动力工程学报

过刊目录

  • 全选
    |
  • 特约主编寄语
    严俊杰, 刘明
    2023, 43(2): 0-0.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    • 先进智能控制
  • 先进智能控制
    超超临界二次再热尾部三烟道锅炉汽温动态特性及协同优化控制
    叶青, 王朝阳, 易广宙, 马召召, 刘明, 严俊杰
    2023, 43(2): 117-125,184. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.02.001
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为提高660 MW超(超)临界二次再热尾部三烟道锅炉在变负荷过程中蒸汽温度的控制精度,保障锅炉瞬态运行安全,建立了锅炉动态模型,研究获得了尾部烟气挡板开度变化后锅炉主、再热蒸汽温度的动态特性,据此提出了主、再热蒸汽温度协同的挡板调温控制策略,并将其与锅炉动态模型耦合。然后研究了锅炉在50%~100%锅炉最大连续蒸发量(BMCR)范围内变负荷时,分别采用原始控制逻辑及考虑主、再热蒸汽温度协同控制逻辑后蒸汽温度的变化规律。结果表明:采用主、再热蒸汽温度协同控制逻辑后,控制精度明显改善,变负荷瞬态过程中的蒸汽温度波动幅度降低;升、降负荷过程中蒸汽温度累积偏差最大分别降低了40.9%和15.7%。
  • 先进智能控制
    提升风电调频性能的源储协同控制策略
    姚路锦, 王玮, 蔡玮, 刘吉臻
    2023, 43(2): 126-135,193. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.02.002
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了提升风电调频性能,提出一种基于自适应模型预测的源储协同控制策略来灵活调整各调频单元出力。以频率变化率作为出力转换特征,构建了风电场调频模型和电池储能系统自适应一次调频控制策略;以电网频率控制效果和风电调频性能最优为目标设计了源储协同一次调频策略,并基于阶跃型和连续型负荷扰动分别提出对应的调频评价指标。结果表明:所提策略在不同扰动工况下调频效果均明显提升,其中连续型负荷扰动工况下风电场调频出力提升了69.67%。
  • 先进智能控制
    面向大规模新能源消纳的火电机组平行控制
    弓林娟, 王文毓, 高耀岿, 王林, 高林, 侯国莲
    2023, 43(2): 136-142. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.02.003
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为保证电力系统大规模新能源消纳过程的安全、经济和环保性能,进一步提高电厂智能化水平,基于数字孪生和平行智能理论,构建了火电机组平行控制系统。首先,基于典型火电机组类型,融合动态特性建模和智能控制等关键技术建立人工控制系统,并依托人工控制系统进行计算实验和统计评估,选取最优动态特性模型及控制方法用于实际物理发电过程的智能运行指导,以便系统性能寻优;然后,通过人工控制系统与实际系统的平行执行和反馈校正,提升火电机组的灵活、智能调节能力。结果表明:基于所设计的平行控制框架,机组在30%~100%宽负荷运行工况下,平均建模误差小于0.5%,且负荷调节过程中最大偏差小于额定值的1%,运行灵活性显著。
  • 先进智能控制
    基于煤质在线检测的燃烧优化及自适应协调控制研究
    王文毓, 弓林娟, 王林, 高耀岿, 赵章明, 高林, 谢贝贝, 唐勇峰
    2023, 43(2): 143-150. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.02.004
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了提高燃煤机组对煤质变化的自适应能力,通过结合激光诱导击穿光谱技术和软测量模型,开发入炉煤质在线分析系统,并基于煤质数据,提出了含氧量、二次风及燃尽风优化控制策略;并提出以入炉煤质为输入热值的依据,辅以模糊控制、多象限区间划分等先进控制算法的协调控制方法,实现某1 000 MW机组汽温、汽压及变负荷速率的精准调控。结果表明:燃烧优化控制投入后,机组NOx质量浓度降低,各主要输出更加平稳;协调控制投入后,在550~900 MW区间内,稳态运行最大压力偏差基本维持在0.13 MPa左右,各主要参数稳定、无摆动现象;在变负荷运行模式下,主汽压力在升降负荷过程中的最大压力偏差基本维持在0.5 MPa左右,过热度波动约为6 K,水冷壁无超温现象,运行效果良好。
    • 深度调峰与节能
  • 深度调峰与节能
    燃煤机组烟气水分回收系统设计与运行最优化
    贾晨辉, 刘培, 李政
    2023, 43(2): 151-157,213. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.02.005
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    采用陶瓷复合膜冷凝器进行燃煤机组烟气水分回收时会存在燃煤机组发电负荷波动范围大的问题,为此提出一种基于情景的设计-运行两阶段最优化方案,通过考虑机组负荷波动特征,生成一组带有概率的情景,以整个寿命周期内总投资和运行成本最低为目标函数,获得最优的陶瓷复合膜冷凝器的设计和运行方案。最后,以某330 MW燃煤机组为案例进行计算。结果表明:与仅基于额定负荷优化的参考方案相比,基于情景的设计-运行两阶段最优化方案可使膜面积减小3%,总成本节省8%,其中投资成本降低3%,运维成本降低12%。
  • 深度调峰与节能
    燃煤机组变负荷瞬态过程的实时能耗分析
    何宁, 谢天, 尹俊杰, 王文彬, 崔青汝, 赵永亮
    2023, 43(2): 158-164. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.02.006
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    基于燃煤机组稳态工况下的能耗计算方法以及瞬态过程的运行特性,考虑非稳态运行中锅炉蓄热量的变化以及蒸汽热力参数对汽轮机效率的影响,为适应工程应用对该理论模型进行了简化,最终建立了一种更具普适性的能耗分析模型,实现燃煤机组运行全工况下的实时能耗计算。将能耗分析模型应用于某660 MW超超临界燃煤机组,进行了可靠性验证,选取特定的变负荷过程,对比分析了能耗分析模型与热力系统仿真模型的煤耗量计算值。结果表明:实际运行工况下能耗分析模型的煤耗量计算值与实测煤耗量变化趋势相符;2种模型的标准煤耗率最大偏差在1%以内。
  • 深度调峰与节能
    配置吸收式热泵的余压梯级利用供热系统优化设计
    周家辉, 邓庚庚, 汪茹康, 徐钢, 刘文毅, 王永旭
    2023, 43(2): 165-173. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.02.007
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对中排抽汽在减温减压过程中㶲损失较大的问题,提出一种余压梯级利用供热系统,使用2台背压式小汽轮机分别回收进入热泵和尖峰加热器前抽汽经减温减压的余能。以耦合吸收式热泵的600 MW热电联产机组为研究对象,使用EBSILON软件建立该供热系统的变工况模型,对其进行能量分析、㶲分析、经济性及敏感度分析。结果表明:在基准供热工况下,新型余压梯级利用供热系统的供电标准煤耗率较案例系统降低10.02 g/(kW·h),热泵和尖峰加热器前2台减温减压器内的㶲损失分别降低了77.77%和78.99%,全生命周期内的净现值有望达到13 924.22万元,动态回收周期为3.27 a;随着机组供电负荷的降低以及热网供、回水温度的增加,新型余压梯级利用供热系统的节能效果提高。
  • 深度调峰与节能
    超低负荷下运行氧量对切圆锅炉燃烧稳定性和NOx排放特性的影响
    马达夫, 刘平元, 张守玉, 何翔, 吴玉新
    2023, 43(2): 174-184. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.02.008
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    采用数值模拟方法,研究了超低负荷、不同运行氧量工况下某300 MW切圆燃烧锅炉炉膛温度、氧量、CO和NOx的分布规律,分析其对燃烧稳定性和NOx排放特性的影响。结果表明:与中、高负荷相比,90 MW和60 MW超低负荷工况下,高运行氧量时假想切圆难以形成,稳燃能力降低,深度空气分级燃烧系统的脱硝效果变差;当辅助风全关后,炉膛整体温度升高,着火距离缩短,假想切圆更易形成,燃尽距离增加,燃烧稳定性提升,截面平均NOx质量浓度分别降低29%和24%;继续减少燃尽风风量使得运行氧量达到3.5%时,燃尽风区温度略有升高,NOx排放量分别继续降低9%和10%;超低负荷下绝大部分NOx为燃料型NOx,初期运行氧量的降低对修正后NOx排放量的降低效果显著。因此,超低负荷下建议减少主燃区的辅助风,保持燃尽风不变,90 MW和60 MW负荷工况下运行氧量推荐值分别为6.5%和8.5%。
  • 深度调峰与节能
    深度调峰背景下的厂级热电负荷分配优化
    汪茹康, 周家辉, 徐钢, 陈宏刚, 王永旭
    2023, 43(2): 185-193. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.02.009
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为解决在调峰辅助服务市场下不同容量的热电联产机组的热电调度问题,建立了多台热电联产机组调峰调度模型,该模型以全厂收益最大为目标函数,使用分段三次Hermite插值法计算燃煤成本,综合考虑机组的热电出力约束条件,使用粒子群算法求解机组之间的热电调度问题。以某热电厂典型日热电负荷为例进行算例分析。结果表明:所建调峰调度模型能显著提升全厂总收益,且全厂总收益随调峰分摊金额的提高而减少;当热负荷增大时全厂总收益也增大,在全厂电负荷约为机组额定容量之和的60%时,全厂总收益达到最大。
    • 热电联产与多能联供
  • 热电联产与多能联供
    考虑高维不确定性的热电联产虚拟电厂优化调度
    元志伟, 于松源, 房方, 刘吉臻
    2023, 43(2): 194-204. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.02.010
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    基于狄利克雷过程混合模型和变分推断算法建立了风电出力-光伏出力-电负荷-热负荷高维数据驱动不确定模糊集,在此基础上提出了考虑高维不确定性的热电联产虚拟电厂(CHP-VPP)两阶段随机鲁棒优化调度策略。两阶段中第1和第2阶段分别以日前和实时市场收益最大为目标函数,考虑各机组运行、功率平衡、市场交易和网络结构等多种约束,开发了加速列与约束生成(AC&CG)算法来对此优化调度问题进行求解。结果表明:所提出的随机鲁棒优化方法实现了CHP-VPP经济性和鲁棒性的均衡;模糊集中不确定边界值与CHP-VPP总收益呈负相关,随着不确定边界值的增大,系统的总收益降低,鲁棒性增加。
  • 热电联产与多能联供
    先进储能型燃煤热电联产系统热力特性及灵活性分析
    李佳佳, 李兴朔, 周国文, 颜培刚, 刘金福, 于达仁
    2023, 43(2): 205-213. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.02.011
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了提高机组灵活性,提出了一种热电联产机组、先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统和热网耦合集成的储能型燃煤热电联产系统。对某350 MW热电联产机组与30 MWAA-CAES系统耦合集成系统的能流特性进行数值研究,分析了独立运行及耦合运行2种模式下系统的能源综合利用水平和调节范围。结果表明:以80%额定供热负荷为例,在同等供热量时,集成系统的能源利用率可提升1.10百分点,最小负荷率降低了11.69百分点,最大发电能力提升22.24 MW(约为额定功率的6.35%),单次循环节煤27.26 t;其他供热工况下结果与此类似,证明该先进储能型燃煤热电联产系统在热电解耦、提高灵活性、清洁供暖、能源利用等方面具有优势。
  • 热电联产与多能联供
    超临界二氧化碳燃煤热电联产系统热力性能及灵活性分析
    陈东旭, 韩中合, 郭董阳, 白亚平, 李鹏
    2023, 43(2): 214-221,236. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.02.012
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为研究超临界二氧化碳(SCO2)燃煤热电联产系统的性能特点,并指出系统性能提升的方向,通过Ebsilon软件建立SCO2燃煤热电联产系统的仿真模型,对系统的热力性能及灵活性进行分析,并研究设计条件变化对系统性能的影响。结果表明:设计工况下,该系统的能量效率和㶲效率分别为89.74%和44.03%;该系统的运行域面积为11.40 m2,相比于传统系统提高了93.55%;当压缩机入口压力选为7.6 MPa时,系统具有较高的㶲效率和较好的灵活性,当压缩机入口压力选为11.2 MPa时,系统具有较高的能量效率和较好的灵活性;在供热分流系数小于1的非设计工况下,降低预冷器出口温度可提高系统的热力性能;在系统灵活性提升方面,优先选择提高系统允许的最大流量。
  • 热电联产与多能联供
    新型小汽机耦合多级蒸汽引射器供热系统及性能分析
    邓庚庚, 周家辉, 周天羽, 徐钢, 刘文毅, 王永旭
    2023, 43(2): 222-230. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.02.013
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    提出一种新型热电联产机组小汽机耦合多级蒸汽引射器供热系统,实现了对供热抽汽的能量梯级利用,以降低热电联产机组直接抽汽供热带来的蒸汽品质浪费以及机组冷端损失。机组一部分供热抽汽通过并联蒸汽引射器系统引射机组排汽,两者混合后对热网水进行两级加热;另一部分蒸汽进入背压小汽机做功后,进入耦合热网换热器加热热网回水,使其达到规定的热网供水温度。以某330 MW热电联产机组为研究对象,通过EBSILON 15.0软件对系统进行精准建模计算,并进行了详细的系统热力性能分析和经济性分析。结果表明:相比案例系统,新系统的整体标煤耗量降低了4.18 t/h,热电联产总效率提升了3.22个百分点,发电煤耗下降15.84 g/(kW·h);新系统的年化新增收益可达570.02万元,具有较好的经济性收益。
    • 灵活性改造与故障诊断
  • 灵活性改造与故障诊断
    锅炉一次风风煤混合物介电性质研究
    高满达, 吴真, 何宁, 王一男, 李庚达, 王文彬, 高兴, 贺旭杰, 钱江波
    2023, 43(2): 231-236. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.02.014
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对风煤介电性质开展理论研究,基于Maxwell-Wagner非均质电介质模型进行积分修正,建立了一种新的非均质电介质复介电常数计算模型。对空气和煤的介电参数进行了实验测量,得到不同温度和煤粉浓度下风煤的复介电常数随电场频率的变化规律。结果表明:风煤复介电常数的实部随温度和煤粉浓度增加而增大,随电场频率提高而减小;复介电常数的虚部随温度和煤粉浓度的增加而增大,随电场频率的提高先增大后减小。
  • 灵活性改造与故障诊断
    基于多图卷积神经网络的主汽温系统故障诊断
    吴铮, 张悦, 董泽
    2023, 43(2): 237-245. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.02.015
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对主汽温系统具有大迟延、大惯性、非线性和时变性的特点,提出了一种基于多图融合-图卷积神经网络的故障诊断方法。建立邻接图和相关性图,将机组历史运行数据扩展为非欧式空间的图数据,引入特征权重和截断参数来约束节点间的相关性,对图信息进行融合。同时,利用邻接矩阵建立各运行数据间的拓扑信息,并通过深度图卷积结构融合邻近节点信息,建立系统数据与运行状态间的映射关系。结果表明:相较于概率神经网络(PNN)、长短期记忆神经网络(LTSM)和最小二乘支持向量机(LSSVM),所提MG-GCN模型的故障诊断准确率分别提升了11%、7%和16%,误检率、漏检率均较低,能够对多种系统故障类型进行准确识别,具有良好的故障诊断性能。
    • 减污降碳
  • 减污降碳
    燃煤电站碳捕集系统的分布式预测控制研究
    伍权, 杨晋宁, 王志勇, 徐冬, 杨阳, 唐子寒, 吴啸
    2023, 43(2): 246-252,274. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.02.016
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    提出一种基于分布式模型预测控制的燃煤电站-碳捕集系统优化控制方法。基于动态矩阵控制原理为燃煤电站和碳捕集系统分别设计了局部预测控制器。最后,在660 MW超临界燃煤机组耦合单乙醇胺化学吸收碳捕集系统模型上,对所提控制方法进行仿真。结果表明:分布式预测控制方法在较高的计算效率下实现了电碳两侧控制效果的全局优化,控制效果明显优于常规分散式预测控制。
  • 减污降碳
    太阳能辅助碳捕集的660MW燃煤电站出力变化研究
    刘骏, 陈衡, 赵淑媛, 李博, 潘佩媛, 徐钢
    2023, 43(2): 253-261. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.02.017
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为研究碳捕集对燃煤机组出力的影响,建立了仿真模型,分析了燃煤机组加装碳捕集装置后的系统性能变化。系统分为常规方案和太阳能辅助方案,常规方案抽取机组中压缸排汽为碳捕集装置供能,太阳能辅助方案采用太阳能完全替代抽汽,以提升燃煤电站性能。以660 MW燃煤机组为研究对象,分析了碳捕集改造对燃煤电站性能的影响,并将太阳能辅助对机组性能的提升作用与常规方案进行了对比。结果表明:与原燃煤机组相比,常规方案下机组最大出力由666.70 MW下降到466.31 MW,供电效率由42.79%下降到30.69%;太阳能辅助方案下,机组出力可以达到604.30~608.06 MW,说明碳捕集会对燃煤电站的最大出力造成较大影响,而利用太阳能辅助碳捕集基本能完全恢复机组的做功能力。
  • 减污降碳
    基于多管多点混合的烟气旁路升温技术优化研究
    卢练响, 杨震力, 张一泽, 马伟伟, 朱义凡, 周昊
    2023, 43(2): 262-268. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.02.018
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为改善火电机组低负荷下温度降低导致脱硝效率下降的情况,以某350 MW超临界机组锅炉主烟道为研究对象,提出多管多点的混合方案,通过数值模拟验证其热混合效果,并将其应用于工业生产中。结果表明:所提方案有效改善了原本单股射流热混合后烟道内纵向温度分布不均的问题,增设主烟道挡板门后,进一步消除因流量分布不均引起的水平温度偏差;3种方案的温度分布不均匀系数从0.502降至0.138,降幅达到72.51%;所提方案可实现高低温烟气混合温度均匀分布;在40%负荷下,优化后的方案可使SCR入口烟气升温26.3 K,有效解决了低负荷下SCR入口烟气温度过低而导致的污染物排放超标问题。
    • 新能源
  • 新能源
    采用不同工质的压缩气体储能系统热力性能对比分析
    李阳海, 梅欣, 徐万兵, 王渊静, 杨涛, 张燕平
    2023, 43(2): 269-274. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.02.019
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    通过完善高、中、低温压缩气体储能系统结构,分别使用空气和CO2 2种工质进行仿真模拟,对使用不同工质的系统循环效率、储能密度和㶲进行分析和对比。结果表明:使用空气工质的高、中温系统循环效率更高,低温系统反之;使用空气工质的系统㶲效率更高;使用CO2工质的系统储能密度更高,系统输入㶲、输出㶲和㶲损失更低。
  • 新能源
    基于S-CO2的强化壳管式蓄热单元传热性能优化
    方明惠, 曹丽华, 丛钰
    2023, 43(2): 275-282. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.02.020
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了了解壳管式蓄热单元的传热性能,提出了一种强化壳管式蓄热单元传热性能的优化方法。对不同的换热流体(HTF)进行优质选择,并基于回归正交试验对相变蓄热单元结构参数进行优化。结果表明:回归方程满足试验的显著性和失拟性检验,验证结果与计算结果的相对误差在1%以内;采用800 ℃、20 MPa的超临界二氧化碳(S-CO2)和管径比为0.666 3的组合形式最优;优化后的蓄热单元获得的最高储热量为2 674.52 kJ,比优化前增加约39.5%,传热速率范围从1.76 kW降到0.007 kW。