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2023年第44卷第1期
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    储能

  • 锂离子电池状态估计与剩余寿命预测方法综述 AI导读

    赵珈卉, 田立亭, 程林
    2023, 44(1): 1-17. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22082
    摘要:准确估计锂离子电池荷电状态(state of charge, SOC)、电池健康度(state of health,SOH)以及预测电池剩余寿命(remaining useful life,RUL)是电池管理的重要内容,对延长电池寿命和保证电池系统可靠性具有重要意义。各国研究人员对电池状态评估与寿命预测方法进行了大量研究,提出了多种方法。首先,介绍了SOC与SOH的定义及已有估算方法,并进行了对比;然后,介绍了RUL的定义,并对主要方法进行了分类与比较;最后,总结了锂离子电池状态估计与寿命预测方面存在的挑战,并提出了未来的发展方向。  
    关键词:锂离子电池;荷电状态(SOC)估算;健康度(SOH)估算;剩余寿命(RUL)预测  
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    更新时间:2025-06-06
  • 电网调控集中式储热降低弃风率分析方法 AI导读

    楚帅, 王爱华, 葛维春, 李音璇, 崔岱
    2023, 44(1): 18-24. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21090
    摘要:北方地区为了实现清洁供暖、降低弃风率,投入各种电制热储热装置,尤以热电厂为了提高调节灵活性而投入的大容量电制热储热装置最为有效。提出了热电厂投入的大容量电制热储热装置消纳的电量计算方法和电网弃风电量计算方法,研究了电制热储热装置投入时序和弃风发生时序的关系,探讨了电制热储热装置投入后机组深度调峰的延时性。实际运行数据分析表明,弃风发生时序与电制热储热投入时序对于北方地区通过大容量电制热储热消纳弃风起到示范作用。  
    关键词:储热;弃风电量;深度调峰;时序  
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    更新时间:2025-06-06

    新能源

  • 亢猛, 钟祎勍, 石鑫, 温港成, 房方
    2023, 44(1): 25-35. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21110
    摘要:园区综合能源系统通过多能耦合互补和协同优化调度,可以显著提高能源利用率和促进可再生能源消纳,已成为用户侧满足多能供需的一种新的能源利用实现方式。以河北雄安新区某园区作为研究对象,设计了一种计及负荷供给可靠性的园区综合能源系统两阶段优化方法:第一阶段基于带有精英保留策略的二代非支配排序遗传算法(NSGA-II),对园区能源站设备类型及容量进行优化,是一个多目标规划优化问题,其目的是实现经济成本和环境成本的协调优化;第二阶段是一个运行优化问题,针对上一阶段规划得到的多组帕累托前沿解,利用混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)分别优化求解各规划方案对应运行成本及负荷供给可靠性指标,结果作为确定系统最佳规划方案的重要参考。算例表明,所设计规划方法可以有效降低系统运行成本和保障负荷供给可靠性,对指导园区综合能源系统规划更具实用性。  
    关键词:园区综合能源系统;规划优化;负荷供给可靠性;非支配排序遗传算法(NSGA-II);混合整数线性规划  
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    更新时间:2025-06-06
  • 中国海上风电支撑结构一体化设计综述 AI导读

    周昳鸣, 闫姝, 刘鑫, 张波, 郭雨桐, 郭小江
    2023, 44(1): 36-43. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22033
    摘要:对当前中国海上风电在风机、塔架与基础一体化设计领域的研究进行了回顾,从降载优化技术、结构优化技术、工程探索与应用方面探索了一体化设计的可行性,给出了在海上风电支撑结构轻量化的优化目标下可采用的一体化设计的关键技术和实施途径。研究表明,中国海上风电行业需要从提供一体化设计的前提条件、当前阶段可采用的技术、下一步的研究方向3个层次逐步落实,在海上风电走向平价上网的大背景下,业主工程师与第三方认证机构需要起到更大的推动作用。  
    关键词:海上风电;一体化设计;全局最优设计;结构轻量化设计  
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    更新时间:2025-06-06
  • 基于浸入边界法的海上风电双向流固耦合数值模拟方法 AI导读

    吴荣辉, 刘冬, 郁冶, 牟凯龙, 赵兰浩
    2023, 44(1): 44-52. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22015
    摘要:为研究海上风电机组在运行过程中的流场特性及流固耦合动力响应,引入海上风电机组整机系统一体化分析理念,提出基于浸入边界法的海上风电双向流固耦合运行过程模拟方法。其中,采用浸入边界法模拟了风机旋转引起的静动干涉问题,基于交错迭代法构建了适用于风电机组“风机-塔架-基础”一体化研究的双向流固耦合数值模拟方法。该方法能够真实反映海上风电机组的流固耦合效应,准确求解其动力响应。所采用的浸入边界法无需更新网格运动,能够高效求解风电机组叶片旋转引起的静动干涉问题。最后,将该方法应用于工程实践,模拟了某海上风电工程双向流固耦合运行全过程。  
    关键词:海上风电;双向流固耦合;浸入边界法;数值模拟  
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    更新时间:2025-06-06
  • 集成相变储热材料的光伏/热复合系统性能分析 AI导读

    ABD-HAMID Mohamed, 夏龙禹, 魏高升, 崔柳, 徐超, 杜小泽
    2023, 44(1): 53-62. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22040
    摘要:将相变材料(phase change material,PCM)与光伏/热(photovoltaic/thermal,PV/T)模块集成,可通过提高冷却能力改善光伏面板的发电效率,同时利用PCM存储热能并合理利用。在2种集成相变储热材料的PV/T模块设计基础上,采用数值模拟方法进行性能分析,并与传统PV/T装置进行比较。从能量和㶲2方面对集成系统的整体性能进行分析,并研究冷却工质流量的影响。结果表明,将相变储热材料与PV/T模块集成可显著提高系统的整体性能。其中集成2种相变储热材料的PV/T系统的日总能量效率和总㶲效率最高,分别为67.65%和12.86%,每日可提供的能量最高可达3 603.2 W·h/m2。随着冷却工质体积流量的增加,总能量效率略有提高,但总㶲效率显著下降。  
    关键词:相变储热;光伏/热(PV/T);㶲效率;太阳能  
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  • 岳晓鹏, 赵兴, 闫慧琳, 樊冰冰, 黄浩, 闫路遥, 崔鹏, 马峻峰, 李美成
    2023, 44(1): 63-77. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22072
    摘要:钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells,PSCs)由于光电转换效率高、制备工艺简单、成本低等优势受到广泛关注,电池效率已从3.8%提升到25.7%。目前,对基于SnO2电子传输层的n-i-p型平板结构电池的研究越来越多,但存在着工艺可重复性差、效率低等问题。针对n-i-p型平板结构PSCs的制备进行了系统的研究,包括导电基底的选择、钙钛矿制备工艺参数的优化以及电池存储环境。结果证明,上述参数对于电池均具有重要影响,并结合扫描电子显微镜、X射线衍射、吸收光谱分析了原因。在最优工艺条件下(掺锡氧化铟基底,PbI2 退火温度70 ℃(1 min),胺盐溶液滴加后静置时间不超过5 s,存储湿度4.5%),器件平均效率达到21.85%,最高效率达到23.47%,迟滞可忽略,具有良好的可重复性。研究结果可为制备重复性好、光电转换效率高的PSCs提供科学支撑。  
    关键词:钙钛矿太阳能电池(PSCs);n-i-p;SnO2;高效率;可重复性  
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    更新时间:2025-06-06

    发电及环境保护

  • 9F级燃机选择性催化还原脱硝数值模拟研究与应用 AI导读

    张弘毅, 曲立涛
    2023, 44(1): 78-84. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21062
    摘要:以某9F级燃机余热锅炉为研究对象,对燃机出口烟道至催化剂层烟气流场数值模拟进行研究,得到了单层催化剂、两层催化剂、两层催化剂+均布板3种结构下烟气流场情况。结果表明:原结构第一层换热器前存在的扩张烟道距离短、扩张角度大,燃机出口高速旋流烟气进入大面积静置流域时,短距离内来不及均匀地冲刷整个大截面并消散惯性旋流,导致第一层换热器入口截面烟气流场均匀性较差;新增一层催化剂后,流场分布与单层催化剂时基本相同,且两层催化剂时首层催化剂入口流场分布均匀性略优于单层催化剂,这是因为新增一层催化剂相当于增加了一层流场阻流件,对烟气起到了阻流作用;通过在入口烟道加装导流板,可改善第一层换热器入口流场均匀性,截面流速Cv值下降至21.3%,表明导流板对后续烟道流场分布起到了一定的改善作用。  
    关键词:9F级燃气轮机;选择性催化还原(SCR);流场;数值模拟;催化剂  
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    更新时间:2025-06-06
  • 碳中和背景下热电联产机组抽汽分配节能优化 AI导读

    黄宇箴, 陈彦奇, 吴志聪, 徐钢, 刘彤
    2023, 44(1): 85-93. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21085
    摘要:为了研究热电联产机组在全工况不同供热负荷分配下电厂煤耗量的变化规律,实现电厂深度节能与减少碳排放量的目标,以某2台630 MW热电联产机组作为研究对象,利用EBSILON软件建模,并基于弗留格尔公式和热量法原理,进行单、双台机组不同热负荷分配方案的研究分析。研究发现:单台机组的热电负荷变化对煤耗的影响存在一个临界供热抽汽流量点,当供热流量小于该临界点时,电负荷越大,机组发电热效率越高;当供热流量大于该临界点时,电负荷越小,机组发电热效率越高。对于2台运行机组,当供热负荷集中分配给某一台机组时,在不同工况下的全厂煤耗量最小,节能效果更好。寻找最佳供热分配方式,有利于降低电厂的煤耗,对电厂节能减排以及响应国家的“碳中和”政策具有重要意义。  
    关键词:碳中和;热电联产机组;抽汽优化;热力建模;节能减排;热力学分析  
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    更新时间:2025-06-06
  • 刘含笑, 郭高飞, 陈招妹
    2023, 44(1): 94-99. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21055
    摘要:湿式电除尘器(wet electrostatic precipitator,WESP)是燃煤烟气治理的精处理设备,以某660 MW超低排放机组配套金属板式湿式电除尘器为研究对象,对湿式电除尘器的多污染物脱除性能和能效参数开展系统测试研究和分析。湿式电除尘器对颗粒物、雾滴、SO3和Hg的脱除效率分别为81.12%、75.60%、76.13%、53.08%,电耗为402.6 (kW·h)/h,满足设计要求。各污染物排放质量浓度分别为4.20、17.25、9.80、4.08×10-4 mg/m3,排放因子分别为13.76、56.49、32.10、1.34×10-3 g/(kW·h),比电耗为1.48×10-4 (kW·h)/m3,单位质量颗粒物脱除能耗为22.87 (kW·h)/kg,均处于行业平均水平。研究结果可为燃煤电厂后续污染物减排和能效控制提供借鉴。  
    关键词:湿式电除尘器(WESP);燃煤电厂;污染物减排;脱除效率;能效指标  
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    更新时间:2025-06-06
  • 基于在线监测数据的燃煤电厂脱硝装置性能预测研究 AI导读

    阮存钦, 洪志刚, 赖培灿, 张建华, 林锡昆, 周江, 冯前伟, 张杨
    2023, 44(1): 100-106. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.20106
    摘要:火电厂中污染物脱除的精准调控一直受到广泛关注,通过将大数据分析技术应用于某600 MW的发电机组脱硝系统,开展复杂状态下环保在线监测数据的深度挖掘研究,高效精准地获得影响污染物脱除设备性能的关键因素,结合污染物脱除原理,确定了环保污染指数预测模型的输入与输出元素,并对脱硝系统中资源消耗的指标进行表征,搭建了机组环保污染指数的大数据预测模型。结果表明:合理清理工艺流程上的关联参数后,关键因素分析的结果与影响环保污染物脱除机理定性分析结果一致。训练后的模型不仅能够高精度地重现当前环保性能,也具备预测环保性能的能力。通过对选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)系统的具体分析,可为后续火电厂其他环保设备实施进一步的精准调控提供一定的理论依据和数据支撑。  
    关键词:火电厂;大数据;超低排放;脱硝系统  
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    更新时间:2025-06-06
  • 脱硫湿烟气喷淋冷凝过程中的参数优化研究 AI导读

    刘文斌, 李璐璐, 李晓金, 姚宣, 杨海瑞
    2023, 44(1): 107-114. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21064
    摘要:湿法脱硫技术的广泛使用将脱硫效率提高到90%以上,但脱硫后烟气含湿量大,增加了雾霾和微细颗粒物形成的可能性。以喷淋塔作为研究对象,基于Fluent软件对塔内的气液两相流场进行了三维稳态数值模拟。结果表明:喷淋液滴粒径对烟气冷凝除湿具有关键作用,液滴粒径越小,气液两相接触面积越大,换热效果越明显,当液滴粒径小于700 μm时,烟气温降可达到6 K以上;当入口烟气温度为319~335 K时,所引起的冷凝水量的比值基本不变;喷淋液滴速度对烟气流场具有整合作用,选择合适的液滴速度可减小烟气回流区、提高塔内空间利用率,当液滴速度增加至40 m/s时,出口烟气温降可提升1.9 K左右。  
    关键词:湿法烟气脱硫;喷淋塔;气液两相流;除湿;三维稳态数值模拟  
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    更新时间:2025-06-06

    智能电网

  • 新型电力系统背景下电热负荷参与实时调度研究 AI导读

    印欣, 张锋, 阿地利· 巴拉提, 常喜强, 陈武晖, 李长军, 李雪明, 袁少伟
    2023, 44(1): 115-124. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21122
    摘要:以新能源为主的新型电力系统的功率平衡面临着重要的技术挑战,以灵活负荷参与电力系统调节是提升新型电力系统有功平衡能力的重要途径。针对电热负荷季节性、时段性特征明显,新能源“极寒极热无风”“晚峰无光”,热电负荷在新型电力系统中呈现反调峰的趋势。针对这一问题,全面分析了电热负荷时空特性和用能特性,深入挖掘其调节潜力,着重分析了电热可控负荷的控制场景,并系统地给出了电热负荷的柔性调度策略,完成电热负荷的柔性控制调节,实现全时间尺度的网荷协同优化和灵活调度,从而验证了该电网电热负荷实时参与调度的可行性。  
    关键词:新能源;新型电力系统;源网荷储;电热负荷;可调节负荷资源;柔性控制  
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    更新时间:2025-06-06
  • 基于免疫算法的电网拓扑结构识别 AI导读

    董宸, 吴强, 黄河, 章锐, 杨秀媛
    2023, 44(1): 125-135. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22103
    摘要:基于大电网运动轨迹识别电网拓扑结构,对实现信息驱动的大电网运行态势感知与智能控制具有重要意义。首先,基于电网功率平衡原理和潮流约束,将电网拓扑结构识别归结为寻求盒子与小球全局最优组合问题,从全新角度给出电网拓扑识别思路,简化了传统电网拓扑识别的复杂流程。其次,根据母线节点功率流通平衡特性,建立了电网拓扑结构识别数学模型,从全局寻优角度提高了电网拓扑识别效率,同时引入电压损耗以克服电网拓扑识别不唯一问题。再次,采用免疫智能算法对该模型进行求解,该算法有效保持了抗体多样性,避免了早熟收敛问题。最后,在IEEE 39、IEEE 118节点系统上进行了测试,验证了方法的有效性。  
    关键词:新型电力系统;电网;拓扑识别;免疫算法;信息驱动  
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    更新时间:2025-06-06
  • 董光德, 李道明, 陈咏涛, 马兴, 付昂, 穆钢, 肖白
    2023, 44(1): 136-142. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22004
    摘要:针对传统电能质量扰动分类方法中人工选取特征困难、步骤繁琐和分类准确率低等问题,提出了一种基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法与卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的扰动分类方法。首先,利用reshape函数将各电能质量扰动信号的一维时间序列分别转成行列相等的二维矩阵,并对这些二维矩阵进行适当划分,形成训练数据集和测试数据集;其次,基于CNN构建电能质量扰动的分类模型;再次,采用PSO算法对该分类模型的参数进行优化,使用训练数据集对优化后的电能质量扰动分类模型进行训练;最后,使用测试数据集对经过训练的电能质量扰动分类模型进行测试,根据输出标签得到各类电能质量扰动的分类结果。仿真结果表明:该分类模型可以自行提取电能质量扰动数据的特征,相较于其他电能质量扰动分类模型,其对电能质量扰动信号的分类准确率更高。  
    关键词:新能源;电能质量;扰动分类;特征提取;粒子群优化(PSO);深度学习;卷积神经网络(CNN)  
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    更新时间:2025-06-06