检索结果-内蒙古大学图书馆

动力工程学报 2022年第10期42卷 889-896,918页

作者：袁峰陈亮王春波戴文浩华北电力大学动力工程系河北省低碳高效发电技术重点实验室河北保定071003

针对某1000MW超临界二氧化碳(S-CO_(2))锅炉,通过建立锅侧燃烧与传热耦合模型,并对冷却壁壁温进行计算分析,提出采用烟气再循环的方案来降低冷却壁壁温,研究了烟气再循环对冷却壁壁温、炉膛出口烟温、排烟温度以及过热器、再热器出口工... 详细信息

针对某1000MW超临界二氧化碳(S-CO_(2))锅炉,通过建立锅侧燃烧与传热耦合模型,并对冷却壁壁温进行计算分析,提出采用烟气再循环的方案来降低冷却壁壁温,研究了烟气再循环对冷却壁壁温、炉膛出口烟温、排烟温度以及过热器、再热器出口工质温度的影响。针对仅采用烟气再循环方案,会出现炉膛出口烟温降低和排烟温度升高等问题,对S-CO_(2)锅炉进行了优化改造。结果表明:烟气再循环率为20%时,冷却壁壁温最高值从690℃降低至640℃;采用20%烟气再循环方案时,改造后锅炉的排烟温度由143℃降低至123℃,锅炉效率由92.8%提高至94%,壁面区域H_(2)S摩尔分数和CO摩尔分数降低,高温腐蚀速率减少,优化改造后的锅炉采用烟气再循环方案可降低冷却壁壁温。

关键词：超临界二氧化碳锅炉烟气再循环冷却壁壁温排烟温度

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二氧化锡基染料敏化太阳能电池电子传输模型优化及器件性能研究

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人工晶体学报 2024年第9期53卷 1629-1639页

作者：程友良杜慧彬张忠宝王凯华北电力大学动力工程系保定071003 华北电力大学河北省低碳高效发电技术重点实验室保定071003

针对染料敏化太阳能电池(DSSC)而言,其光阳极的材料特性与设计参数对DSSC性能具有显著影响。为了深入研究这一影响,本文采用数值模拟的方式,以探究光阳极结构变化对DSSC性能的详细影响。但目前的数学模型不够完善且预测精度较低,因而本... 详细信息

针对染料敏化太阳能电池(DSSC)而言,其光阳极的材料特性与设计参数对DSSC性能具有显著影响。为了深入研究这一影响,本文采用数值模拟的方式,以探究光阳极结构变化对DSSC性能的详细影响。但目前的数学模型不够完善且预测精度较低,因而本文在光电子传输理论和朗伯比尔定律的基础上,采用常数堆叠法和可变堆叠法将孔隙率对电子扩散系数的影响引入到DSSC的数学模型中,建立了更加完善且精确的电子传输模型,该模型能够更深入剖析光阳极结构参数变化对DSSC性能的影响。通过数值模拟了在不同孔隙体积、电子寿命、SnO_(2)涂层厚度及比表面积下DSSC的性能。结果发现:随着SnO_(2)薄膜孔隙体积的增加,太阳能电池的短路电流密度逐渐减小,而开路电压则呈增大趋势,这导致光电转换效率逐渐降低。当孔隙体积达到0.10 cm^(3)/g时,DSSC光电转换效率达5.16%,因此在保证电池刚性的前提下,尽量降低SnO_(2)的孔隙体积,有利于吸收系数和扩散系数的提升,这两个参数的提升有利于DSSC整体性能的提升,同时电子寿命的延长会带来太阳能电池短路电流密度和开路电压的增大,进而提升光电转换效率,当电子寿命达到200 ms时,光电转换效率达到5.82%。本研究通过详细的数值模拟分析,为优化光阳极结构从而提升DSSC的光电性能提供了有力的理论指导,有助于进一步推动DSSC的研究与应用。

关键词：染料敏化太阳能电池电子传输模型孔隙体积比表面积电子寿命数值模拟光电转换效率

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基于太阳能全光谱利用的制氢发电系统性能研究

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热力发电 2022年第11期51卷 74-82页

作者：赵宁王江江姚梓博陈海悦华北电力大学河北省低碳高效发电技术重点实验室河北保定071000

针对目前光伏光热系统中存在的太阳能全光谱分束技术与甲醇蒸汽重整等问题,基于太阳能全光谱分束技术提出了太阳能光伏-甲醇重整综合发电系统。以线性菲涅耳聚光器为原型,在光伏组件表面喷镀光谱分束薄膜用于光谱的拆分利用。其中可见... 详细信息

针对目前光伏光热系统中存在的太阳能全光谱分束技术与甲醇蒸汽重整等问题,基于太阳能全光谱分束技术提出了太阳能光伏-甲醇重整综合发电系统。以线性菲涅耳聚光器为原型,在光伏组件表面喷镀光谱分束薄膜用于光谱的拆分利用。其中可见光部分被光伏电池利用发电,紫外和红外部分被反射至热反应器分解甲醇制备合成气,后通入固体氧化物燃料电池发电。光学分析表明,给定理想分束薄膜光谱特性后,系统光学效率可达90.2%。热力学分析结果表明,该系统具备一定的甲醇热化学分解以及合成气的制备作用,光谱分束薄膜匹配单晶硅光伏组件后系统最高净太阳发电效率可达27.71%,高于传统太阳能聚光集热甲醇重整系统的净发电效率(26.5%)。此外,经济性分析表明,太阳辐照接收面积为100 m2时平准化电力成本为1.4元/(kW·h)。

关键词：全太阳光谱光谱分频甲醇分解光热化学太阳能发电系统

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吸收式热泵辅助的太阳能-地热多联产系统4E研究

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动力工程学报 2021年第11期41卷 1010-1018页

作者：付文锋陆家纬王蓝婧叶学民华北电力大学河北省低碳高效发电技术重点实验室河北保定071003 华北电力大学控制与计算机工程学院河北保定071003

为实现在有限地热资源条件下,通过改变运行策略调整冷热电比例以满足用户需求,提出了一种多热泵辅助低温地热能的冷、热、电三联供系统(CCHP)。从热效率、[火用]效率、[火用]经济性成本和二氧化碳减排量4个角度对系统进行了性能分析。... 详细信息

为实现在有限地热资源条件下,通过改变运行策略调整冷热电比例以满足用户需求,提出了一种多热泵辅助低温地热能的冷、热、电三联供系统(CCHP)。从热效率、[火用]效率、[火用]经济性成本和二氧化碳减排量4个角度对系统进行了性能分析。结果表明:该系统在有限地热供给条件下,通过调整热泵组的运行方式,可以灵活调配用户的冷、热、电需求;在设计制冷工况下,系统热效率和[火用]效率分别为37.7%和12.15%;在设计供热工况下,系统热效率和[火用]效率分别为53.44%和40.68%,[火用]经济性分析表明制冷水成本为1.98元/(kW·h),供热水成本为0.81元/(kW·h);与传统燃气锅炉相比,在环境友好程度上,设计制冷与供热工况每吨地热水可减排二氧化碳量分别为7.5 kg/h和11.6 kg/h。

关键词：地热能冷热电联产吸收式热泵经济性分析

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基于PCA-GPR的锂离子电池剩余使用寿命预测

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太阳能学报 2022年第5期43卷 484-491页

作者：何冰琛杨薛明王劲松朱旭胡宗杰刘强华北电力大学动力工程系河北省低碳高效发电技术重点实验室保定071003 大唐华北电力试验研究院北京100040

从充电过程中的电压-容量曲线中提取出一个与电池寿命高度相关健康因子(HI)。然后利用主成分分析(PCA)对影响电池寿命的多维因素进行分析和降维,结合高斯过程回归(GPR)机器学习方法提出一个基于PCA-GPR的锂离子电池剩余使用寿命预测模... 详细信息

从充电过程中的电压-容量曲线中提取出一个与电池寿命高度相关健康因子(HI)。然后利用主成分分析(PCA)对影响电池寿命的多维因素进行分析和降维,结合高斯过程回归(GPR)机器学习方法提出一个基于PCA-GPR的锂离子电池剩余使用寿命预测模型。最后进行锂离子电池剩余使用寿命预测并与PCA-BP神经网络、PCA-支持向量机(SVM)模型进行比较。结果表明,利用该文提出的HI及预测模型可有效提高锂离子电池剩余使用寿命预测精度,其中通过贝叶斯优化器优化后的PCA-GPR模型的预测效果最佳。

关键词：锂离子电池剩余使用寿命健康因子主成分分析高斯回归过程

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不同铂碳比下PEMFC梯度阴极催化层性能数值模拟

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太阳能学报 2024年第11期45卷 738-746页

作者：程友良丁瑞毛绍宽樊小朝华北电力大学动力工程系保定071003 华北电力大学河北省低碳高效发电技术重点实验室保定071003 新疆工程学院能源工程学院乌鲁木齐830023

建立耦合团聚物模型的二维、两相、非等温的质子交换膜燃料电池(PEMFC)模型,研究在不同铂碳比(Pt/C比)下,阴极催化层(CCL)梯度设计对燃料电池性能的影响。结果表明,当Pt/C比为0.6时,铂载量梯度设计能增强燃料电池性能,但当Pt/C比为0.3... 详细信息

建立耦合团聚物模型的二维、两相、非等温的质子交换膜燃料电池(PEMFC)模型,研究在不同铂碳比(Pt/C比)下,阴极催化层(CCL)梯度设计对燃料电池性能的影响。结果表明,当Pt/C比为0.6时,铂载量梯度设计能增强燃料电池性能,但当Pt/C比为0.3时会削弱其性能。而对于铂载量和电解质含量梯度设计,随着Pt/C比降低到0.3,该设计有更低的氧局部传输阻力,使其氧气供应更充足、浓差损失减少、氧饥饿现象消失,从而实现电流密度增幅进一步增大。

关键词：质子交换膜燃料电池数值模拟传质梯度阴极催化层铂碳比氧饥饿

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基于风场实验的三维叠加尾流模型特性研究

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动力工程学报 2023年第9期43卷 1223-1229页

作者：张绍海高晓霞徐施耐朱霄珣王瑜王喜华北电力大学动力工程系河北保定071003 河北省低碳高效发电技术重点实验室河北保定071003 保定市低碳高效发电技术重点实验室河北保定071003 华北电力大学电子与通信工程系河北保定071000 河北龙源风力发电有限公司河北张家口076450

针对目前存在的尾流模型对叠加尾流空间分布特征描述不完整的问题,提出了一种基于双高斯函数的三维叠加尾流模型(3DJGF-M模型),以达到对叠加尾流更准确、全面地预测。首先,修正了三维双高斯全尾流模型(3DJGF模型)的尾流膨胀系数,该系数... 详细信息

针对目前存在的尾流模型对叠加尾流空间分布特征描述不完整的问题,提出了一种基于双高斯函数的三维叠加尾流模型(3DJGF-M模型),以达到对叠加尾流更准确、全面地预测。首先,修正了三维双高斯全尾流模型(3DJGF模型)的尾流膨胀系数,该系数不需要多次试验计算来确定,可减少计算成本;其次,通过引入风切变的影响,修正了速度亏损叠加原理;此外,以3DJGF模型为基础,利用考虑风切变的叠加原理推导了3DJGF-M模型;最后,利用激光雷达进行了风场实验,验证了3DJGF-M模型的准确性。结果表明:3DJGF-M模型在预测整个尾流区水平剖面以及垂直剖面的相对误差基本都在5%以内,预测效果良好,对于风电场布局优化有较大的应用潜力。

关键词：风力机尾流模型叠加尾流风场实验双高斯函数

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基于场协同原理的微通道熔盐换热器传热强化

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太阳能学报 2023年第3期44卷 509-515页

作者：刘赟张传智董月华北电力大学河北省低碳高效发电技术重点实验室能源动力与机械工程学院保定071003

微通道换热器具有换热性能好、结构紧凑的优点,但在换热器中,熔盐侧的流动换热性能较差。为解决上述问题,运用场协同原理对翼型微通道熔盐换热器进行强化,并对其进行数值分析。该文以60%硝酸钠和40%硝酸钾混合而成的二元硝酸盐(太阳盐,S... 详细信息

微通道换热器具有换热性能好、结构紧凑的优点,但在换热器中,熔盐侧的流动换热性能较差。为解决上述问题,运用场协同原理对翼型微通道熔盐换热器进行强化,并对其进行数值分析。该文以60%硝酸钠和40%硝酸钾混合而成的二元硝酸盐(太阳盐,Solar Salt)作为热侧流体,计算出局部场协同角分布,分析入口流速和入口温度对速度场和温度场场协同性的影响,并对局部场协同性较差的位置进行强化。结果表明,入口流量在0.005~0.013 kg/s(Re=2810-7307)范围内,翼型微通道换热器的场协同性随入口流量和入口温度的增加而变差。强化后的换热器其熔盐侧全场场协同角下降约3.73°,综合换热性能(PEC)提升2.25%。

关键词：太阳能热发电熔融盐数值模拟微通道换热器场协同原理强化传热

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四维时空不均匀尾流影响下风力机功率及气动载荷分析

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空气动力学学报 2024年第12期42卷 88-99,I0002页

作者：高晓霞周鲲程沈佳烨朱霄珣王瑜董利江华北电力大学动力工程系保定071003 河北省低碳高效发电技术重点实验室保定071003 保定市低碳高效发电技术重点实验室保定071003 华北电力大学电子与通信工程系保定071003 新疆新能集团有限责任公司乌鲁木齐电力建设调试所乌鲁木齐830000

处于尾流区与处于自由流场的风力机气动特性差异明显。为了量化风力机气动特性受尾流影响规律,提出了一种基于三维时变尾流模型(3DJGF-T)耦合改进的叶素动量理论(BEM)的风力机气动特性计算方法。首先,分别以正弦风、自由风作为上游机组... 详细信息

处于尾流区与处于自由流场的风力机气动特性差异明显。为了量化风力机气动特性受尾流影响规律,提出了一种基于三维时变尾流模型(3DJGF-T)耦合改进的叶素动量理论(BEM)的风力机气动特性计算方法。首先,分别以正弦风、自由风作为上游机组输入风况,使用3DJGF-T尾流模型计算,得到尾流场内风况的时空变化特征,并进行外场实验验证;其次,以上述尾流场内随空间位置点和时间的不均匀分布的流场为边界条件,研究处于不同尾流下游纵向位置(x=5D、6D、7D、8D)及水平位置处(全尾流、1/2尾流、3/4尾流、全偏尾流)的风轮和单叶片功率、转矩、轴向力的时空变化规律。对比分析结果显示:下游纵向位置变化会同时改变尾流的时间与空间特性,对载荷及功率产生更加复杂的波动影响,纵向距离每增加1D,风轮功率增大约10%;相比之下,风力机水平位置的变化仅影响尾流的空间特性,风轮功率损失随着靠近尾流中心而逐渐增大,相较于全偏尾流,1/2尾流、3/4尾流和全尾流的功率平均值相对损失分别为23.7%、44.3%、61.2%;当来流为自由风时,其风速变化比正弦风更快、随机性更强,导致风力机机组承受的载荷功率波动更大。

关键词：风力机四维时空尾流 3DJGF-T尾流模型风场实验功率载荷分析

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CO_(2)和H_(2)O气化反应对富氧气氛煤热解和焦炭燃烧影响进展

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洁净煤技术 2024年第6期30卷 105-113页

作者：雷鸣田溪洪迪坤张倩张磊华北电力大学动力工程系河北保定071003 河北省低碳高效发电技术重点实验室河北保定071003

富氧燃烧技术作为一种具有广阔前景的燃煤电站CO_(2)减排技术,对实现可持续发展的能源目标具有重要意义。由于CO_(2)和H_(2)O物理性质和气化反应的影响,煤在富氧气氛中的转化过程可能明显异于空气气氛。通过分析已有文献发现,CO_(2)对... 详细信息

富氧燃烧技术作为一种具有广阔前景的燃煤电站CO_(2)减排技术,对实现可持续发展的能源目标具有重要意义。由于CO_(2)和H_(2)O物理性质和气化反应的影响,煤在富氧气氛中的转化过程可能明显异于空气气氛。通过分析已有文献发现,CO_(2)对煤热解过程中挥发分的析出率和焦炭的物理结构和化学性质有一定影响,但较少学者关注CO_(2)和H_(2)O混合气体物性的作用。在煤或焦炭燃烧过程中,CO_(2)的高比热和低氧扩散速率对燃烧反应有明显抑制作用,但可能是由于H_(2)O浓度差异的原因,目前对CO_(2)和H_(2)O混合气体物性在燃烧过程中的影响机制还有争议,尤其是缺少加压下的数据。对于气化反应的影响,目前研究表明,CO_(2)单气化和CO_(2)/H_(2)O共气化提高了煤热解时挥发分轻质气体的产率,但焦炭产率却有所降低,而压力增加强化了这一影响。此外,气化作用下的煤焦可能由于表面积增加而提高了反应活性,其表面官能团结构也因气化而发生改变。关于煤或焦炭燃烧反应,目前普遍认为CO_(2)气化在温度较高和氧气浓度较低时可促进燃料碳消耗,H_(2)O的加入则进一步加速了这一过程。随着环境压力的升高,CO_(2)气化反应在燃料碳消耗中占比逐渐增大,但对于加压下CO_(2)/H_(2)O共气化的影响鲜有涉及。本研究总结了富氧气氛中CO_(2)和H_(2)O气化作用下的煤热解和焦炭燃烧行为,为今后富氧燃烧技术的发展提供了理论参考。

关键词：富氧燃烧煤粉 CO_(2) H_(2)O 气化焦炭碳消耗

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