2020年 第42卷 第5期    刊出日期：2020-05-25

上一期    下一期

光热发电

抛物槽式集热器双轴跟踪方式性能研究

张智，孙杰，祁昊均

2020, 42(5):  1-7. 

摘要 ( 299 )   PDF (1653KB) ( 766 )  

相关文章 | 多维度评价

针对抛物槽式集热器双轴跟踪方式进行了性能影响分析与几何受限条件下不同跟踪方式对比，开发了基 于 Matlab的抛物槽式集热器逐时集热量模拟程序并对程序进行了验证。研究结果表明：随着海拔的升高，单位面 积全年累积接收太阳辐射总量先上升后缓慢下降，随着纬度的升高，单位面积接收太阳辐射量在一年内中分布不 均匀性增强；在几何受限条件下，对于单轴跟踪，当边长比大于1时，南北布置相比东西布置全年累积接收太阳辐射 总量Q更高，而边长比小于1时，东西布置比南北布置单轴的Q更高；随着单轴跟踪排数的增加，Q逐渐增加且一般 高于双轴跟踪；在选定地理条件下，全年减排量与Q成正比；双轴跟踪方式下年平均单位接收太阳辐射量所需费用 最低，南北方向布置比东西方向布置所需费用更低。

熔盐储罐热分层混温过程研究

崔凯平，韩伟，倪煜，韩振兴,Francisco MANGAS

2020, 42(5):  8-13. 

摘要 ( 276 )   PDF (1922KB) ( 977 )  

相关文章 | 多维度评价

储热系统是太阳能热发电系统的核心系统之一，在调试、大修以及连续较差气象条件下，储罐面临较长时 间的停机，从而形成热分层现象，对储罐安全性造成影响。加大储罐内的扰动是破坏热分层现象的最有效手段，目 前在储罐设计研究中对热分层现象破坏研究内容较少。通过流体动力学（CFD）模拟计算分析了熔盐储罐发生热分 层现象后通过再循环扰动热分层被破坏现象。计算结果显示熔盐在储罐内部以100 kg/s流量再循环扰动时能够在 2.8 h得到充分混合。在低温熔盐储罐采用分配环进行混温时，需要3.1 h，储罐内熔盐最大温差下降至14.5 ℃。因 此可将此流量作为该项目实际运行阶段发生热分层现象后的再循环扰动流量。

太阳能镜场梯级加热的建模与优化研究

喻修成，张智

2020, 42(5):  14-19. 

摘要 ( 321 )   PDF (672KB) ( 802 )  

相关文章 | 多维度评价

在我国煤电为主的大背景下，太阳能协同燃煤电站发电具有巨大的发展潜力，但仍面临着成本高、能量损 失大等问题。采用梯级加热的思想，提出了一种将真空管集热器和槽式集热器混合构成梯级集热的镜场与传统燃 煤机组协同发电的模型，能有效降低成本并减少能量损失，并对该模型中新加入的真空管集热器进行了参数优化 研究。以N600-24.2/566/566型超临界中间再热凝汽式燃煤机组为协同对象开展研究，得出结论：年集热量随倾斜 角增加先增加后降低，最佳倾斜角为 40°~50°；年集热量增量随平板间距增大而减小；混合梯级集热系统完全取代 第1级抽汽方式，在真空管集热器出口给水温度为160 ℃时平准化度电成本（LCOE）达到最低，为0.734元（/ kW∙h）。

太阳能光热发电空冷管道特殊管件有限元分析

刘学，李国栋，林伟宁，车驰

2020, 42(5):  20-23. 

摘要 ( 327 )   PDF (2583KB) ( 792 )  

相关文章 | 多维度评价

为保证太阳能光热电站空冷大排汽管道系统关键管件的安全、可靠运行，采用 ANSYS软件对新疆哈密太阳能光热塔式1×50 MW机组工程项目直接空冷大直径排汽管道系统中的特殊异径四通进行结构有限元分析。对该异径四通在真空外压和自重载荷下的应力状态进行计算，并分析其整体的稳定性。依据JB/T 4732—2005对该应力情况进行校核，计算结果表明须对原结构进行改进。改进后异径四通满足标准要求。本次改造可为直接空冷排汽管道系统的整体安全、可靠运行提供理论参考。

燃气发电

微型燃气轮机燃烧室设计计算

王庆五，魏明翔，张俊伟，王锦琴

2020, 42(5):  24-30. 

摘要 ( 359 )   PDF (731KB) ( 1078 )  

相关文章 | 多维度评价

  燃烧室是燃气轮机的核心部件之一，其性能指标是衡量燃气轮机性能的重要依据。针对燃烧室的结构特

点给出了微型燃气轮机燃烧室的综合设计方法：对燃烧室进行功能分区；依据CO和NOx的排放选择主燃区温度；根

据经验值确定燃烧室内外筒直径；假设空气流量与气流温度沿轴线方向线性分布，通过计算空气滞留时间来选取

燃烧室的长度；针对燃烧室壁面通气孔，先根据经验初步确定其在3个燃烧区域的大致分布，然后利用等效面积法

进行具体设计。多次点火试验显示，采用该方法设计的燃烧室既没有熄火也没有火焰喷出，表明设计方法切实可

行，实现了微型燃气轮机燃烧室的快速、准确设计。

9E型燃气轮机DLN1.0燃烧系统数值分析

丁阳，郝建刚，谢大幸

2020, 42(5):  31-36. 

摘要 ( 357 )   PDF (1582KB) ( 972 )  

相关文章 | 多维度评价

为了解当前低污染燃烧室的设计特点，采用数值仿真模拟了DLN1.0燃烧室出现的全部燃烧状态，并将燃烧 调整工况下NOx排放值与仿真结果对比，结果表明：DLN1.0燃烧室存在3个可用于燃烧的回流区，初级模式和贫贫 模式下文丘里管流速较高；热负荷最大的是转换模式，最小的是预混模式；高温区位置出现在文丘里管和二级喷嘴 附近；燃烧调整过程中，中心燃烧区与外侧燃烧区局部NOx生成量的变化趋势相反，随着一级燃烧区燃料流量增加， 燃烧室出口NOx排放浓度先降至最低点然后缓慢增加。

燃气发电机组能效指标修正及对标管理

朱亚迪，李琛，谢大幸，徐婷婷

2020, 42(5):  37-42. 

摘要 ( 441 )   PDF (831KB) ( 1186 )  

相关文章 | 多维度评价

为完善能效指标对标管理体系，提高国内燃气发电机组能效指标管理水平，结合传统燃煤发电机组对标管 理工作经验和燃气发电机组特性，根据对标管理原则建立了3个层级的能效指标对标体系，采用数据统计分析、机 理分析、仿真计算等方法建立各边界因素影响供电气耗的修正系数计算模型。根据计算模型，在某E级燃气发电企 业数字一体化平台上搭建了厂级能效指标对标管理系统，实现了能效指标的在线对标和分析，便于运行人员从横 向和纵向2个维度寻找能耗差距，诊断分析能效偏差的部位和原因，为机组运行优化调整提供指导。

风力发电

基于混合核函数支持向量机的风电机组发电机温度预警方法

曹力，潘巧波，王明宇，马东

2020, 42(5):  43-49. 

摘要 ( 376 )   PDF (1741KB) ( 844 )  

相关文章 | 多维度评价

  发电机是风电机组的关键部件，其可靠性直接影响机组的运行状态。将混合核函数支持向量机用于发电

机正常工作情况下的温度模型训练及预测。首先筛选合适的样本数据，利用相关性计算选择与发电机驱动端轴承

温度关联度最高的几个参数，建立发电机正常工作的温度区间。当发电机运行发生异常时，其动态特性偏离正常

工作状态，导致混合核函数支持向量机预测的温度值与实际值残差发生变化，通过动态计算滑动窗口内残差的分

布特性，设定合理的报警逻辑及阈值，实现机组异常状态的预警。研究结果表明，该方法对于风电机组的故障预

警、远程诊断具有重要的指导意义。

基于机舱传递函数的风机功率曲线研究

杨明明

2020, 42(5):  50-54. 

摘要 ( 410 )  

相关文章 | 多维度评价

功率曲线是评估风机性能的重要指标之一。基于机舱传递函数的功率曲线具有高效、快速以及全面等特点。对3种主要的机舱传递函数计算方法进行全面剖析：动量理论修正法基于风轮动量理论的单元流管模型，采用机舱风速和功率进行自由流风速计算；分区多段线性拟合Binned-NTF修正法和高次多项式分区拟合修正法基于最小二乘法对机舱风速和激光雷达测风风速进行风速修正。以某平原风电场工程为例，采用这3种方法计算、修正的发电量误差在-2.33%～5.23%之间；采用拟合修正法的风速拟合精度和发电量误差率均优于动量理论修正法，而在拟合法中，高次多项式分区拟合修正法优于分区多段线性拟合Binned-NTF修正法。这是由于动量理论修正法受下截面风速近似化处理和机舱风速仪测量精度等因素的影响，误差率略大。综上所述，机舱风速仪测量精度会影响机舱传递函数计算方法的准确度，高次多项式分区拟合修正法优于其他2种机舱传递函数计算方法。

基于BP神经网络的风电系统控制器I/O硬件故障自诊断方法

姜寅，任荭葳，陈凯，朱长江

2020, 42(5):  55-60. 

摘要 ( 303 )   PDF (959KB) ( 828 )  

相关文章 | 多维度评价

  随着风电产业竞争日趋白热化，市场对整机制造商产品交付和运维服务质量的要求不断提高。针对批量

库存控制器个别I/O硬件故障影响项目生产维护的问题，介绍一种基于反向传播（BP）神经网络算法的低成本、适用

于生产运维现场使用的控制器I/O硬件故障的自诊断方法。通过输入随机顺序故障样本数据集对神经网络模型进

行训练，利用待测 I/O硬件和继电器构造的自诊断电路采集信号，将其处理为归一化数据的特征矩阵，输入自诊断

模型进行故障识别和分类，最终输出参考结果。试验初步验证了该方法在不依赖专用设备的情况下，可有效识别

I/O硬件信道故障，具有实际应用价值。

66 kV 海上风电交流集电方案的研究与发展前景

王峰，芮守娟，王小合，王怀明，王義维，董习斌，王伟，余浩

2020, 42(5):  61-65. 

摘要 ( 329 )   PDF (478KB) ( 1121 )  

相关文章 | 多维度评价

  随着海上风电单机容量和规模的不断增大，常规的35 kV交流集电方案的局限性表现得十分明显，可互联的风机数量越来越少，海缆长度越来越长，单位成本不断增加。提出了高电压等级的66 kV交流集电方案，相比于35 kV交流集电方案在技术和经济上更有优势，不仅能输送大容量电能，而且可节约投资、降低运行费用。对66 kV交流集电方案的设备进行了调研并结合海上风电的发展趋势讨论了66 kV交流集电方案的发展前景。

综合能源

综合能源系统多能流联合仿真技术研究

孙浩，陈永华

2020, 42(5):  66-72. 

摘要 ( 537 )   PDF (1276KB) ( 1557 )  

相关文章 | 多维度评价

为了实现区域综合能源的联合仿真，建立综合能源系统统一的建模与仿真平台，提出了跨平台联合数字仿 真技术方案。选择开源的瞬时系统模拟程序TRNSYS软件，利用其丰富的热力学元件库，与MATLAB/Simulink构建 综合能源联合仿真平台。TRNSYS与MATLAB之间采用功能模型接口（FMI）技术进行通信，集成不同软件建立的、 不同详细程度的模型，满足综合能源更深层次的仿真需求。以南方某大学为仿真场景，在所研究的平台上搭建联 合数字仿真模型，实现对冷、热、电、气多样化的用能需求分析。通过研究，基于FMI技术的跨平台多能流联合仿真 技术方案具备可行性，MATLAB和TRNSYS联合使用可实现多能流的数字联合仿真。研究成果可以进一步拓展应 用，实现多软件平台的数字联合仿真，也为硬件在环仿真、物理模型仿真等后续工作提供了技术支撑。

虚拟电厂技术现状及展望

杨晓巳，陶新磊，韩立

2020, 42(5):  73-78. 

摘要 ( 763 )   PDF (437KB) ( 1938 )  

相关文章 | 多维度评价

将信息技术与能源技术深度融合是国内外能源行业的发展方向。虚拟电厂以现代通信技术、互联网技术 为基础，利用网络突破地理位置局限，将可再生能源分布式发电与储能及可控负荷等子系统聚合成一个虚拟实体， 参与电力市场各种交易，为电网运行提供容量服务、辅助服务，进而提高电力系统的经济性和可靠性，同时促进可 再生能源的消纳和高效利用。研究了欧洲发达国家和国内的虚拟电厂示范项目，分析了各项目的关注重点、涉及 的核心技术以及实际效果。经过分析、对比并考虑国内能源行业现状及发展规划得出欧洲虚拟电厂技术路线更适 合国内参考这一结论，并对国内虚拟电厂下一步需要关注的关键技术和发展方向提出合理建议。

多流程循环流化床生物质锅炉在园区集中供热中的应用

初雷哲，张衍国，严矫平

2020, 42(5):  79-82. 

摘要 ( 276 )   PDF (466KB) ( 834 )  

相关文章 | 多维度评价

工业园区的节能减排工作是区域经济发展中的重要内容。以某工业园区集中供热项目改造为例，分析了该项目供热锅炉的燃烧方法及燃料特性，介绍了多流程循环流化床技术的原理及其锅炉结构，重点阐述了针对生物质燃料所做的燃烧技术改进以及污染物排放控制措施。运行情况显示，项目改造后的多流程循环流化床生物质锅炉效率高、污染物排放低，在生物质资源丰富的工业园区采用集中供热可以取得很好的运行效果。

核电

某核电站主给水前置泵振动超标治理

程学庆,施佳赟

2020, 42(5):  83-88. 

摘要 ( 319 )   PDF (929KB) ( 791 )  

相关文章 | 多维度评价

某核电项目主给水系统采用3台33.3%额定容量的定速泵泵组，调试期间所有主给水前置泵均存在驱动端轴承振动偏高且随着运行时间增加振动缓慢爬升的问题。为解决该问题，采取了重新找中、紧固出入口管道支吊架、调整管道平行度和同心度、调整轴瓦接触面等措施，但均不能有效降低振动。通过分析振动频谱图，结合主给水前置泵制造和安装特性，制定并实施了主给水前置泵轴承箱改造方案，大幅降低了振动值，有效解决了振动超标问题，同时改善了泵体和轴承箱刚度。