集成电制热熔盐储热的燃煤发电系统热力性能研究

随着我国能源发展方向的转变,可再生能源的开发利用变得越来越重要,以新能源为主体的新型电力系统对燃煤电厂的灵活性提出了更高的要求。本文构建了三种集成电制热熔盐储热的燃煤发电系统,结合600 MW亚临界机组案例开展了不同熔盐储热系统的热力性能分析。研究结果表明,储热过程中电加热器的?损失达44.30%,在耦合系统储放热循环中?损失占比最大;在不同的分流比下,储热系统的最大释热功率为329.18 MW,此时熔盐储罐释热时长为1.9 h;利用熔盐–水换热器承担部分锅炉热负荷或加热给水可提高系统热力性能,系统的等效往返效率(电–热–电)最高为49.36%。     

利用相变储热提升电力系统可再生能源消纳

由于波动性和间歇性,可再生能源的大规模引入对电力系统灵活性提出了更高要求。然而目前以"以热定电"模式运行的热电联产厂在供热期的调节能力低,限制了电力系统灵活性,导致可再生能源消纳困难。本文针对一个含有风电厂的电-热综合能源系统,研究了一种应用相变储热装置提升热电联产系统灵活性的方法。基于(?)耗散热阻理论,将其热力子系统构建为热阻网络模型,进而将电-热综合能源系统构建为整体能量流模型,并依此对系统的调度策略进行了优化。结果显示:引入储热装置实现了用户热负荷与热电厂热出力的解耦,提高了系统灵活性;当热电联产机组的热电比保持恒定时,储热装置在日间(风电资源缺乏)时储热、在夜间(风电资源丰富)时放热,可使系统风电消纳达到最大。     

地下跨季节复合储热系统热扩散机理研究

本文将地埋管储热和水箱储热相耦合,组合成了新型地下跨季节复合储热系统,结合实验研究和数值计算的方法开展了热扩散机理与储/释热特性的研究。结果表明,储热阶段,地埋管储热起到"热屏"作用,抑制了水箱储热模式的热量向外围扩散;释热阶段,水箱储热有效回收了地埋管储热释放到土壤中的热量,增大了释热量。并结合热储存率和利用率定量分析了热量扩散程度,复合储热模式的热储存率和利用率均高于传统水箱储热模式和地埋管储热模式,热量得到了更高效的储存和再利用,其中复合储热模式效率为67.29%,水箱储热模式和地埋管储热模式分别为36.6%和26.79%。在一个周期结束后,复合储热体温度分布更加均匀,且储热体整体温位水平较高。     

基于观测器的模型不确定的耦合时空混沌H∞跟踪控制

考虑子系统的时空耦合作用及模型的不确定性 ,实现模型不确定的耦合时空混沌的跟踪控制非常困难 .然而耦合时空混沌的每个子系统用一系列模糊逻辑模型逼近 ,同时考虑子系统状态的不可测性 ,采用模糊观测器来估计子系统的状态 .由于混沌模型的很多参数和动态特性很难准确地确定即模型具有不确定性 ,因此在用模糊模型逼近的同时定会产生建模误差 .基于模糊模型及状态观测器 ,考虑混沌模型的不确定性 ,提出一种H∞ 模糊跟踪控制方法 ,实现模型不确定性的耦合时空混沌的鲁棒跟踪控制 .将控制方案表征为求解线性矩阵不等式问题 ,并用凸优化方法求解控制器参数 ,确保系统的全局渐近稳定性 .仿真验证了所提方案的有效性 .     

谐振电机耦合型双效自由活塞斯特林子系统性能实验研究

本文提出了一种谐振电机耦合型双效自由活塞斯特林系统,其主要部件有自由活塞斯特林发动机子系统、谐振电机以及自由活塞斯特林制冷机/热泵子系统。全文针对谐振电机耦合型双效自由活塞斯特林子系统分别开展了制冷/热泵子系统、发动机子系统制冷和热功转换特性的实验研究。电驱动制冷子系统实验结果表明,当平均充气压力为3.3 MPa,工作频率为60.0 Hz,水冷温度19℃时,实验系统制冷效果较为显著,输入电功130 W时无负荷的制冷温度可以达到-23.7℃。发动机子系统热驱动声功输出特性实验结果表明,系统充气压力的变化对于系统热驱动起振特性有着十分明显的影响。另外,当平均充气压力为2.9 MPa,水冷温度22℃,外接电阻1500 Ω时,系统的加热功率越高,系统的热功转换性能越好。本文所开展的谐振电机耦合型双效自由活塞斯特林子系统的实验研究对未来要进行的整机系统热驱动制冷实验奠定重要基础。     

高效太阳能热发电系统性能分析

为了提高太阳能热发电站的发电效率,提出了耦合空气轮机、汽轮机及热力塔为一体的太阳能发电系统。在该系统中,吸热器吸收的太阳能加热压气机所压缩的高压空气,多余的热量被储存在储热装置中以在无阳光的时候维持电站正常运转。被加热后的高压空气驱动透平后排入余热锅炉产生蒸汽驱动汽轮机,余热锅炉的排气以及冷却汽轮机凝汽器的空气进入热力塔底部驱动风力涡轮。本文建立了该系统的热力学模型并对系统效率作了计算,计算中对水蒸汽动力循环的参数做了优化。计算结果表明,该系统相比传统的太阳能热电站发电效率明显提高,在环境温度为15℃、空气轮机组透平进口温度为700℃、热力塔高度400 m以上时,空气轮机工作在有回热热效率高的工作模式下,系统循环效率超过了50%,该太阳能电站总的能量转换效率将可达到33%。     

抽汽–高背压–热泵耦合供热系统运行优化

热电联产机组能源利用效率较高,对我国的节能减排工作具有重要意义。为提高汽轮机抽汽、高背压与吸收式热泵构成的热电联产系统效率及运行灵活性,本文研究了供热机组电热负荷特性,进而对抽汽–高背压–热泵耦合热电联产系统多参数进行优化。研究发现,随着高背压机组电负荷增加,高背压机组产生调峰被动冷源损失增加,机组发电煤耗率以及综合发电煤耗率均随之增加。通过多参数优化,获得了高背压机组初末期、寒冷期及严寒期的最佳运行背压,分别为35.86 kPa、34.32 k Pa和32.27 kPa。     

微电网动态调度模型

微电网系统中可再生能源出力和建筑负荷均具有随机特性,使得传统方法难以描述其动态特征,随着可再生能源的大量接入,微电网系统结构也愈趋复杂化,本文基于Modelica非因果建模语言对含随机参数的复杂系统进行动态描述,实现对可再生能源发电、储能元件和可控负荷的耦合建模,并验证其准确性。运用动态模拟结合多种群遗传算法对典型微电网系统进行24 h运行策略调整,结果验证了该模型与动态调度方法的有效性。     

填充床显热及相变储热特性分析

储热技术是目前制约太阳能热发电等可再生能源大规模应用的主要瓶颈之一。本文开展了气体流过填充床储热/换热器的储热过程数值模拟,并通过实验数据验证了仿真结果。对比分析了以岩石、钢球和相变硝酸盐作为储热材料时的储热量、热分层、相间温差等特征以及储热—释热周期对热效率及(火用)效率的影响。结果表明,填充床储热方式存在最优储热时间以得到最高的储热效率,循环工作时储热填充床能够得到超过96%的热效率和88%的(火用)效率,因而填充床成为解决可再生能源储热问题的储热方式。     

低频热驱动气–液耦合热声制冷系统数值模拟研究

提出了一种低频热驱动气–液耦合热声制冷系统,通过数值模拟优化了该系统的结构参数并对其热力性能进行了数值模拟分析。首先,分别对系统关键参数的沿程分布和各部件的?损失进行了分析;然后,探究了不同压力下液体质量对系统热力学参数的影响;最后,与传统热声制冷系统进行了对比。结果表明,气液耦合热声制冷系统可以有效地提升系统的压比、制冷量、COP和相对卡诺效率,降低系统的起振温度和频率。在加热温度300℃,制冷温度15℃,环境温度50℃,平均压力10 MPa时,气液耦合热声制冷系统制冷量为31.12 k W,是传统热声系统理论值的4倍,COP和相对卡诺效率相对于传统热声制冷系统的理论值分别提升了13%和25.9%。     

基于观测器的模型不确定的耦合时空混沌H∞跟踪控制

考虑子系统的时空耦合作用及模型的不确定性,实现模型不确定的耦合时空混沌的 跟踪控制非常困难.然而耦合时空混沌的每个子系统用一系列模糊逻辑模型逼近,同时考虑子 系统状态的不可测性,采用模糊观测器来估计子系统的状态.由于混沌模型的很多参数和动态 特性很难准确地确定即模型具有不确定性,因此在用模糊模型逼近的同时定会产生建模误差. 基于模糊模型及状态观测器,考虑混沌模型的不确定性,提出一种Ｈ∞ 模糊跟踪控制方法,实现模型不确定性的耦合时空混沌的鲁棒跟踪控制.将控制方 案表征为求解线性矩阵不等式问题,并用凸优化方法 关键词： 耦合时空混沌 模糊模型 模糊观测器 Ｈ∞模糊跟踪控 制 线性矩阵不等式     

H基于模糊观测器参数摄动的耦合时空混沌H跟踪控制

由于子系统的时空耦合作用及参数的摄动性，实现参数摄动的耦合时空混沌的跟踪控制非常困难。然而模型未知的耦合时空混沌的每个子系统可由一系列模糊逻辑模型逼近，每个模糊逻辑模型代表子系统在特定运行点的局部线性化模型，同时考虑子系统状态的不可测性，采用模糊观测器来估计子系统的状态。基于模糊模型及状态观测器，计及混沌参数的摄动性，提出一种模糊跟踪控制方案，实现了参数摄动的耦合时空混沌的鲁棒跟踪控制，并将模糊跟踪控制表征为线性矩阵不等式问题，用线性矩阵不等式的凸优化方法求解控制器参数，确保系统的全局渐近稳定性。仿真验证了方案的有效性。     

光纤数据链路模拟器设计

为分析光纤制导导弹飞行中光纤信道变化情况,满足导弹动静态仿真需求,设计了一种能够模拟光纤数据链路传输损耗特性的装置。研究内容包括建立系统传输损耗的动态、静态模型。利用光模拟器实现导弹飞行中可能遇到的信道干扰、数据延迟、动态损耗等情况。实验结果表明,光信号干扰的变化范围达到-50 dBm～-40 dBm,光信号的传输延迟范围为16.65 s～99.9 s,模拟器动态损耗调整范围为0 dBm～50 dBm,可用于验证导弹光纤传输系统的性能。     

膜蒸馏与热电制冷耦合传质通量分析

分析了膜蒸馏与热电制冷耦合关系,获得耦合的充要条件为热电制冷器应提供充足制冷量及较大温差。通过拟合温差和传质通量及冷端冷负荷分析,建立了热电制冷与膜蒸馏过程耦合的热量平衡方程及耦合特性参数方程,定义了耦合特性参数、耦合工况。理论分析表明,随着制冷温度的增大,膜蒸馏通量预测值的最大值先增大后减小,当制冷温度为279.65 K、热腔入口工质温度为362.15 K时取得最大值65.99 kg/(m~2·h)。本文为热电制冷膜蒸馏实验研究奠定了基础。     

等离子弧焊接穿孔、传热与流动的耦合过程

本文建立了考虑穿孔效应的等离子弧焊接传热与流动的三维数学模型。在该模型中,开发出一种新颖的随小孔连动的热源模型,即能量密度仿照实际的焊接热物理过程随小孔增长而动态变化,有效地表征了热量沿厚度方向传输过程。同时应用体积流函数(VOF)方法追踪小孔界面,将小孔深度作为热源参数调控热源分布,实现了穿孔过程与熔池内传热及流动的动态耦合。针对实验工况,数值求解了穿孔焊接过程中动态热量传输和相应的焊接温度场,并考察了小孔界面及其周围熔融金属流动的演变过程;焊接熔池形状尺寸和焊件穿孔时间的计算值与实验数据吻合较好,验证了本文模型的正确性。     

用统一耦合模理论分析含布拉格光栅的对称光纤耦合器的传输特性

利用由麦克斯韦方程组直接导出的统一耦合模理论分析各类型的含布拉格光栅的对称光纤耦合器的传输特性。与以前发表的分析方法不同,对于含布拉格光栅的耦合区域,统一耦合模型理论同时考虑了布拉格光栅和耦合的耦合作用。模拟结果证明它能精确地模拟和解释各种类型的含布拉格光栅的对称光纤耦合器的有关实验现象。     

基于电动汽车V2B模式的多联产系统两阶段优化

随着电动汽车接入造成建筑动态负荷变化,致使传统面向建筑的分布式多联产系统无法适用于电动汽车大规模接入情景。本文提出一种基于电动汽车V2B模式的可再生分布式多联产系统两阶段优化模型。第一阶段调度电动汽车参与V2B模式进行充放电,第二阶段提出谷时蓄电运行策略,运用多种群遗传算法进行优化。选择模型关键参数为优化变量(原动机容量、地源热泵输出冷/热量占总冷/热负荷的比例、蓄电池容量),以一次能源节约率、年总成本节约率和二氧化碳减排率为指标评价系统综合性能。经与参比系统对比分析,结果表明该多联产系统的能源、环境、经济性指标分别为：48.68%、43.04%和44.87%。本文为考虑电动汽车V2B模式的多联产系统集成与优化研究提供了新思路。     

升力体外形布局参数对横侧向耦合稳定性的影响分析

针对高速飞行器存在横侧向耦合易失控问题,建立了基于部件组合思想的CST几何外形参数化建模方法,以升力体外形为例,采用拉丁超立方试验设计方法和高速气动特性快速分析方法,分析了升力体主要布局参数对横侧向耦合稳定性参数开环动态偏离稳定判据（C_nβ,dyn）和闭环横向控制偏离判据（LCDP）的影响规律.升力体外形主导布局参数对横向操纵滚转反逆参数LCDP是二次非线性影响,横侧向稳定性的主导布局参数随着攻角变化有明显变化.文章为耦合稳定性影响规律研究建立了有效的分析方法,研究结论可为高超声速升力体式飞行器总体抗失控设计提供规律建议.      

微重力环境下V型层流预混火焰锋面不稳定性分析

本章试图寻求描述火焰锋面动态特性的方法，以解释微重力环境下出现的V型火焰锋面的涟漪现象。采用线性稳定性理论从经典的G方程中导出了描述火焰锋面动态结构的一阶偏微分方程。采用该方程计算了声波扰动后，不同时刻的V型火焰锋面的动态结构．对于谐波扰动，其频率与波数的关系是分析固有火焰锋面不稳定性的基础。因此，微重力环境下V型火焰锋面的不稳定性可能是声波与谐波相耦合的结果。     

增压锅炉过热器三维数值模拟及热偏差分析

本文选择简化的增压锅炉过热器整体模型作为计算区域,综合考虑过热器热力特性、水力特性和结构特性,给出合理的边界条件,利用FLUENT软件对过热器内部流场进行流动与传热的三维数值模拟,得到蒸汽质量流量、蒸汽密度、蒸汽焓值以及热偏差等参数的分布规律.简化的整体模型计算方法克服r大量弯曲长管束网格划分的难题,实现了过热器内流场的整体计算.计算结果和实际数据能够较好地吻合,较准确地反映出该锅炉的实际情况.为进一步确立过热器管柬壁温分布规律提供理论基础.