- 常诚;徐进良;孙恩慧;
【目的】超临界二氧化碳循环(supercritical carbon dioxide cycle,S-CO_2)由于主动调节或者外部影响,循环经常工作在部分负荷下,而控制策略的研究对分析部分负荷特性十分关键。为研究控制策略对循环效率及设备性能的印象,需要采用新的控制策略。【方法】本文以20 MW S-CO_2再压缩循环(recompression cycle,RC)模型,运用拆分法将RC解耦为两个单回热子循环1和2(simple Bryton cycle one and two,简称SC1和SC2),进而对库存控制、透平旁路控制、透平节流阀控制和温度控制4种常见的部分负荷控制策略进行分析,探究部分负荷下不同控制策略的循环效率以及设备性能变化特点。【结果】在部分负荷时,单独来看,SC2效率变化的趋势会对RC产生很大影响。对比来看,库存控制和温度控制的调节范围最大,最低到30%,随后是透平节流阀控制和透平旁路控制,最低到35%和50%。RC效率从高到低分别为库存控制、透平节流阀控制、透平旁路控制和温度控制,其中最高为库存控制95%负荷时的效率44.80%,最低为温度控制30%负荷时的效率16.85%。回热效果最好的为库存控制,回热量从460.11 kJ/kg增加到583.66 kJ/kg,透平节流阀控制和透平旁路控制的回热量变化趋势几乎相同,温度控制最差,回热量从460.11 kJ/kg减小到187.42 kJ/kg。温度控制和透平旁路控制的压缩机效率变化最小,均在0.77%以内,而库存控制和透平节流阀控制下的压缩机效率变化较大,均在1.13%以上。对于透平效率,以50%负荷为例,透平效率从大到小分别为透平节流阀控制84.6%、透平旁路控制83.90%、库存控制81.67%和温度控制78.77%。【结论】本文从拆分法的角度探究了4种常见的部分负荷控制策略,为探明S-CO_2循环部分负荷控制策略提供了支撑。
2025年06期 v.41;No.203 865-877页 [查看摘要][在线阅读][下载 1531K] [下载次数：6 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 赵威翰;徐进;田新;王金阔;蒋琼琼;柳华蔚;徐超;
【目的】为解决高比例风电、光伏接入电网导致的功率间歇性、波动性及弃风弃光问题,提高系统运行经济性与可再生能源消纳能力,需要建立一套综合的优化调度模型。【方法】本文提出风-光-储综合能源系统日前调度框架,集成数据驱动预测与模型优化。利用MATLAB神经网络构建多输入时序模型,输入历史风电光伏出力、电负荷及气象数据,输出24 h的小时级预测值。并基于预测数据,以福建省泉州市某区域系统为对象,建立以最小化总运行成本为目标的调度模型,采用MATLAB+CPLEX求解方式进行综合分析验证。最后设计了5组场景(场景1:储能、需求响应和售电均无;场景2:只增加储能;场景3:增加储能和需求响应;场景4:增加储能和售电;场景5:增加储能、需求响应和售电),对比使用该模型后的关键指标。【结果】对比场景1和场景2,场景2总成本降低约500元,购售电成本减少约600元,降幅12%;场景2弃风弃光缓解,但受限于储能容量未完全消除弃风弃光。对比场景2和场景3,场景3通过分时电价引导负荷转移,总运行成本进一步降低约0.4%。对比场景3、场景4和场景5,场景5总成本显著降低约7 600元,引入售电机制很大程度上解决弃风弃光问题。综合对比,场景5效果最优,增加储能配置、价格型需求响应及向电网售电的组合策略可使系统运行总成本降低28%、弃风弃光降为0、负荷波动降低10%,提升了系统经济性与消纳能力。【结论】数据预测与优化协同的调度框架可有效应对可再生能源不确定性,储能配置、价格型需求响应及向电网售电的组合策略能客观降低系统运行成本、消除弃风弃光、平抑负荷波动,提升经济性与消纳能力。
2025年06期 v.41;No.203 878-887页 [查看摘要][在线阅读][下载 1316K] [下载次数：25 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 董伟;殷柳玲;曹希;卜昌盛;
【目的】载氧体辅助燃烧(oxygen carrier aided combustion, OCAC)作为一种新型燃烧方式,能够通过活性床料来实现氧的动态存储与迁移,从而提升燃料转化效率并降低污染物排放,深入探讨OCAC技术在实际应用中面临的挑战,更好地指导研究和应用。【方法】本文综述流化床OCAC技术的研究进展,着重分析载氧体的理化特性,探讨其在提升燃烧效率、降低污染物排放方面的潜力,并展望其在实际应用中面临的挑战与发展方向。【结果】研究表明OCAC可有效抑制CO与未燃尽碳的排放,替代石英砂床料后,燃料的燃烧性能得到显著提升,烟气中NO浓度也大幅降低,同时具有一定的氧缓冲与稳定燃烧作用。在此基础上,研究者提出了OCAC与富氧燃烧相结合的策略,以进一步提升碳捕集效率和燃烧稳定性。作为应用最广泛的载氧体,铁基载氧体因其资源丰富、价格低廉和环境友好而受到广泛关注。但其循环使用过程中易发生烧结、磨损及反应活性衰退,限制了长期运行的经济性和反应器稳定性。已有研究尝试通过矿物改性、复合氧化物设计及助剂添加等方式改善其抗烧结性与反应性能,但仍需解决材料成本与寿命之间的平衡问题。【结论】总体而言,OCAC技术在燃烧效率提升和碳减排方面展现出良好潜力,但要实现大规模应用,还需建立系统的技术经济评价框架,量化载氧体寿命、补充成本与整体碳减排效益的关系;优化流化床反应器的气固耦合特性,提升运行稳定性;开发高循环稳定性的铁基复合载氧体,实现低成本与高性能的兼顾。未来,随着载氧体设计和反应器工艺的不断优化,OCAC技术有望在清洁高效燃烧与二氧化碳减排中发挥重要作用。
2025年06期 v.41;No.203 888-899页 [查看摘要][在线阅读][下载 1184K] [下载次数：20 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张佳桢;许思源;柳华蔚;
【目的】碳排放的精确计量有利于碳减排活动的开展,在估算燃煤电厂的CO_2排放量时,对其气体辐射特性计算方法中,逐线法计算精度高但耗时严重,统计窄谱带法计算效率高但精度有限。为解决二者精度与效率难以兼顾的问题,本文对计算方法进行改进。【方法】本文提出一种融合逐线法(line by line,LBL)高精度、统计窄谱带法(statistical narrow band,SNB)高效率优势的自适应LBL-SNB混合计算方法。将光谱范围等分为若干区域,依据各区域内谱线的总强度筛选出高强度波段,在强波段±10 cm~(-1)范围内采用LBL计算,对相邻强波段间的谱线采用SNB计算;在保证关键谱线计算精度的前提下提升整体计算效率,可通过调整强波段筛选比例,灵活平衡计算精度与速度。【结果】研究表明,在压力1.01×10~5 Pa、温度1 500 K和纯CO_2的条件下,计算2 200～2 400 cm~(-1)范围内CO_2辐射特性时,LBL-SNB模型(阈值为10%)耗时217.83 s,仅为传统逐线法的12.16%,且随着阈值参数的增大,其吸收系数计算结果与LBL模型的一致性显著提升。在上述相同条件下,模拟3种不同变化趋势的入射光谱(单调递减、单调递增及固定不变)透过CO_2气层后的辐射传输特性,其中LBL-SNB模型占用内存64 016字节,SNB模型占用内存624字节,LBL模型占用内存320 016字节,LBL-SNB模型内存使用仅为LBL模型的20%,说明LBL-SNB混合计算方法在内存节省方面具有显著优势。【结论】LBL-SNB模型在继承LBL模型对强谱线信息精准计算优势的同时,大幅降低了内存消耗,相较于SNB模型展现出更高的计算精度,在光谱辐射特性研究中具有很好的应用价值,有助于推动煤电领域碳计量的发展。
2025年06期 v.41;No.203 900-908页 [查看摘要][在线阅读][下载 1342K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 黄叶飞;刘砚欣;殷柳玲;卜昌盛;
【目的】为了系统分析燃煤电厂耦合生物质发电技术的降碳潜力、污染物控制效果及技术经济性,探讨其发展现状、技术瓶颈及解决路径,为中国能源结构优化与绿色转型提供理论支持。【方法】通过文献调研与案例分析,梳理国内外燃煤机组耦合生物质发电技术的主要模式,包括直接耦合、间接耦合和并联耦合,对比不同生物质燃料(农林废弃物、污泥、生活垃圾等)的燃烧特性与污染物排放规律,并基于实际工程数据评估其降碳效果。结合技术经济分析,总结掺烧比例限制、磨煤机出力不足、受热面腐蚀等方面的技术挑战与供应链不稳定、政策支持不足等产业问题,并提出优化策略。【结果】生物质耦合发电可显著降低CO_2排放,并减少SO_2与热力型NO_x排放。但高比例掺烧受限于燃料预处理技术、设备改造和污染物控制。典型案例显示,英国Drax电厂通过专用燃烧器实现100%生物质发电,而中国华电十里泉等项目因生物质燃料成本波动被迫停运,凸显供应链与政策支持的短板。【结论】燃煤耦合生物质发电是低碳转型的有效途径,但需突破技术瓶颈,如开发大比例掺烧技术、优化燃烧系统;并完善产业生态,如构建稳定供应链、制定专项补贴政策等。未来应加强标准化建设、推广智能控制技术,并推动多源固废协同处置,以实现环境效益与经济效益的双重提升。
2025年06期 v.41;No.203 909-921页 [查看摘要][在线阅读][下载 1070K] [下载次数：61 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 吴家荣;杨玉;倪依柯;顾正萌;
【目的】超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中预冷器所处的高压工况可能导致芯体结构破坏,影响系统安全稳定运行。为研究印刷电路板形式预冷器在设计参数下的应力强度,避免破坏现象发生,【方法】本文采用有限元方法比较了热流体压力9.3 MPa和冷流体压力0.55 MPa条件下,流道内顺列和错列类菱形翅片排布芯体的应力强度,并参照JB 4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》(2005年确认)及美国机械工程师协会《锅炉及压力容器规范》相关规定对其进行了应力强度评定和结构优化。【结果】研究表明,翅片错列排布的芯体最大应力强度为252.91 MPa,翅片顺列排布的芯体最大应力强度为282.12 MPa,高应力强度区位于热流体流道翅片根部前后缘与冷流体流道板片的连接处;热冷流体间8.75 MPa的压差和沿流动方向相邻两列翅片4.0 mm的间距导致翅片顺列排布的芯体冷流体流道上下板片存在大面积高应力强度区;对于流道内翅片顺列排布的芯体,调整冷流体压力及增大冷流体流道上下板片厚度,可使特定路径一次局部薄膜应力强度与一次弯曲应力强度之和减小。【结论】本文研究结果为紧凑式换热器的研发提供了一定参考。
2025年06期 v.41;No.203 922-929页 [查看摘要][在线阅读][下载 1216K] [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 吴影;吉子轩;徐瑞祥;张佳豪;袁钰阳;王雷;
【目的】火电厂CO_2减排对实现“双碳”目标具有重要现实意义。为解决天然气联合循环发电(natural gas combined cycle,NGCC)系统与CO_2捕集系统耦合过程中引起的发电效率损失高、低品位热量浪费问题,【方法】本文提出了一种引入吸收式换热单元的NGCC系统与CO_2捕集系统耦合的集成优化方案,并使用Aspen Plus V11软件模拟分析了CO_2捕集系统对NGCC系统热力性能的影响。【结果】研究表明,对净发电量为134.53 MW的NGCC系统,当CO_2捕集效率达到80%时,CO_2捕集系统所需的能耗使得NGCC系统的净发电量降至107.15 MW,发电效率损失达到了12.05%;当引入吸收式换热单元回收CO_2捕集系统的余热时,除了再生反应器的抽汽外,NGCC系统需要额外抽汽加热一次管网中的热水以满足供热需求,这使得新型耦合系统的净发电量进一步降至100.79 MW,净发电效率损失增加了2.80%。优化后的系统额外损失了6.36 MW的发电量,但提供了110.22 MW的供热量,其中NGCC系统抽汽产生的供热量仅为36.43 MW(33.05%),吸收式换热单元回收CO_2捕集系统余热产生的供热量高达73.79 MW(66.95%),很大程度上弥补了原先因热量损失带来的经济损失。【结论】本文提出的新型NGCC系统与CO_2捕集系统的集成优化方案,采用吸收式换热单元高效回收了CO_2捕集系统中的低品位热量,达到了显著的节能减排效果,热力分析结果证实了所提方案的优越性。
2025年06期 v.41;No.203 930-940页 [查看摘要][在线阅读][下载 1185K] [下载次数：10 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 邹金生;谭玲君;林俊豪;陈黑锦;张作泰;颜枫;
【目的】针对垃圾焚烧电厂烟气中SO_2导致固态胺吸附剂不可逆失活的问题,本研究旨在开发一种具有优异抗硫性能的固态胺吸附材料,以提升其在含硫烟气中的CO_2捕集循环稳定性。【方法】本研究提出采用环氧丙烷(propylene oxide,PO)改性四乙烯五胺(tetraethylenepentamine,TEPA)的抗硫策略,通过分子结构调控改变有机胺分子的伯胺、仲胺和叔胺官能团的比例,从而提高固态胺的抗硫循环稳定性。【结果】研究表明,SO_2对未改性TEPA@SiO_2吸附剂的中毒作用显著,6次循环后吸附容量衰减超过90%。PO改性后,1.0PO-TEPA@SiO_2和2.0PO-TEPA@SiO_2吸附剂的循环稳定性得到显著提升,但初始CO_2吸附容量也有所降低。为兼顾吸附容量与循环稳定性,设计合成了混胺改性MPO-TEPA@SiO_2吸附剂,在体积浓度为5.0×10~(-3)高浓度SO_2条件下表现出优异的综合吸附性能;在模拟实际工况的体积浓度10.0×10~(-6) SO_2条件下,100次循环的平均单次衰减仅为0.21%,展现出了优异的长期运行稳定性。【结论】PO改性及混胺策略为提升固态胺吸附剂的抗硫性能提供了有效途径,对垃圾焚烧电厂烟气CO_2捕集的工程化应用及电力行业的低碳转型具有重要意义。
2025年06期 v.41;No.203 941-949页 [查看摘要][在线阅读][下载 1313K] [下载次数：7 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 石亮;乌悦伦;毛华西;俞明锋;鲁奎;章颢缤;
【目的】新能源大规模发展对电力系统的安全与经济运行带来巨大挑战,火电机组耦合熔盐储能系统是提高机组运行灵活性的有效措施。为提高火电电机组耦合熔盐储能系统的经济性,本文开展了系统设计和经济性分析。【方法】以国内某330 MW亚临界机组为研究对象,设计了电加热耦合抽汽储热发电系统,提高储热阶段熔盐使用温区和放热阶段的蒸汽品位,提高储放热过程电电转换效率,同时对比抽汽储热、电加热储热、抽汽耦合电加热3种储热方案的热力学性能,并基于现货市场分析不同方案的经济性。【结果】研究表明,电加热耦合抽汽储热发电系统具有最高30%的调峰深度,远高于抽汽储热的9.3%,可实现机组的零出力。该系统熔盐使用温区可达350℃,相比电加热器储热和抽汽储热方案,单位储热成本分别下降21%和73%。系统在放热阶段可产生高品位的再热蒸汽并入机组,储放热过程电电效率和??效率分别可达52.6%和36.2%,介于电加热储热和抽汽储热之间。此外,电加热耦合抽汽储热方案具有最优的经济性,当购电电价为0.2元/(kW·h)时,售电电价为0.632元/(kW·h)即可满足资本金内部收益率为7%,电加热方案的经济性略差,为0.733元/(kW·h)。【结论】本研究结果可为火电灵活性改造技术路线提供理论以及参考。
2025年06期 v.41;No.203 950-958页 [查看摘要][在线阅读][下载 1250K] [下载次数：46 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 曹飞;张倩;张经炜;丁坤;袁俊球;张茜颖;
【目的】基于双碳背景,中德(常州)创新产业园内现已建设完成一套“光-储-充-热”耦合示范系统,为掌握耦合示范系统的动态性能,探索多能互补系统在智慧能源管理中的实际效果。【方法】本文基于耦合示范系统,介绍系统能量转换路径:光伏发电、电热储能、V2G充电、谷电调峰,利用实际运行数据分析光伏发电量、储能充放电、热负荷效率及可再生能源占比等参数的动态变化趋势。【结果】光伏发电功率与太阳辐射强度呈正相关,最大功率343 kW,但受气象条件显著影响,雨雪天气时功率降至70 kW;储能子系统充电功率峰值为107.6 kW,实现充放电智能管控;V2G充电桩快充功率达77.8 kW,向电网反馈功率5.1 kW;供热功率与环境温度存在2 h时移,系统最高总能耗为661 kW,可再生能源占比峰值33.9%。【结论】该系统通过多能耦合与智慧调度,实现了能源高效利用和年减碳1 000 t的减排目标,为产业园区的零碳化提供了可行路径。
2025年06期 v.41;No.203 959-968页 [查看摘要][在线阅读][下载 1325K] [下载次数：14 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘明涛;盛帮明;陈振乾;倪明龙;朱逸飞;施娟;乐小龙;李晓琪;李志远;
【目的】相变蓄冷装置作为相变蓄冷系统中的重要组成部分,普遍存在换热速率低、储能效率不高等问题,极大影响了相变蓄冷技术在电力领域的应用和发展。为提升相变蓄冷技术的应用效果,【方法】本文设计了一种平板式相变蓄冷装置,采用数值模拟方法,针对装置内平板式相变蓄冷单元在传热流体(heat transfer fluid,HTF)流道厚度2～10 mm、相变材料(phase change material,PCM)厚度10～40 mm的多结构参数组合及运行参数协同变化下的综合储能性能进行研究,以提高相变蓄冷技术的实际工程应用潜力。【结果】研究表明,相变材料厚度为30 mm时,在仅改变相变蓄冷单元流道厚度下,4 mm流道厚度工况相比2、6、8、10 mm这4种流道厚度工况,具有最短的蓄冷和释冷相变完成时间。在释冷工况下,释冷相变完成时间为7 554 s,释冷相变完成时间依次分别缩短了4.5%、2.8%、5.6%和7.9%,释冷速率和释冷能量利用率分别为38.48 kW/m~3和87.35%。在蓄冷工况下,蓄冷相变完成时间为3 431 s,蓄冷相变完成时间依次分别缩短了4.1%、2.5%、5.7%和8.1%,蓄冷速率和蓄冷能量利用率分别为17.84 kW/m~3和89.65%。在定进口功率条件下,随着进口温度和进口流速的同步提升,蓄冷工况中相变完成时间从4 815s增加至19 781 s,温度提升对换热效率的衰减作用大于流速提升对换热效率的促进作用;释冷工况中相变完成时间从2 739 s增加至4 660 s,相变释冷过程中相变完成时间同样受到温度变化的影响更大。表明在蓄/释冷状态下进口温度对相变蓄冷单元的影响更为显著。【结论】因此,在实际工程应用中平板式相变蓄冷装置应优先调整进口温度,以快速响应系统性能变化。本研究设计的平板式相变蓄冷装置在相变材料、传热流体的结构及运行参数优化方法可为相变蓄冷技术应用提供参考,对更好促进相变蓄冷技术在电力负荷调节和可再生能源存储的应用具有积极作用。
2025年06期 v.41;No.203 969-980页 [查看摘要][在线阅读][下载 1541K] [下载次数：10 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 袁俊球;杨芸;张茜颖;
【目的】传统园区蒸汽供应主要依赖火电厂蒸汽管道或锅炉燃烧,存在碳排放高、环境污染大、用汽成本高等缺点。为应对这些问题,提出一种基于光伏发电、高温热泵、电极式锅炉及蓄热储能的综合零碳能源系统,旨在实现园区分布式热电联产、电能替代及新能源消纳,优化能源消费结构并提高系统响应能力。【方法】本文基于综合能源系统的设备模型及经济性模型,提出一种计及设备动态特性的运行控制、能流调度及容量配置一体化优化方法。针对综合能源系统配置、调度及控制阶段的不同问题,分别建立优化目标,并根据各阶段间的耦合关系,提出联合优化求解算法。【结果】优化结果表明,蓄热罐的接入使园区内的峰时用电降低了3.74%,谷时用电提高了3.14%,优化了园区内的市电消费结构。考虑供热设备的动态特性后,电加热锅炉凭借其快速响应特性在动态配置过程中得到了优化,虽然牺牲了部分经济性,但提高了系统的快速响应能力。在可再生能源消纳方面,稳态和动态配置结果均达到了光伏板安装场地的上限,表明所提出的综合能源系统具备进一步消纳绿电的潜力。【结论】本研究为园区能源系统的低碳化、高效化运行提供了可行的解决方案。未来的研究可以进一步探索系统在不同场景下的适用性和经济性优化潜力。
2025年06期 v.41;No.203 981-991页 [查看摘要][在线阅读][下载 1649K] [下载次数：17 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 周欣;曾龙祥;李益帆;
【目的】为提升综合能源系统(integrated energy systems,IES)碳减排能力和经济效益,本文通过改进传统阶梯式碳交易并引入电氢耦合单元,提出一种基于改进阶梯式碳交易的电氢综合能源系统低碳经济调度策略。【方法】首先,将电转气划分为电解水制氢和氢气甲烷化两阶段,构建包含储氢罐、甲烷反应器、氢燃料电池及掺氢CHP机组的电氢耦合单元,从而提升系统的可再生能源消纳能力。其次,进一步引入碳捕集设备以实现系统深度碳减排,同时可将碳捕集电厂捕获的CO_2作为甲烷化过程的原料,实现CO_2的闭环循环利用。再次,将传统阶梯式碳交易改进为分段线性函数形式,以提升模型求解效率。最后,构建以系统综合成本最小为目标的基于改进碳交易机制的电氢综合能源系统低碳经济调度模型,并进行多场景仿真分析。【结果】研究表明,引入电氢耦合单元可显著提升IES系统的新能源消纳能力,再引入碳捕集设备后,可使系统实现结构性碳减排。与基准场景相比,系统整体弃风弃光量从457.02 MW降至32.47 MW,降幅达92.89%,同时系统净碳排放量从1 530.05 t显著降至38.56 t。所改进的阶梯式碳交易避免了传统阶梯式碳交易模型需引入的大量0-1变量,求解效率显著提升,求解时间由16.42 s缩短至9.57 s。该机制在20～80元/t的碳价区间时可有效降低系统碳排放,驱动系统总成本从固定碳价的186.75万元降低至122.38万元,同时碳捕集功率与掺氢热电联产机组功率波动标准差分别由2.75 MW和3.15 MW降低至1.46 MW和1.74 MW,这使得碳价信号传递更为平滑。【结论】电氢耦合与碳捕集的协同作用显著提升了系统新能源消纳与深度脱碳能力,同时改进的阶梯式碳交易机制在关键碳价区间有效降低碳排放和计算成本,且碳价信号传递更平滑,整套技术体系最终在兼顾经济性的同时,实现了系统大幅减排与新能源高效利用。
2025年06期 v.41;No.203 992-1004页 [查看摘要][在线阅读][下载 1368K] [下载次数：20 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 高宗宝;高国强;黎宏飞;马亚光;张靖;郑凯;唐力;乔磊;
【目的】为形成升压变压器发生故障后的分析方法和预防同类故障的发生,【方法】本文以某电厂一起500 kV变压器的故障为例,基于升压变压器故障发生前、后变压器油色谱、录波装置记录的电压、电流的变化情况,通过先建立变压器故障仿真模型,后解体检查以验证模拟结果的准确性。【结果】研究表明:500 kV升压变压器故障形成的原因是生产或安装过程中遗留的金属颗粒在油流或高频振动作用下进入高压Ⅱ绕组首饼和第二饼之间,让原本处在高场强区的均匀电场畸形化,金属颗粒发生悬浮放电,烧蚀绝缘,导致导线裸露,匝间短路。仿真分析结合解体检查,可以将故障形成过程分为3个阶段:高压Ⅱ线圈最上端两饼发生匝间短路并导致上端第一饼最中间一根导线局部档位在较大电动力作用下从线饼中脱出;脱出导线搭接到低压最上端线饼上并使高压Ⅱ-低压线圈间短接;高压Ⅱ绕组和低压绕组击穿瞬间产生的过电压使主变低压侧B相避雷器发生电弧性接地并炸裂。【结论】所述分析方法和步骤可为各类变压器故障原因分析提供思路和方法,提升故障诊断的准确性和效率,延长变压器使用寿命。
2025年06期 v.41;No.203 1005-1015页 [查看摘要][在线阅读][下载 1812K] [下载次数：8 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 马丙军;王郦烨;倪一洋;蔺伟东;武晓峰;黄亚继;金保昇;
【目的】研究循环流化床锅炉中床层压降对NO_x排放特性的影响规律,为锅炉在宽负荷条件下的床层优化与低氮运行提供指导。【方法】以某电厂660 MW超临界循环流化床锅炉为对象,在相同负荷条件下通过调整床层压降,系统监测炉膛出口温度、NO_x排放浓度及选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)喷氨量的变化。【结果】研究表明,在330MW低负荷下,提高床层压降可提升炉膛出口温度并延长颗粒停留时间,依靠密相区自身的还原性气氛即可将NO_x浓度控制在25 mg/m~3以下,无需喷氨即可达到超低排放的要求。在600MW高负荷下,提高床层压降虽使炉膛出口温度略有降低,但仍在SNCR最佳反应窗口内;且强化了密相区的还原效果,显著降低了初始NO_x生成浓度,使得SNCR系统的喷氨需求大幅减少。【结论】床层压降是影响循环流化床锅炉NO_x生成与脱硝性能的关键参数,合理调控床层高度可实现低负荷高效燃烧与高负荷低氮运行的协同优化,该研究为循环流化床锅炉在宽负荷下的低氮优化运行提供了重要依据。
2025年06期 v.41;No.203 1016-1022页 [查看摘要][在线阅读][下载 1159K] [下载次数：2 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张扬帆;王斌;余建中;谢泊男;蒋国安;王智;刘远强;许伟;张海;
【目的】为解决四角切圆燃煤锅炉炉膛内氮氧化物(NO??)浓度分布预测困难的问题,精准预测锅炉多个关键区域的NO浓度,为低氮燃烧优化提供数据支持。【方法】本文提出一种融合计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)与机器学习的混合建模方法,通过构建全尺寸锅炉CFD网格模型,基于煤挥发分、过量空气系数、空气分级比和二次风温等参数设计正交实验,生成256组燃烧动力学数据。将数据按3∶1划分为训练集与测试集,分别建立BP神经网络、随机森林、多项式回归、支持向量机、XGBoost和CatBoost六种机器学习模型,对炉膛出口及主燃区、燃尽区等多个关键位置的NO浓度进行预测与沿程重构。【结果】XGBoost与CatBoost模型在NO浓度预测中表现最优,其残差分布接近正态,均方误差显著低于其他模型;随机森林在复杂燃烧场景中易出现过拟合,多项式回归因线性假设限制误差最大。CFD与机器学习融合方法有效重构了炉膛内NO的分布规律。【结论】本研究提出的CFD与机器学习耦合方法能够准确预测锅炉内NO浓度分布,尤其适用于非线性、强耦合的燃烧过程,为运行优化与低氮调控提供了可靠技术路径。
2025年06期 v.41;No.203 1023-1036页 [查看摘要][在线阅读][下载 1753K] [下载次数：12 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]