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2023年第44卷第4期
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    绿氢制备-存储-多场景应用关键技术

  • 氢储能安全及其检测技术综述 AI导读

    曹冬惠, 杜冬梅, 何青
    2023, 44(4): 431-442. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22179
    摘要:氢储能作为推动全球绿色低碳转型和实现我国“碳中和”目标的重要支撑,在“双碳”目标提出后,成为社会普遍关注的热点。氢储能的安全问题是必须重点关注和首要解决的问题之一。综述了在制氢、储氢、输氢和用氢4个阶段中存在的安全问题,主要包括氢泄漏扩散、氢燃烧爆炸、氢与金属相容性等。同时,对氢泄漏检测传感器技术的现状和发展进行了分析,指出了氢泄漏检测技术急需解决的问题和未来的发展方向。  
    关键词:氢能;碳中和;氢安全;氢泄漏检测  
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    更新时间:2025-06-06
  • DC/DC隔离型制氢电源发展现状与趋势 AI导读

    孔令国, 宫健, 杨士慧, 倪德富, 王士博, 刘闯
    2023, 44(4): 443-451. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22187
    摘要:随着国家“双碳”目标的推进,电解水制氢将迎来爆发式增长,其中电源的拓扑及控制对提升制氢系统效率具有重要意义。对DC/DC隔离型制氢电源的拓扑进行梳理及分析,针对不同的应用场景,分别从单级型、两级型、并联型和多端口型DC/DC隔离型制氢电源的结构及其优缺点进行分析,结果表明,全桥谐振变换器及考虑电解槽温度、压力及氢/氧交叉渗透反馈的控制方案,将成为适应宽范围、强波动的大功率规模化制氢电源发展趋势,且隔离型三端口DC/DC变换电源将成为分布式集成化电-氢耦合未来发展模式,为电解水制氢电源进一步研究提供参考。  
    关键词:氢能;制氢电源;拓扑结构;电解水制氢;隔离型DC/DC变换器  
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    更新时间:2025-06-06
  • 基于控制目标的氢-电混动系统能量管理策略综述 AI导读

    王博斐, 肖浩哲, 李国豪, 修文恒, 莫云浩, 朱铭杰, 吴震
    2023, 44(4): 452-464. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23003
    摘要:氢燃料电池因为高能量密度与清洁低碳的特性,在供能领域受到广泛关注。但由于目前加氢基础设施较少,成本较高,且氢燃料电池动态响应较差,故常采用蓄电池和超级电容与氢燃料电池相结合的氢-电混动方式,给无人机、汽车等载运工具提供动力。混合动力系统的能量管理策略对系统动态性能、经济性及电池寿命等参数有着极大的影响,因此,其选用和设计对于控制目标至关重要。介绍了混合动力系统供能原理及方法,根据不同的控制目标,综述了不同的能量管理策略的应用现状与研究进展,分析其特性与应用场合。最后,提出了氢-电混合动力系统能量管理策略面临的挑战,并对其未来的发展方向进行了展望。  
    关键词:燃料电池;蓄电池;氢-电混动系统;能量管理策略(EMS)  
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  • 宋天琦, 马韵婷, 张智慧
    2023, 44(4): 465-472. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22181
    摘要:为推进太阳能、氢能等清洁可再生能源的利用,并使之更好地与虚拟电厂技术融合,针对光伏电站与电解水制氢的耦合系统,进行了规模化聚合资源运行模式构建和计及资源初始投资的相关经济性分析。同时,结合对光伏电站实际工程项目年出力数据的分析,探讨了该类耦合资源作为虚拟电厂资源时,在实现支撑新型电力系统、促进新能源消纳的同时,可以维持并不断优化自身经济性,并指出了其中值得重点关注的运行模式优化要素、设备功能特点和市场条件,供相关研究参考。  
    关键词:光伏;电解水制氢;虚拟电厂;外部特性  
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  • 可再生能源制氢跨省供应的技术经济可行性研究 AI导读

    兰宇, 龙妍, 张哲豪, 阮金港
    2023, 44(4): 473-483. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22016
    摘要:中国正在大力发展氢能,积极实现“3060”碳排放目标,根据测算,中国将成为最大的氢能生产国和消费国之一。中国各省资源禀赋、经济发展情况各不相同,跨省际能源合作尤为重要。为研究绿色氢能跨省供应的可行性,包括氢能运输的技术可行性,采用全成本(total cost of ownership,TCO)理论建立了氢能跨省运输的全成本模型。在此基础上,通过案例研究分析了江西省制氢供粤的相关情况,通过模型计算,得到了江西供粤氢能的成本为31.9元/kg,与当地氢能售价持平。同时还总结出影响外省氢能价格的主要因素,制氢电费占制氢成本的42.38%。研究结果可为中国省际绿色氢能的供给提供解决方案,也可为构建能源运输新通道提供新思路。  
    关键词:氢能;可再生能源;技术可行性;经济可行性  
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    更新时间:2025-06-06

    碳中和

  • 我国未来能源系统及能源转型现实路径研究 AI导读

    许洪华, 邵桂萍, 鄂春良, 郭金东
    2023, 44(4): 484-491. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23002
    摘要:基于我国2060年达到碳中和、实现零碳能源架构的需求,针对我国未来能源系统及能源转型现实路径展开研究。结合能源技术发展的趋势和我国目前以化石能源为主的能源体系的实际情况,分析我国实现能源转型的硬约束。通过对比研究碳中和能源解决方案不同技术选择的可行性、主要挑战及全球能源技术发展趋势,推演出在保证国家能源安全的前提下,我国2060年实现碳中和能源架构与零碳能源转型的现实路径。最后,提出未来构建以可再生能源为主体的新型能源系统亟需开展的关键技术及应采取的政策措施建议。  
    关键词:碳中和;可再生能源;零碳能源;能源转型;新型能源系统  
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    更新时间:2025-06-06
  • 超临界二氧化碳布雷顿循环控制策略研究综述 AI导读

    唐鑫, 钱奕然, 方华伟, 李洋, 李思广, 易经纬, 陈伟雄, 严俊杰
    2023, 44(4): 492-501. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22079
    摘要:超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO2)布雷顿循环在以第四代核能和太阳能为代表的清洁能源高效利用领域具有巨大发展潜力,而合理可靠的控制策略是保证S-CO2布雷顿循环系统安全、稳定、高效、灵活运行的关键。调研总结了S-CO2布雷顿循环控制特点,并对不同应用场景下S-CO2布雷顿循环相关控制策略进行了总结和对比。结果表明,S-CO2布雷顿循环控制包括运行状态控制、叶轮机械控制、热源控制等,变负荷控制策略主要有容积控制法、透平旁路控制法、透平进口节流阀控制法、压缩机转速控制法等。分析结果可为相关发电领域S-CO2布雷顿循环控制策略选择提供参考。  
    关键词:超临界二氧化碳;布雷顿循环;控制策略;变负荷  
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    更新时间:2025-06-06
  • 二氧化碳捕集技术及适用场景分析 AI导读

    胡道成, 王睿, 赵瑞, 孙楠楠, 徐冬, 刘丽影
    2023, 44(4): 502-513. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22056
    摘要:工业发展带来了CO2的大量排放,在实现碳达峰碳中和目标的过程中,碳捕集、利用与封存(carbon capture, utilization and storage,CCUS)技术是不可或缺的关键技术。现阶段技术成熟度较高且未来发展潜力大的碳捕集方法为燃烧后碳捕集技术,主要有吸收法、吸附法、膜法以及深冷法等。对最常用的4种碳捕集方法的发展与工业应用情况进行介绍,分析了几种方法的工业适用场景,尤其是目前正在运行的大型碳捕集项目中应用最多的化学吸收法与物理吸附法。化学吸收法、吸附法以及膜法碳捕集技术的未来发展潜力巨大,能够快速推进双碳目标的达成,助力碳的近零排放。  
    关键词:二氧化碳捕集;吸附法;膜法;深冷法  
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    更新时间:2025-06-06

    发电及环境保护

  • 炉膛耐火材料热惯性对循环流化床锅炉调峰速率的影响 AI导读

    董中豪, 卢啸风, 史丽超, 杨增增, 孔繁盛, 王鹏, 林国强, 赵鹏
    2023, 44(4): 514-524. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22175
    摘要:为研究炉膛耐火材料热惯性对循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉调峰特性的影响,基于300 MW亚临界CFB锅炉实际运行工况,以数值计算方式对其进行了研究。发现耐火材料热惯性受耐火材料导热系数和耐火材料厚度影响。当耐火材料导热系数由1 W/(m⋅K)增加到15 W/(m⋅K)时,耐火材料热平衡时间由5 812 s降低到3 426 s;耐火材料厚度由30 mm增大至90 mm时,热平衡时间由3 267 s增加到7 771 s。实炉按1%/min、2%/min、3%/min速率由50%升至100%额定负荷工况时,若密相区采用传统耐火材料,则平衡时间分别为82、65、60 min;当采用高导热耐火材料,则相应减少到65、46、40 min。根据计算结果拟合了耐火材料吸热速率变化公式;为考察密相区耐火材料热惯性对给煤策略的影响,定义并计算了耐火材料热惯性给煤影响系数。  
    关键词:循环流化床;调峰;热惯性;导热系数  
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    更新时间:2025-06-06
  • 燃煤电厂SCR脱硝系统精准控氨优化方法研究 AI导读

    罗志刚, 何成兵, 孟浩然, 刘国栋, 沈鹏, 张军, 张浩亮
    2023, 44(4): 525-533. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22129
    摘要:针对燃煤电厂选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝系统喷氨不均匀的问题,将智能前馈串级控制技术与分区控制技术相结合,提出了一种精准控氨优化方法。在智能前馈环节,采用预测精度更高的改进一维卷积神经网络模型,实现了SCR反应器入口NOx质量浓度的预测,并将其作为智能前馈控制信号,实现了机组全工况下NOx质量浓度的快速准确控制。在分区控制环节,采用分区巡测-多点同步取样测量技术与均衡控制策略相结合的方法,实现了各分区喷氨量的精准控制。该优化方法已应用于多个燃煤电厂,运行结果表明,机组全工况下实现了喷氨量的精准控制,SCR反应器出口断面NOx质量浓度分布均匀,波动范围小,氨耗量降低明显,经济效益显著。  
    关键词:燃煤电厂;SCR脱硝;精准控氨;改进一维卷积神经网络;分区控制  
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  • 赵国钦, 蓝茂蔚, 李杨, 周元祥, 江政纬, 甘云华
    2023, 44(4): 534-542. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21088
    摘要:烟气含氧量是锅炉运行的重要监控参数,也是反映燃烧设备与锅炉运行完善程度的重要依据。根据运行工况快速、准确地测量烟气含氧量,对于优化锅炉燃烧过程具有重要指导意义。以某电站的1 000 MW超超临界锅炉的运行数据为基础,选取影响烟气排放的31个因素,分别采用交叉验证(cross validation,CV)、粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法、遗传算法(genetic algorithm,GA)寻找最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)模型的最佳参数,建立烟气含氧量预测模型。研究结果表明:相对于PSO-LSSVM和CV-LSSVM模型,GA-LSSVM预测模型对烟气含氧量具有更好的预测能力,具有预测精度高、泛化能力好、鲁棒性强等优点,拟合预测的相对误差、均方误差分别为0.54%、0.23%,泛化预测的相对误差、均方误差分别为1.66%、2.13%,能够比较准确地对火电厂锅炉烟气含氧量进行测量,为锅炉燃烧系统进一步的优化运行奠定了基础。  
    关键词:火电厂;最小二乘支持向量机(LSSVM);粒子群优化(PSO)算法;遗传算法(GA);交叉验证(CV)  
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    更新时间:2025-06-06
  • 600 MW褐煤机组烟气汞排放及灰特性研究 AI导读

    高志刚, 陈福春, 王家伟, 汪涛, 张永生
    2023, 44(4): 543-549. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22074
    摘要:针对目前褐煤机组汞迁移转化特性尚不清晰的研究现状,以内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司为例,通过30B方法测试研究了选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)前后、低温省煤器前、脱硫前后烟气中的汞浓度。在319、450和550 MW负荷下,烟囱处烟气排放汞质量浓度分别为6.16、4.53和2.98 μg/m3,随着机组负荷升高而降低。在319、450和550 MW负荷下常规烟气污染物控制装置协同脱除效率分别为31.48%、27.40%和66.59%。汞平衡计算表明,褐煤燃烧后,44.85%~65.27%的汞排放到大气中,在飞灰和石膏中富集的汞分别为27.81%~51.15%和3.95%~14.61%。飞灰测试结果表明,该电厂灰的硬度值在0.28~7.15 GPa。研究结果为烟气汞进一步深度脱除提供了基础数据。  
    关键词:燃煤电厂;汞;褐煤;现场采样;平衡计算  
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    更新时间:2025-06-06
  • 苏靖程, 王志强, 屈江江, 张凯
    2023, 44(4): 550-556. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22160
    摘要:燃煤电厂空气预热器进出口压差过高一直是困扰电厂运行的难题,提前预测空气预热器进出口压差变化并及时调控,将有利于电厂安全运行。基于某660 MW燃煤锅炉运行的分布式控制系统(distributed control system,DCS)大数据,应用BP神经网络和支持向量回归(support vector regression,SVR)对该电厂中空气预热器进出口压差进行建模,通过比较2种模型的预测结果可知,BP神经网络模型更适合大数据背景下空气预热器进出口压差的预测。针对BP神经网络模型固有的局部寻优和收敛速度慢等缺点,基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法,提出PSO-BP神经网络模型,并将其与BP神经网络、SVR模型进行对比,结果表明:PSO-BP神经网络模型综合性能最好,对空气预热器进出口压差变化预测精度最高,泛化能力最强。  
    关键词:火力发电;空气预热器;BP神经网络;支持向量回归(SVR);粒子群优化(PSO)  
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    更新时间:2025-06-06
  • 基于大数据分析的火电机组引风机故障预警研究 AI导读

    安吉振, 郑福豪, 刘一帆, 陈衡, 徐钢
    2023, 44(4): 557-564. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21111
    摘要:针对火电机组引风机故障频发的问题,提出了一种基于大数据分析的引风机故障预警方法。以某330 MW火电机组引风机为研究对象,提取了与其工作状态密切关联的11种特征信息,进行数据预处理后,结合BP神经网络建立了引风机状态预测模型,其误差满足工程要求。引入分布式控制系统(distributed control system,DCS)和安全仪表系统(safety instrumentation system,SIS),设计了一套引风机状态预警系统,并开发了此预警系统的可视化界面,当某一特征信息的实测值超过模型预测值的安全阈值后,系统会提醒运行人员进行检修和故障排查,实现对引风机故障的有效预警。  
    关键词:火力发电;火电机组;引风机;BP神经网络;故障预警;大数据  
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    更新时间:2025-06-06

    智能电网

  • 多馈入交直流混联系统小干扰稳定研究综述 AI导读

    刘洪波, 阎禹同, 王曦, 石鹏, 孙黎
    2023, 44(4): 565-575. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22050
    摘要:我国电源与负荷的分布特点使多直流馈入交流系统成为我国电网发展的显著特征。多回大容量直流输电增强了电网传输能力,也使小干扰稳定问题具有新特点。随着电网复杂程度提高,多馈入交直流电力系统面临的小干扰稳定问题更加严峻,亟待进行具体的理论分析。介绍了多馈入交直流系统的典型结构和特点,回顾了多直流馈入交流系统动态交互作用机理及其小干扰下的稳定问题,总结了这一领域的研究方法及成果。最后,对多馈入交直流系统未来发展趋势及所面临的挑战进行了讨论,结果可为相关研究工作提供参考。  
    关键词:多馈入交直流混联系统;高压直流输电;交互作用;小干扰稳定  
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    更新时间:2025-06-06
  • 电感对DC/DC变换效率影响分析 AI导读

    巫付专, 李昊阳, 巫曦, 陈蒙娜
    2023, 44(4): 576-582. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.20107
    摘要:针对电感对DC/DC变换性能影响的问题,以Boost变换器为例,对非理想情况下Boost变换等效电路和转换效率影响因素进行了分析,得到电感参数与电路输出电压、转换效率的关系。根据电感参数对电流纹波和电路转换效率影响的分析,在传统以临界连续电流为依据设计滤波电感值的基础上,提出了一种约束电感值选择范围的方法,并对KS226-075A磁芯的局部磁滞损耗和铜耗进行了计算,得到DC/DC变换器转换效率随电感值增大的变化趋势。最后,通过实验验证了理论的正确性和方法的可行性,同时根据实验结果修正了电感值的选取范围,并对计算结果与实验结果存在的误差进行了分析说明。  
    关键词:电力电子;DC/DC变换;转换效率;电感;局部磁滞损耗  
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    更新时间:2025-06-06