摘要：为提高沿海地区燃煤机组与海上风电光伏耦合运行的综合性能,提出了一种考虑机组动态特性影响的风光容量配置方法和针对风光不确定性的随机优化调度方法。首先,引入动态跟踪频域指标和AHP-熵权法构造综合性能评价指标,基于风力、光伏发电和超临界燃煤机组的特性建模,优化配置系统可消纳的风光容量,并分析不同储能容量对弃风弃光率的影响。其次,为获得与系统动态运行最匹配的优化调度结果,建立包含动态频域跟踪指标的机会约束规划模型,并转化为混合整数线性规划问题求解不确定风光出力下的优化调度方案。各季度的典型日调度算例表明系统的动态响应能力得到了有效提升,尤其在秋季动态指标下降了3%。尽管考虑动态特性导致春季和冬季的经济成本略有上升,但秋季降低了2%,整体实现了经济性与动态性能的良好平衡。研究结果为燃煤机组耦合高比例可再生能源的运行优化提供了有效的方法。

摘要：甲醇燃料因其来源广泛、易于储运的特点,在固体氧化物燃料电池的船舶应用方面具有较大的潜力。该文提出面向船舶平台的甲醇燃料固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)热电联产系统,基于甲醇重整反应动力学建立重整反应器模型,通过Aspen Custom Model软件建立SOFC机理模型。针对甲醇重整过程水醇比及反应器温度、SOFC工作过程燃料利用率及工作温度双参数共同作用的影响进行详细分析。结果表明,甲醇重整过程最佳水醇比为1.3/1,最佳反应出口温度为280℃;SOFC最佳工作温度和燃料利用率分别为760℃和0.65;系统能量损失和(火用)损失随SOFC电功率增加而增加;SOFC电功率为50 kW时,SOFC电效率、系统能量效率和(火用)效率分别为59%、89%和41%。所提出的热电联产系统可实现高效热电供应,为SOFC船舶平台应用提供一定建议。

摘要：光伏光热一体化热泵(photovoltaic/thermal integrated heat pump,PV/T-HP)技术是实现低碳建筑高效供热的重要途径之一。然而,PV/T-HP系统的能源输入及负荷需求通常处于动态变化中,导致系统偏离稳态设计工况,运行能效下降。为解决这一问题,该文采用经济模型预测控制(economic model predictive control,EMPC)算法实现PV/T-HP系统在动态运行环境中的能效优化。首先,建立PV/T-HP建筑热水供应系统的动态仿真非线性机理模型,并采用子空间辨识方法获得简化的局部线性化状态空间模型。然后,基于系统的状态空间模型设计EMPC控制架构,以动态平均能效比为目标函数,以供热品质及设备运行要求为约束条件,逐时求解最优输入变量,实现滚动优化。最后,设计仿真验证实验,分析系统热电能量输运特性,并与传统模型预测控制方法(model predictive control,MPC)进行对比。结果表明,所提出的EMPC算法可以根据源荷变化,实现PV/T-HP多变量控制系统的高效协调动作,在满足热水负荷及温度要求的条件下,显著提升系统的动态运行综合能效。

摘要：结合系统特性和运行目标,为带吸收剂存储的火电机组碳捕集系统设计有效控制系统是实现灵活性支撑功能的关键。在深入分析带溶剂存储的碳捕集系统动态特性的基础上,提出基于吸收-解吸过程独立设计和基于系统整体设计的2种控制方法,利用贫液质量流量和富液质量流量分别控制碳捕集率和再沸器温度,考虑到预测模型中烟气和抽汽对系统性能的影响,引入前馈作用,实现对扰动的及时补偿。结果表明:所提2种控制方法可以实现碳捕集率的快速调节并有效抑制烟气与抽汽的扰动影响,控制性能优于常规控制方法。

摘要：对综合能源系统进行合理配置,确定各能量转换设备的容量是保证系统动态可靠、经济、低碳供能的基础。为此,该文提出一种综合考虑投资、运行成本及闭环动态调控性能的综合能源系统配置–运行一体优化方法。通过构建感知设计、调度的控制器和感知设计、控制的调度器,将系统配置、调度、控制优化三者关联,实现对不同容量配置和运行策略下系统经济成本和闭环动态性能的公正评价。案例研究表明,相比常规稳态配置方法,所提方法可以降低76.12%的系统动态热偏差和58.15%的系统动态电偏差,总经济成本仅增加4.61%。结果可为高比例可再生能源接入下综合能源系统的配置与运行优化提供一种有效方法。

摘要：针对再热汽温控制系统存在大惯性、大时滞和易受扰的问题,提出一种基于等价输入干扰(Equivalent Input Disturbance,EID)估计与补偿的预测控制方法,以提高系统控制的精度。构建状态观测器和EID估计器,估计扰动在控制输入端的一个等价量。由于系统时滞产生相位差,导致无法利用扰动估计值进行实时补偿,根据泰勒级数原理,设计扰动预测器,计算扰动预测值,利用该预测值在输入端对扰动进行反向补偿。基于被控对象模型,提出一种新型状态预测方法,利用预测值设计反馈控制规律。基于分离原理将控制系统分解为扰动抑制和跟踪控制2个子系统,得出系统稳定性条件和参数设计步骤。仿真结果表明:所提方法可获得满意的控制精度和抗干扰性能。

摘要：航空发动机涡轮叶片的断裂脱落与叶片温度密切相关,准确测量涡轮叶片温度对航空发动机的安全运行具有重要意义。针对涡轮叶片材料发射率不均匀、周围高温物体反射严重以及探测角度变化等因素导致传统红外辐射测温方法精度难以保证的问题,基于辐射传输理论与红外热成像测温原理,分析了对红外测温结果影响的主要因素,提出了复杂背景下三维弯曲表面红外辐射测温的修正模型。通过设计实验测量获得弯曲表面的发射率、双向反射分布函数、角系数等重要参数,根据提出的温度修正模型,得到弯曲表面红外修正温度。通过与典型位置上热电偶的测温结果对比,测温误差由修正前的4%左右下降到1%以内,证明了所提的修正模型具有较高的精度和适应性,可为涡轮叶片气动传热试验技术的提升和航空发动机等重大装备的研制提供支撑。

摘要：旋流火焰锋面可表征火焰宏观结构和燃烧稳定性,其瞬态三维结构测量对旋流燃烧机理研究和旋流燃烧器优化设计具有重要意义。提出一种基于多紫外相机成像的测量方法,构建了基于多紫外相机阵列的化学发光层析成像(Computed Tomography of Chemiluminescence,CTC)系统,实现了低成本、高准确度的旋流火焰瞬态锋面化学发光信息获取;发展了基于预识别技术的联合代数重建算法(Simultaneous Algebraic Reconstruction Technique,SART),通过光线追踪识别零强度体素,从而减少计算量和重建伪影。开展了数值模拟研究,以验证重建算法的准确性和抗噪性。最后搭建了甲烷-空气预混旋流燃烧实验台,开展了基于多紫外相机的化学发光成像系统标定和低旋流火焰锋面特性实验研究。结果表明,旋流火焰锋面反投影重建精度达到0.97以上,同时计算量减小了59.6%;稳定燃烧工况下,低旋流火焰在喷嘴出口处扩张,锋面呈现涡旋状的碗形结构;随着当量比的增大,火焰推举高度略有上升,火焰体积逐渐增大,燃烧稳定性增强。

摘要：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。

摘要：为应对源端可再生能源及荷端负荷需求的随机性波动对综合能源生产单元(integratedenergyproductionunit,IEPU)运行调度及容量配置问题带来的挑战,该文提出一种两阶段随机优化方法。首先,在底层运行优化问题中,通过建立各设备模型及约束条件,提出基于混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)的最小成本求解方法;其次,利用蒙特卡洛模拟生成多种随机场景,确定系统在给定容量配置条件下的成本期望;最后,在顶层容量配置优化问题中,以系统容量为决策变量,采用遗传算法调用蒙特卡洛模拟及MILP运行优化算法,实现使IEPU系统全生命周期成本最小的最优容量配置。优化结果表明:底层运行优化中储气的接入使弃光量和碳排放量分别减少5.49%和0.35%,顶层计及源荷不确定性的电力设备容量提升20%左右,更加接近实际场景,验证了所提出方法的有效性。结合参数灵敏度分析,可为IEPU系统的规模化设计提供参考。