动力工程学报

Select

特约主编寄语

李政

2022, 42(11): 0-0.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

Select

综述

灵活智能燃煤发电技术及评价体系

刘吉臻, 李云鸷, 宋子秋, 房方, 牛玉广, 曾德良

2022, 42(11): 993-1004. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.11.001

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

灵活智能燃煤发电是助力我国实现"双碳"目标,构建清洁低碳、安全高效能源体系的重要发展方向。从工程视角出发,系统阐述灵活智能燃煤发电基础理论与关键技术,并指出发展要点。首先,定义灵活智能燃煤发电的概念,梳理其主要特征及技术领域;然后,从智能化建模方法、智能多维调控理论、灵活智能燃烧技术各个方面进行论述;在此基础上,从机炉性能、设备健康程度、低碳环保、可持续发展等角度给出了灵活智能燃煤发电技术的评价体系;最后, 总结灵活智能燃煤发电对我国电力行业发展的重要意义,并指出未来应重点关注存量机组改造,研发新一代超净超灵活燃煤发电技术,并协同清洁能源大基地建设。

Select

综述

碳中和目标下循环流化床锅炉技术的展望

吕俊复, 周托, 张扬, 吴玉新, 黄中, 张海, 张缦, 岳光溪

2022, 42(11): 1005-1012. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.11.002

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

根据循环流化床(CFB)燃烧技术的特点,分析了面向碳中和的CFB发展方向,并介绍了清华大学的相关研究进展。CFB主循环回路中存有大量高温循环物料,这一特点使得CFB锅炉可实现零出力热备用的深度调峰,若通过循环干预、强化燃烧和炉内储热,可以提高变负荷速率;颗粒粒径对气固两相反应有重要影响,通过改变床料颗粒的粒径能够调控燃烧反应过程,从而降低炉内NO_x生成量,因此CFB锅炉在实现灵活性条件下的超低排放上具有优势;新型电力系统对小容量高参数机组有重大需求,开发小型亚临界甚至超临界CFB锅炉很有意义;生物质锅炉高温受热面沾污腐蚀限制了蒸汽参数的提高,利用CFB的物料循环能够解决这一技术瓶颈,开发高蒸汽参数生物质直燃锅炉可提高纯燃生物质发电项目的供电效率和经济性;利用CFB燃料适应性的优势,可在CFB锅炉中混烧生物质、污泥和工业可燃废弃物等低碳燃料,具有显著的效益;为进一步提高CFB机组的灵活性、环保型和经济性,新型的粉煤CFB燃烧技术前景较好。

Select

综述

碳中和背景下煤电转型关键技术研究与展望

孙月巧, 郑宏飞, 孔慧

2022, 42(11): 1013-1023. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.11.003

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对目前煤电高碳排放现状,结合煤电清洁、灵活、低碳、智能化发展的转型思路,从高效灵活性改造等5大维度探究煤电转型典型技术。选择6项典型低碳技术计算2030—2060年碳减排潜力,并以技术减排成本、碳减排潜力、普及率、洁净贡献程度、应用前景和成熟度作为遴选标准综合研判典型技术的发展趋势,为"双碳"目标下煤电转型路径研究提供一定参考。结果表明:短期内适合持续推进机组灵活调峰、节能提效改造,应用高效发电技术;中长期时间段内高效发电技术为煤电减排主力军,燃料替代技术应用规模逐渐扩大并与CO₂捕集、利用与封存(CCUS)相辅相成,从而实现机组近零排放。

Select

技术经济分析

氢-水逆向运输系统工程的方案设计及可行性分析

麻林巍, 韩储银, 李卓然, 李政, 倪维斗

2022, 42(11): 1024-1032. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.11.004

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为解决我国能源和水资源逆向分布的问题,提出了跨区域氢-水逆向运输系统工程构想:将东部丰富的水资源运往西部,利用西部丰富的可再生电力来生产"绿氢",再供给东部。为评估该工程的可行性,依据"方案设计和物理建模→单主体运营模式经济性建模→多主体运营模式分析"的思路开展研究。结果表明:该工程的能量和物质效率分别为44.25%和93.563 2%;单主体运营模式下,工程净现值为-701.35亿元,政府需提供大额资金补贴;多主体运营模式下,若采取"基础设施主体+双区域主体"模式,政府可提供资金补贴或提高氢价,若采取专业化分工模式,政府可采取"财政调拨+补贴"或引导水销往高水价行业;综合考虑经济可行性,建议实施专业化分工运营模式。

Select

技术经济分析

燃煤机组调峰运行的碳经济性分析

袁荣胜, 俞聪, 刘明, 严俊杰

2022, 42(11): 1033-1041. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.11.005

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对双碳背景下新能源占比逐渐提高的新型电力系统中燃煤机组调峰运行的碳经济性评估问题,建立了燃煤机组调峰碳经济分析模型,定义了单位发电碳排放率、消纳单位新能源发电碳排放增长率等碳经济性评价指标,研究了不同典型燃煤机组在电力系统中消纳新能源发电的碳经济性。结果表明:燃煤机组深度调峰至30%时,单位发电燃煤和碳排放成本之和增长约12%,但考虑消纳新能源发电带来的减碳效益,电力系统单位发电碳排放成本下降超过75%;在电力系统中新能源发电比例从0.1提升至0.8时,大容量高参数机组消纳单位新能源发电额外碳排放成本增长幅度相比中小容量机组低约30个百分点。

Select

技术经济分析

应用无碳氨的氨煤混燃机组平准化电力成本计算

李晨鹏, 李政, 刘培, 赵广辉

2022, 42(11): 1042-1050. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.11.006

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为评估未来使用可再生能源合成的无碳氨的氨煤混燃机组在实际应用中的技术经济性,建立了无碳氨合成成本计算方法以及煤电机组氨煤混燃平准化电力成本(LCOE)经济模型。基于各环节的投资成本与耗能情况,进行了平准化无碳氨成本的计算。结果表明:在当前可再生发电成本及技术投资情况下,无碳氨成本高于煤化工合成氨成本,且可再生发电成本为无碳氨成本的主要影响因素;考虑碳税情况下,在制氨成本以及碳排放成本不会产生较大改变的近未来范围内,氨煤混燃相较于传统煤电不具备经济优势;无碳氨价格是影响LCOE的主要因素。

Select

技术经济分析

“双碳”目标下新能源发电产业集聚对区域绿色发展的影响研究

潘玲颖, 陈锦奇, 柴博涵

2022, 42(11): 1051-1060. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.11.007

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

基于2007—2018年我国30个地区的面板数据,对各区域的新能源发电产业集聚水平和区域绿色经济效率进行测度,并构建固定效应模型和空间杜宾模型,实证检验新能源发电产业集聚对区域绿色经济效率的影响。结果表明:考察期间我国新能源发电产业集聚水平总体呈上升趋势,且具有明显的区域异质性;新能源发电产业集聚在整体上对区域绿色经济效率表现出显著的正向作用,但作用大小存在区域差异;在考虑空间效应的情况下,新能源发电产业集聚对本地区和邻近地区的绿色经济效率均产生了积极影响,但由于新能源资源和能源消费中心的逆向分布,新能源资源富集区域的新能源发电产业集聚对本地绿色经济的正向作用并未得到充分的发挥。

Select

技术经济分析

基于并行ADMM算法的氢电混合微电网经济调度方法

黄豫, 卓越, 聂金峰, 曹毅, 刘志文

2022, 42(11): 1061-1067. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.11.008

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

考虑到氢燃料电池并入微电网可以提高可再生能源的消纳率,提出了一种氢-电结合的微电网经济调度方法。该方法考虑了可再生分布式电源、氢燃料电池和储能3种分布式电源,以其发电成本之和最低为目标,对可调度分布式电源进行最优功率配置,并结合对数障碍函数法和虚拟智能体,提出了一种具有完全分布式特征的改进交替方向乘子法 (Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM )算法,并且对其在微电网经济调度的应用进行了研究,最后采用某30节点的微电网系统进行案例分析。结果表明:所提算法可以完全分布地实现与集中式ADMM算法同样的优化结果,与集中式ADMM算法相比,所提算法减少了通信负担和计算复杂度。

Select

技术经济分析

基于机队视角的中国民航运输低碳发展情景分析

袁志逸, 彭天铎, 任磊, 欧训民

2022, 42(11): 1068-1076. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.11.009

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为实现2060年民航运输近零排放的目标,通过建立机队视角下的中国民航运输碳排放分析模型,对民航运输低碳转型成本最低路径开展了情景模拟和分析。结果表明:翻新技术、运行管理技术、替代燃料技术和自身能效进步技术综合运用下(综合减排情景)转型成本最低,其CO₂减排成本与仅采用生物质燃料的情景(基准情景)相比减少10.9%,若出现颠覆性技术将使成本进一步下降7.1%;为实现民航运输的低碳发展,短期内需发挥生物质燃料的即用性优势,中长期依靠氢能飞机并与高铁协同配合,同时强化创新性、颠覆性低碳技术研发与应用,助力民航运输深度脱碳。

Select

基础理论及技术研

耦合超临界二氧化碳循环的压缩空气储能冷热电联供系统特性研究

冉鹏, 张森, 王亚瑟, 李政, 赵广辉

2022, 42(11): 1077-1088. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.11.010

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为研究耦合超临界二氧化碳循环的压缩空气储能冷热电联供系统特性,以循环效率、?效率、度电成本及度电综合环境效应指数为指标,对所提出系统进行综合性能分析与参数分析,并将其与传统压缩空气储能系统进行对比。基于遗传算法,构建2个多目标函数组合,对所提出系统展开多目标优化。结果表明:相比传统压缩空气储能系统,所提出系统的循环效率及?效率分别提升12.89%和5.37%,度电成本及度电综合环境效应指数分别降低0.32美分/(kW·h)及2.50;随着低压燃气透平进口压力的升高,循环效率、?效率、度电成本的变化均存在拐点;组合①对应的最优循环效率、?效率及度电成本分别为61.90%、52.77%和6.36美分/(kW·h);组合②对应的最优?效率、度电成本及度电综合环境效应指数分别为52.71%、6.35美分/(kW·h)和84.53。

Select

基础理论及技术研

低碳分布式综合能源系统的能值、经济和环境优化评价

韩俊涛, 韩恺, 王永真, 冶兆年, 刘超凡

2022, 42(11): 1089-1098. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.11.011

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为实现分布式综合能源系统(DIES)内部中低温余热高效利用以及系统可持续性评价,提出基于能值理论、经济和环境的计及余热回收的低碳DIES架构及其可持续评价方法。基于混合整数非线性规划方法,搭建了低碳DIES经济-环境的多目标优化模型,实现了分别以燃气轮机(GT)和固体氧化物燃料电池(SOFC)驱动DIES的容量配置及运行优化。结果表明:在考虑市场氢气碳排放条件下,SOFC驱动DIES方案的年总成本相比GT驱动DIES方案增加79.8%,但CO₂排放量减少43.3%;SOFC方案的能值可持续性指数为0.43,低于GT方案的能值可持续性指数(1.29)。

Select

基础理论及技术研

低碳趋势下的家庭能源保障与管理模式研究

习宴澳明, 江海昊, 黄招彬, 李运泽

2022, 42(11): 1099-1106. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.11.012

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了响应低碳环保的家庭能源需求,提出了一种多能并用、多能联蓄的低碳家庭能源保障与管理新模式,并在传统空调基础上增设了与冷、热储罐相连的前置换热器模块,通过数学建模对系统性能进行仿真分析。结果表明:低碳能量综合保障的方式能大幅降低电网压力; 在相同送风温度的情况下,冷热电协同存储与前置蓄能空调相结合的方式具有更好的制冷(制热)效果。

Select

基础理论及技术研

碳捕集电厂电碳耦合特性建模与分析

王玮, 赵依琴, 曾德良

2022, 42(11): 1107-1113. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.11.013

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为获得碳捕集电厂发电和碳捕集的耦合特性,采用机理建模方法建立了脱碳抽汽流量对机组发电出力的静态特性模型,采用基于数据的辨识方法获得二者的动态模型,同时建立脱碳抽汽流量对再沸器负荷和碳捕集率的静态和动态模型,获得脱碳抽汽流量对发电侧和碳捕集侧的动态响应时间尺度,并给出碳捕集电厂电碳耦合特性及可调度区间的确定方法。结果表明:所研究300 MW机组的碳捕集率可调范围与机组所处汽轮机负荷密切相关,负荷率越高,可调范围越大;为使机组的碳捕集率不低于80%,其汽轮机负荷率不应低于83.3%。

Select

基础理论及技术研

合成气富氧燃烧和NO再燃反应机理评估与发展

范聪, 李鹏飞, 胡帆, 施国栋, 柳朝晖, 郑楚光

2022, 42(11): 1114-1122. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.11.014

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了得到适用于富氧燃烧(高浓度CO₂)和烟气再循环(NO再燃)条件下合成气燃烧的简化机理,基于自主实验结果(558数据点)和大量文献数据(628数据点),对16种合成气详细反应机理在点火延迟时间、层流火焰速度和组分浓度三方面进行了定量评估。评估与发展所得综合最优机理Davis-PG-mod为146组分-809反应详细反应机理,同时适用于富氧和空气氛围。通过进一步系统简化得到16组分-12反应简化机理。结果表明:在空气和富氧气氛下,简化机理相对于详细机理误差均小于10%,且相较于详细机理实现了约37倍计算加速。

Select

基础理论及技术研

带吸收剂存储的火电机组碳捕集系统预测控制

邱若菡, 席涵, 吴啸

2022, 42(11): 1123-1130. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.11.015

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

结合系统特性和运行目标,为带吸收剂存储的火电机组碳捕集系统设计有效控制系统是实现灵活性支撑功能的关键。在深入分析带溶剂存储的碳捕集系统动态特性的基础上,提出基于吸收-解吸过程独立设计和基于系统整体设计的2种控制方法,利用贫液质量流量和富液质量流量分别控制碳捕集率和再沸器温度,考虑到预测模型中烟气和抽汽对系统性能的影响,引入前馈作用,实现对扰动的及时补偿。结果表明:所提2种控制方法可以实现碳捕集率的快速调节并有效抑制烟气与抽汽的扰动影响,控制性能优于常规控制方法。

Select

基础理论及技术研

生物质锅炉辅助聚光光伏光热的低碳供热系统建模与优化研究

赵洋, 岳涵, 张泳, 张衡, 陈海平, 高丹

2022, 42(11): 1131-1137. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.11.016

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对双碳目标下未来供暖系统低碳化转型趋势,设计了一套耦合太阳能聚光光伏光热技术、生物质锅炉和地源热泵的低碳供热系统。使用TRNSYS软件搭建供热系统模型,以天津市某宿舍为研究对象,按照天津市典型年气象参数,采用NSGA-II算法对系统配置与运行参数进行多目标优化。结果表明:在蓄热水箱容积为9.9m³,地埋管孔数为8,蓄热水箱出口水直接供热温度为44.1℃,仅靠生物质锅炉补热的蓄热水箱出口水温为15.3℃条件下系统运行效果最优;优化后供热系统的聚光光伏光热系统太阳能转化总效率基本在70%以上,结合地埋管可实现对太阳能的高效转化和有效消纳;热泵系统性能系数高,可有效利用低温热源进一步实现高效供热。

Select

基础理论及技术研

风电调频能力的潜力分析

唐坚, 唐庆宏, 姚禹歌, 苏剑涛, 路新江, 肖逸雄, 吴玉新

2022, 42(11): 1138-1145. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.11.017

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

随着风电并网装机容量的增加,充分挖掘风电调频潜力对提高电网稳定性和电网吸纳风电能力至关重要。通过分析134台风电机组的风电场运行数据,从短时间能量释放的角度,在风电火电协同场景下开展风电调频能力的分析。结果表明:火电调频具有0~30s能量释放不及时的缺点,燃料投入的可控使其具有持续调频的优点;风电调频能量随输出功率和机组投运台数的增加而增加,风电调频具有0~30s快速响应的特点;风电0~30s调频能量释放潜力涵盖了电力系统小幅频率波动和大频差扰动调节时间尺度,能够弥补火电0~30s能量释放不及时的缺点,降低大频差扰动频率下降幅度;风电火电协同运行场景下,风电调频能量随供电率的增加而增加,其0~30s调频能量大于火电,协调运行可优势互补,具有较大的调频潜力。

Select

基础理论及技术研

基于替代燃料的燃料电池内燃机混合动力系统方案探讨与性能浅析

李成杰, 王紫璇, 李博, 马松松, 郭发福, 刘禾, 秦江

2022, 42(11): 1146-1153. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.11.018

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

通过平衡燃料电池和内燃机的优劣势,构建了由燃料电池和内燃机组成的基于替代燃料(氢气、天然气、甲醇、液氨)的混合动力系统,分析了不同系统的发电性能,评估了其技术实现难易程度。结果表明:质子交换膜燃料电池内燃机混合动力系统中,当质子交换膜燃料电池和内燃机燃料流量相同时,该工况下系统的发电效率可达到40%以上;以甲烷为燃料的固体氧化物燃料电池内燃机混合动力系统的发电效率最高,达到了62.24%,以液氨为燃料的固体氧化物燃料电池燃料消耗率最低,为313.04 g/(kW·h)。

Select

基础理论及技术研

天然气用印刷电路板换热器多孔介质模型研究

陈望男, 许子瑞, 马文贺, 林军, 邓全文, 王雪超, 马挺

2022, 42(11): 1154-1160. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.11.019

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为探究天然气用印刷电路板换热器的流动不均匀性,建立了印刷电路板换热器多孔介质模型,并分析了该模型用于天然气流动特性预测的可行性。首先根据单通道的流动特性获得多孔介质模型参数,然后使用该模型对大尺度的印刷电路板换热器流场特性进行计算。结果表明:在层流(雷诺数Re≤1 200)范围内,多孔介质模型能很好地预测实际模型的压力场和流动不均匀性,误差基本在5%以内;当Re=10 000和通道数n=8时,增大通道长度有利于提高多孔介质模型预测实际模型的精度。

Select

基础理论及技术研

降低大功率煤电汽轮机宽低负荷调峰运行热耗的关键技术

黄庆华, 严卫春, 阳虹, 彭泽瑛

2022, 42(11): 1161-1166. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.11.020

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对以额定工况为设计基准点的大功率燃煤发电汽轮机在宽低负荷调峰工况下运行时发电热耗高的问题,基于其运行特性提出了降低汽轮机宽低负荷调峰运行热耗的3项技术:减少汽轮机的通流能力设计裕量、优化设计宽低负荷运行的配汽模式及采用冷端凝汽器变背压控制方式。结果表明:某超超临界汽轮机采用3项技术后,在30%~50%宽低负荷工况下,机组热耗得益达到5.28%~8.16%;建议建立并采用宽低负荷调峰运行性能评价新规范,以提升燃煤机组调峰发电的经济性。

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

过刊目录