离长的问题,文章提出并设计了新型锥台式降膜蒸发太阳能苦咸水淡化装置,通过倾斜冷凝面以拦截浮升水蒸气,从而缩短了苦咸水液膜蒸发传热距离,减少了蒸发冷凝腔内不凝气体量,实现了封闭环形空间内小特征尺寸传热,通过对比分析冷凝面倾斜角度为70°(装置一)和冷凝面倾斜角度为45°(装置二)两装置产水速率和性能系数(GOR),得到影响该装置性能的关键因素。结果表明,在进水流量为0.30 kg/h时,装置一最大稳态产水速率为0.24 kg/h,比装置二增加了8.33%,其最大蒸发冷凝温差为3.8℃,竖直方向冷凝温度差为1.7℃,性能系数为0.63,该研究为提升小型太阳能苦咸水淡化技术热能利用效率做了有益的探索。
2023年02期 v.41 193-198页 [查看摘要][在线阅读][下载 273K] [下载次数:243 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:2 ] |[阅读次数:0 ] - 高有川;许天福;于涵;袁益龙;
取热不取水井筒闭循环采热工艺是开采地热水低产区、地热尾水回灌难地区地热资源的有效方式。为了研究U型井式闭循环地热系统对中低温砂岩地热资源的可持续开采能力,文章以河北任县已有的地热地质数据和短期供暖数据为基础,使用井-储耦合模拟程序T2WELL对U型井采热能力进行数值分析,探究U型井式闭循环地热系统对该研究区地热供暖的可持续潜力。此外,定量分析了不同关键工程参数对U型井提热能力的影响,以指导设计合理的U型井取热不取水地热开采方案。结果表明:U型井地热开采系统的产流温度和提热功率在同一个供暖季内随时间降低,在连续多个供暖季内也随时间降低,其变化趋势为先快后慢。基于文章模型研究,确定U型井式闭循环地热系统最适合的注采流量、回灌温度、水平井长度分别为60 m3/h,10℃和400 m。
2023年02期 v.41 199-206页 [查看摘要][在线阅读][下载 348K] [下载次数:531 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:4 ] |[阅读次数:0 ] - 丁红岩;闫瑞洋;张浦阳;甘毅;贺正兴;
为了研究海上风电三筒导管架基础在海洋土中的承载性能,文章对其在复合加载模式下的破坏包络线进行了探究,绘制了两种不同长径比三筒导管架基础的三维承载能力包络面,对比了极限工况下两种基础法兰及导管架处的倾斜率。结果表明:一定范围内的竖向荷载提高了基础的水平及弯矩极限承载力;三吸力筒式导管架基础的承载性能要略优于三吸力桩式导管架基础,且两者在不同荷载作用下的承载模式略有不同。总体而言,基础直径较大、筒高较小的三吸力筒导管架基础的承载性能要更强。
2023年02期 v.41 207-214页 [查看摘要][在线阅读][下载 537K] [下载次数:264 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:1 ] |[阅读次数:1 ] - 李登峰;黄细霞;吴恩洁;阮慧;
针对DCGAN网络生成的数据独立同分布无法很好地生成随时间演变自相关特性数据的问题,文章在原有网络上加入处理时序数据有着良好表现的LSTM网络构建新的生成网络和判别网络,得到改进的生成对抗网络L-DCGAN。在利用CNN自适应特征提取能力提高数据质量的同时,利用LSTM融合输出变量与其他输入变量在时间维度上的时序关联性,从而准确追踪数据的时间变化趋势,生成具有时间自相关特性的数据。以风机实际运行数据对模型进行验证,同时利用统计学以及结构相似性指标分别对DCGAN以及本文模型生成数据的真实性和相似性进行评估,评估结果表明,本文模型能够生成更加准确且相关性更高的数据。
2023年02期 v.41 215-220页 [查看摘要][在线阅读][下载 292K] [下载次数:241 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:2 ] |[阅读次数:0 ] - 冯俊恒;刘晓辉;许波峰;扶麟;郭敏;
偏航工况是风力机正常运行中的典型工况,为研究偏航工况下风力机轮毂载荷的特性,文章以某实验型3.0 MW机组为研究对象,通过叶片气动分析和Bladed软件仿真的方法,对不同偏航偏差角下的风力机载荷进行仿真分析,得到了风力机的输出功率及轮毂My和Mz的载荷。研究结果表明:当风力机运行在额定风速以下时,偏航偏差角的存在会降低风力机输出功率;当风力机运行在额定风速以上时,一定范围内的偏航偏差角能维持风力机满功率稳定运行。风力机在不同偏航方向下有不同的载荷表现,相比于负向的偏航偏差角,正向的偏航偏差角会导致更大的风力机轮毂载荷。该研究为大型风力机优化偏航控制及保护提供了参考。
2023年02期 v.41 221-226页 [查看摘要][在线阅读][下载 580K] [下载次数:207 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:2 ] |[阅读次数:0 ] - 王薪媛;蔺红;
随着可再生能源渗透率不断增大,主动配电网的波动性和不确定性问题愈加突出。多类型资源协调优化可以有效提升系统的灵活性,促进可再生能源消纳。针对高渗透率主动配电网的灵活性需求,文章提出了一种综合考虑多类型灵活性资源的主动配电网优化调度方法。该方法从节点灵活性和网络灵活性出发,结合节点灵活性资源的物理特性,对灵活性供给进行量化建模,从而得到系统综合灵活性供给的模型。通过对网络灵活性资源智能软开关的实现原理、控制模式和运行特性的分析,建立了联合储能的智能软开关的运行模型。在此基础上,提出了灵活性充裕率和传输充裕率两个灵活性评估指标,并将灵活性效益纳入优化目标,构建了计及经济性、节点灵活性和网络灵活性的多目标优化调度模型。最后,采用内嵌潮流计算的多目标粒子群算法对所提的模型进行求解,以改进的IEEE33节点系统为例验证了所提方法的有效性。
2023年02期 v.41 227-235页 [查看摘要][在线阅读][下载 486K] [下载次数:680 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:4 ] |[阅读次数:0 ] - 徐楠;赵子豪;张丹阳;周波;王永利;聂婧;宋妍;
可再生能源大规模并网,使配电系统及各类负荷运行稳定性降低。文章研究了可再生能源发电的不确定性综合能源系统(Integrated Energy System,IES)优化调度问题。首先,构建考虑风光不确定性的综合能源模型,采用不确定区间表达风机和光伏出力的不确定性;其次,利用鲁棒转换,可以将相关不确定性的问题转变成确定性多目标的优化问题进行求解;然后,以经济性与环境性为目标建立能源平衡与供应约束,并采用粒子群算法进行求解;最后,以某地园区的数据为基础进行仿真验证,证明了所提规划方法能够充分的考虑到风光不确定性,极大地提高系统的经济性,同时有效降低系统的碳排量,具有一定合理性和实用性。
2023年02期 v.41 236-242页 [查看摘要][在线阅读][下载 379K] [下载次数:1223 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:20 ] |[阅读次数:0 ] - 阳同光;杨轩园;
模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converters,MMC)具有维护方便,易扩容等优点,在柔性直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)、电网谐波治理等领域得到广泛应用。但其子模块中的分散电容,在实际使用中会产生谐波环流,影响了模块电容电压波动,降低换流器的安全裕度和经济性。文章首先介绍了MMC组成结构;然后通过建立桥臂瞬时功率方程,分析环流产生机理,并得出桥臂环流中存在二次谐波分量的结论,通过控制直流侧电压与桥臂等效输出电压之间的差值,调节环流中的谐波分量,进而将现阶段国内、外环流抑制方法分为间接环流抑制方法与直接环流抑制方法,并对环流的利用也做了相关阐述。最后对环流抑制存在的问题进行总结与展望。
2023年02期 v.41 243-253页 [查看摘要][在线阅读][下载 500K] [下载次数:364 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:1 ] |[阅读次数:0 ] - 李继成;段宝仓;陈琦;孟威;刘源涛;田丰;张海波;闫佳佳;
针对水电厂运行和生产过程中存在安全隐患等问题,为了实现水电厂水电设备安全生产的动态监督,文章提出了基于区块链的水电设备故障风险动态计算模型。首先,结合区块链的可信数据交换技术,构建了水电厂水电设备故障风险数据传输、交换与存储的架构体系;其次,采用自适应混沌粒子群算法对径向基神经网络参数进行优化,建立水电设备故障风险数据预测计算模型;再次,使用Jaccard距离对预测结果进行校正,构建计算误差反馈模型,并在此基础上,提出水电厂水电设备故障风险动态计算模型;最后,通过算例仿真验证文章所提水电厂水电设备故障风险动态计算模型的可行性和优越性。
2023年02期 v.41 254-260页 [查看摘要][在线阅读][下载 367K] [下载次数:116 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:1 ] |[阅读次数:0 ] - 金红洋;申永山;滕云;张铁岩;王泽镝;
为促进碳减排,提高多能源系统运行的经济性、灵活性和环保性,充分发挥多种能源协调优势,文章提出考虑碳减排的多能源系统网格化优化调度方法。首先,研究计及电力系统、热力系统和天然气系统相互耦合的多能源系统能量平衡模型,在此基础上,为应对可再生能源不确定性,缓解能量调节所引起的能源网络阻塞,以能量输运支路传输的阻塞风险作为网格划分指标,采用最小图分割算法,对多能源系统网络进行网格划分;然后,考虑多能源系统内部各个网格自治特性以及不同网格之间的协调特性,以多能源系统对外调节成本、网格化多能源系统运行成本和多能源系统碳交易成本为目标,提出多能源系统优化调度模型;最后,进行仿真算例分析,结果表明,文中提出的多能源系统网格化优化调度方法能够有效提高多能源系统能量平衡的经济性和低碳运行能力。
2023年02期 v.41 261-267页 [查看摘要][在线阅读][下载 514K] [下载次数:433 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:16 ] |[阅读次数:0 ] - 樊晓伟;王瑞妙;朱小军;姚龙;周兴华;张晓;
风电、光伏等分布式电源出力和用电负荷具有明显的时序特性,常用的恒定功率模型无法准确体现这一特点。文章构建了风力、光伏发电出力概率模型,应用蒙特卡洛方法对其发电出力和常规用电负荷进行模拟仿真,生成大量场景;采用改进K中心点聚类算法对仿真场景进行缩减,构建典型风光荷联合时序场景集;从各典型场景发生概率出发,以光伏、风力电站投资回报率最大和配电网各节点电压偏差最小为目标,采用改进多目标遗传算法求解光伏、风力电站最优安装位置和容量。最后,以IEEE 33配电系统进行算例分析,验证了所提方法的有效性。
2023年02期 v.41 268-276页 [查看摘要][在线阅读][下载 441K] [下载次数:466 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:4 ] |[阅读次数:0 ] - 谢永胜;周专;魏春霞;常喜强;张锋;
灵活性是电力系统在所有时期响应供需变化并平衡它们的能力。文章模拟了一种安全约束的机组组合(UC)结构,以便在面对风的不确定性和组件突发事件时协调供应方和需求方的运行。仿真结果表明,需求响应实施在发电侧和需求侧调度方面实现了类似的灵活性水平,传统机组可以以较低的成本访问。利用电力期望(ELNS)指数测量所述的系统可靠性。短距离消费者(SR)的网络成本降低了8%,可靠性提高了88%。SR/LR(长距离消费者)的运营成本降低了15%,负载削减值降低了90%。旨在通过规划发电机组和响应式消费者来提供必要的灵活性。最后,该模型在面对突发事件和风力发电渗透时优化了实时(RT)价格。
2023年02期 v.41 277-284页 [查看摘要][在线阅读][下载 343K] [下载次数:475 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:2 ] |[阅读次数:0 ] 下载本期数据