检索结果-内蒙古大学图书馆

2016年中国电机工程学会年会

作者：张一帆李红智姚明宇王月明西安热工研究院有限公司陕西省西安市710054

超临界二氧化碳发电系统中通常采用印刷电路板换热器作为高温回热器、低温回热器和预冷器.为了更好的研究高温回热器、低温回热器和预冷器,并进行相应的概念设计,本文基于FORTRAN平台,从换热器的热力计算模型入手,建立了通用的印刷电路... 详细信息

超临界二氧化碳发电系统中通常采用印刷电路板换热器作为高温回热器、低温回热器和预冷器.为了更好的研究高温回热器、低温回热器和预冷器,并进行相应的概念设计,本文基于FORTRAN平台,从换热器的热力计算模型入手,建立了通用的印刷电路板换热器计算模型和程序.基于文献中的实验数据,对该模型中换热系数计算关联式的选取进行了论证,进而确保计算模型的准确性.随后,基于该计算模型,完成了600MW煤基超临界二氧化碳发电系统中的高温回热器、低温回热器和预冷器的概念设计,并对各换热器中温度沿程分布及是否有夹点现象进行了校核计算.本文研究结果对未来建设煤基超临界二氧化碳发电系统有着重要的价值.

关键词：超临界二氧化碳发电回热器预冷器概念设计计算模型

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超临界二氧化碳循环发电技术国内外研究现状分析

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电力科技与环保 2025年第1期41卷 40-49页

作者：李树国安维峥李鹏程陈晓英宋奕夫中海油研究总院有限责任公司北京100020

超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))循环发电技术以CO_(2)为工质,与以水蒸气为工质的朗肯循环相比,其具有发电效率高、灵活性好、设备和系统体积小等优点。本文首先从技术原理、技术特点以及国内外总体研究进展方面... 详细信息

超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))循环发电技术以CO_(2)为工质,与以水蒸气为工质的朗肯循环相比,其具有发电效率高、灵活性好、设备和系统体积小等优点。本文首先从技术原理、技术特点以及国内外总体研究进展方面对SCO_(2)循环发电技术进行了介绍;然后,分别围绕超临界CO_(2)循环发电技术工质特性、循环系统构建、关键设备3个方面的国内外研究现状进行了重点介绍。(1)在工质特性研究领域,国内尚无通用或针对发电技术的专用CO_(2)纯物质物性数据库,需要突破国外同行的限制;(2)在闭式循环技术领域,中国已建成的5 MWe S-CO_(2)循环发电试验机组是目前国际上容量最大、参数最高的机组;在半闭式循环技术领域,美国已建成的25 MWe Allam循环试验机组是目前国际上容量最大的机组。(3)在S-CO_(2)循环关键设备方面,S-CO_(2)透平的气动设计难题、S-CO_(2)压缩机的近临界点准确设计难题、S-CO_(2)印刷电路板式换热器的高成本问题是需要重点攻克的方向。总体而言,中国已成为国际上S-CO_(2)循环发电技术研究领先的重要国家,但其商业化应用条件需要进一步完善。

关键词：超临界二氧化碳发电发展现状技术展望

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300 MW超临界二氧化碳发电机组热力系统分析

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中国重型装备 2020年第4期 1-4页

作者：田瑞青廖健鑫廖翔东方电气集团东方汽轮机有限公司四川618000

针对300 MW超临界二氧化碳闭式布雷顿循环热力发电系统,通过对不同热力循环系统、压比、分流比等对循环热效率的影响,以及投资成本等对比分析,最终确定300 MW机组热力方案。

关键词：闭式布雷顿循环分流比热力系统超临界二氧化碳发电

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超临界二氧化碳再压缩循环发电系统安全控制试验研究

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中国电机工程学报 2023年第17期43卷 6727-6736页

作者：李新宇秦政董克用杨康王林涛林志民上海齐耀动力技术有限公司上海市浦东新区201203

为了获得超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide power,S-CO_(2))再压缩发电系统运行特性和安全保护规律,该文对一个基于膨胀–发电–压缩一体化高速发电机组的300kW超临界二氧化碳再压缩循环发电系统开展了安全保护控制的试验... 详细信息

为了获得超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide power,S-CO_(2))再压缩发电系统运行特性和安全保护规律,该文对一个基于膨胀–发电–压缩一体化高速发电机组的300kW超临界二氧化碳再压缩循环发电系统开展了安全保护控制的试验研究。结果表明,通过对高低压侧联通阀开度的控制、0~10%的小流量范围内水流量的精确调节可实现两台并联压缩机的安全稳定运行。启动过程中机组推力随着系统压力的提高快速升高,引起机组安全运行风险;通过调节叶片背腔压力,降低转速、旁通阀开度和压缩机入口温度可以实现推力水平的有效控制。紧急停车过程中,控制主压缩机入口压力的升高幅度是控制机组推力升高幅度的关键。试验结果表明,所提出的安全保护策略的有效性,对于再压缩循环系统的安全保护策略设计具有参考意义。

关键词：超临界二氧化碳发电再压缩循环一体化发电机组安全控制试验研究

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超临界二氧化碳动力循环发电系统研究与分析

超临界二氧化碳动力循环发电系统研究与分析

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作者：廖吉香哈尔滨工程大学

学位级别：博士

基于能源短缺和环境恶化的现状，寻找既环保又节能的发电循环成了众多科学家的研究方向。超临界二氧化碳动力循环发电系统是一种新型的发电系统，该系统利用二氧化碳作为工作介质在闭式布雷顿热力循环中做功，其热电转换效率高于以蒸汽... 详细信息

基于能源短缺和环境恶化的现状，寻找既环保又节能的发电循环成了众多科学家的研究方向。超临界二氧化碳动力循环发电系统是一种新型的发电系统，该系统利用二氧化碳作为工作介质在闭式布雷顿热力循环中做功，其热电转换效率高于以蒸汽作为工作介质的传统蒸汽轮机和以燃气为介质的燃气轮机。但由于超临界二氧化碳的特殊热力学性质，对于其循环形式的分析以及循环中的装置设计等问题均没有很好的解决，因此对超临界二氧化碳动力循环进行详细的研究与分析对其在发电领域的应用具有重大的理论意义。　　首先，本文探讨了7种不同的超临界二氧化碳动力循环发电形式的特点，分别为简单回热循环、再压缩循环、朗肯循环、分段膨胀循环、间冷循环、部分冷却循环和预压循环，并对这7种循环形式进行热力学分析。研究发现：在相同运行工况下，朗肯循环效率最高，但在泵的加压过程中易出现相变，导致换热器出现夹点问题，且适用于高压比情况;再压缩循环效率在膨胀比为2.6时达到最大为45%;而间冷循环和部分冷却循环效率均在膨胀比为3.2和3.6时才能达到45%;分段膨胀循环效率与再压缩循环趋势相似，最大效率比再压缩循环大约降低2~3%;预压循环效率没有部分冷却循环效率高。在高压下，预压循环由于效率不高，控制调节困难，装置复杂，所以预压循环和部分冷却循环应用并不广泛。简单回热循环效率最低。综合比较其效率、结构可行性等因素，得出再压缩布雷顿循环具有效率高、系统简单的优势，并对其进一步分析得到该循环的最佳运行参数。　　其次，由于在临界点附近的超临界二氧化碳压缩过程对于整个循环的实现十分关键。因此，本文从超临界二氧化碳压气机的设计出发，研究了压气机叶片造型，设计了压气机叶轮的结构。分析发现：本文设计的离心式超临界二氧化碳压气机具有较宽的工作范围，在变工况时也能保持良好的工作状态。而且在计算程序中采用调用REFPROP物性参数方法来完成超临界二氧化碳压气机进、出口等设计的计算是可行的，并利用损失模对压气机内部进行性能预测，经过参数的优化选取，找到超临界二氧化碳压气机最佳设计点。然后使用“骨架成型法”对叶片进行造型设计，为三维模拟做准备。　　再次，对于所设计的离心式超临界二氧化碳压气机运用 NUMECA流体软件进行CFD稳态数值模拟，数值验证工质为超临界二氧化碳的压气机的流动性能。详细地分析了压气机叶轮内部不同工况下的静压、静温和马赫数的分布，结果表明叶轮端区的超临界二氧化碳工质的泄漏是造成损失的主要因素，叶顶间隙控制对于提高性能极其重要。　　最后，本文基于超临界二氧化碳压气机和涡轮的特性曲线，建立超临界二氧化碳装置系统及各个部件的数学模型，在MATLAB/SIMULINK平台上应用模块化建模的方法建立相应的部件仿真模块，进而建立整个装置的仿真模型并分别进行了稳态变工况和动态变工况仿真模拟。结合已计算得到的部件特性进行变工况过程的匹配计算，绘制了涡轮与压气机变工况的共同工作网。得到装置工况变化规律：即在加载过程中随着加热功率的增加，转子速度、涡轮排气量、电机功率和损失功率均是先缓慢增加，之后迅速增大并在同一时间点达到最高值，之后小幅减小并保持稳定。减载过程变化与之相反，均未出现超调现象。加载线位于平衡工作线上方，减载线位于平衡工作线下方，应在加载过程制定相应防喘措施。在50%设计工况到100%工况的升负荷过程中，压气机出口温度、压力、压比、转速、涡轮进出口温度、压力和效率都随着负荷的增加而增加。总之，所设计的超临界二氧化碳动力循环发电系统中压气机、涡轮等装置动态匹配特性较好、运行平稳。

关键词：超临界二氧化碳发电循环分析压气机 CFD模拟

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二氧化碳热力循环在新型能源系统应用中的研究现状与发展趋势

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科学通报 2025年第7期70卷 872-887页

作者：何雅玲李梦杰郭嘉琪刘占斌西安交通大学能源与动力工程学院热流科学与工程教育部重点实验室西安710049

新型能源系统的发展亟须突破传统能源系统的效率瓶颈,并提高清洁能源的消纳水平,而传统热力循环形式难以满足新型能源系统对高效性、经济性及灵活性的迫切需求.因此,发展新型热力循环对突破能源利用瓶颈具有重要意义.二氧化碳作为天然工... 详细信息

新型能源系统的发展亟须突破传统能源系统的效率瓶颈,并提高清洁能源的消纳水平,而传统热力循环形式难以满足新型能源系统对高效性、经济性及灵活性的迫切需求.因此,发展新型热力循环对突破能源利用瓶颈具有重要意义.二氧化碳作为天然工质,在能量转化和能量存储方面具有经济、高效的优势,将二氧化碳热力循环应用于新型能源系统的潜力正被逐步挖掘.为阐明二氧化碳热力循环的应用前景,本文阐述了二氧化碳热力循环的分类、原理及特征,分析了其应用于发电领域和规模化储能领域的技术难点,总结了二氧化碳热力循环在不同发电和储能领域的研究现状和发展趋势,探索了在新型能源系统中应用的可行性.最后,对二氧化碳热力循环的未来技术发展方向提出了一些建议.

关键词：二氧化碳热力循环新型能源系统压缩二氧化碳储能超临界二氧化碳发电

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大容量sCO_(2)锅炉烟气侧与工质侧匹配策略

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中国电机工程学报 2022年第4期42卷 1494-1503页

作者：刘超徐进良刘广林低品位能源多相流与传热北京市重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

为解决压降效率惩罚问题,大容量超临界二氧化碳(supercritical CO_(2),sCO_(2))锅炉需采用模块化设计。由于sCO_(2)锅炉入口工质温度高、管内换热系数低,炉膛冷却壁极易超温,冷却壁安全性为锅炉设计的关键难点。锅炉中,烟气侧热负荷分布... 详细信息

为解决压降效率惩罚问题,大容量超临界二氧化碳(supercritical CO_(2),sCO_(2))锅炉需采用模块化设计。由于sCO_(2)锅炉入口工质温度高、管内换热系数低,炉膛冷却壁极易超温,冷却壁安全性为锅炉设计的关键难点。锅炉中,烟气侧热负荷分布与sCO_(2)侧参数与管排结构具有各自的分布特点。对烟气侧与sCO_(2)侧进行适当的匹配可有效降低冷却壁壁温。该文以1000MW等级二次再热sCO_(2)锅炉为例,建立耦合热力学循环与锅炉模块流动传热的数值模型,分析不同布置方案下冷却壁壁温,提出降低大容量sCO_(2)锅炉冷却壁壁温的烟气侧与sCO_(2)侧匹配策略。结果表明,在烟气全温区范围内,遵循低温工质匹配高热负荷原则,冷却壁分成6个模块的方案可有效降低冷却壁壁温;在炉膛内,遵循高许用热负荷匹配高热负荷原则,调整冷却壁模块的布置,可进一步降低冷却壁壁温。该文提出的匹配策略显著降低了冷却壁壁温,可为模块化锅炉的设计与布置提供一定参考。

关键词：超临界二氧化碳发电锅炉冷却壁传热壁温匹配策略

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实心圆柱式超高速永磁电机建模与极限设计

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电机与控制学报 2023年第8期27卷 26-37页

作者：魏嘉麟温旭辉古蕾秦超王又珑中国科学院电工研究所中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049 齐鲁中科电工先进电磁驱动技术研究院山东济南250100

实心圆柱式超高速永磁电机转子线速度大、损耗密度高,其设计受到多物理场约束。针对上述问题,建立了圆柱永磁转子的应力解析模型,能够考虑离心应力、热应力和过盈配合的共同作用计算转子应力以及合金护套的最小厚度。提出了计及涡流效... 详细信息

实心圆柱式超高速永磁电机转子线速度大、损耗密度高,其设计受到多物理场约束。针对上述问题,建立了圆柱永磁转子的应力解析模型,能够考虑离心应力、热应力和过盈配合的共同作用计算转子应力以及合金护套的最小厚度。提出了计及涡流效应的电枢反应解析模型,分析转子涡流损耗及其分布。基于应力模型,分析装配奥氏体不锈钢护套时转子在特定热态温升下的极限转速,并将转子涡流损耗代入有限元软件计算转子温升。结合应力分析和温升计算,分析转子在该热态温升下的极限功率以及对应的控制策略,实现转子的极限设计。将以上模型和分析方法用于一台40 kW、60 000 r/min超高速永磁电机的设计,并制造样机用于超临界二氧化碳发电。有限元仿真和样机实验结果验证了模型的准确性和设计的有效性。

关键词：超高速电机圆柱永磁转子解析模型涡流损耗极限设计超临界二氧化碳发电

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