2021年 第43卷 第5期    刊出日期：2021-05-25

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智能电力

基于鲁棒约束的PI控制器参数多目标优化及应用

荆立坤, 唐宜强, 潘凤萍, 吴振龙

2021, 43(5):  1-8.  doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.05.001

摘要 ( 165 )   HTML ( 6 )   PDF (1804KB) ( 265 )  

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比例-积分（PI）控制器结构简单、易于实施,但其参数不能保证系统取得满意的控制效果,为提升系统运行品质,提出了一种基于鲁棒约束的PI控制器参数多目标优化方法。采取最大灵敏度函数作为鲁棒约束指标,将闭环系统的跟踪性能与抗干扰性能同时作为优化目标,采用多目标遗传算法在PI控制器稳定域内对参数进行优化,得到满足鲁棒约束的Pareto最优解集,借助水平图法得到优化参数。采用该方法优化后的PI控制器参数在山东潍坊某电厂^#3高压加热器中投入应用,运行数据表明,在更大的负荷范围内,高压加热器水位波动范围只有原来的61.89%,具有很好的工业现场应用潜力。

基于IQGA-GRNN模型的SCR脱硝出口NO_x质量浓度预测方法

曹喜果, 张永涛, 李雅恬

2021, 43(5):  9-14.  doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.05.002

摘要 ( 118 )   HTML ( 3 )   PDF (1372KB) ( 323 )  

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针对选择性催化还原（SCR） 烟气脱硝系统工艺复杂、非线性等特点,提出了一种基于改进量子遗传算法（IQGA）和广义回归神经网络（GRNN）的燃煤电站NO_x排放数学模型：先采用动态旋转门对量子遗传算法（QGA）进行改进,使其搜索更为精细,然后应用IQGA对GRNN中的光滑因子进行寻优,使该算法逼近能力更强。以某300 MW供热机组为例,针对现场实际运行数据,采用IQGA-GRNN进行训练建模,并将该模型与GRNN模型、QGA-GRNN模型的预测结果进行对比,结果表明,IQGA-GRNN模型的预测值与实测值最大误差在8.0%以内,平均误差在0.2%以内,可为后续喷氨量的精准控制提供有力的支撑。

变电站站用电源系统在线状态评估系统架构及关键策略研究

王立鼎, 詹庆才, 殷建军, 杨常府, 王均慧, 聂晓波

2021, 43(5):  15-22.  doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.05.003

摘要 ( 6323 )   HTML ( 121 )   PDF (2435KB) ( 438 )  

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变电站站用电源系统是保障变电站安全可靠运行的重要环节,主要由站用交流电源系统、直流电源系统和交流不间断电源系统3部分组成。为了有效在线评估变电站站用交、直流电源的运行状态,提出一种主、子系统协同配合的变电站站用电源在线评估系统,介绍了主、子系统的主要功能及组成部分,详细阐述了评估流程,以及交流电源设备、逆变电源设备、直流/直流（DC/DC）通信电源设备和直流电源设备的评估原则及策略。结合系统在现场的实际应用情况,验证其可有效保障变电站站用电源系统的安全稳定运行,具备一定工程推广应用价值。

区块链技术在能源数字经济中的应用研究

王程, 崔维平, 高洪达, 贺鹏, 刘睿, 刘键烨, 陈光, 李心达

2021, 43(5):  23-29.  doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.05.004

摘要 ( 207 )   HTML ( 7 )   PDF (1166KB) ( 216 )  

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区块链作为能源数字化的重要技术,具有分布式计算、存储、数据共享、共用、公开透明、不可篡改、可追溯等特点,可为能源业务数字化提供技术支撑。提出区块链破局能源数字经济理念,并从生产资料所有制、新型生产关系和产品的分配形式3个方面,解析区块链在构建能源数字经济新型生产关系中的作用,同时基于这种新型生产关系,分析区块链在能源数字经济领域中的3类应用场景,即区块链在能源数据计量、电子合同、停电保险业务方面的应用。通过对其应用场景的分析与总结,提出了需注重区块链在应用过程中商业模式与其他数字技术相融合的研究,今后发展还需着重解决存储空间、用户隐私等问题。

基于数据整合的用电信息智能交互平台研究与应用

叶玲, 常文亮, 龙泉

2021, 43(5):  30-35.  doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.05.005

摘要 ( 149 )   HTML ( 3 )   PDF (3662KB) ( 248 )  

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为解决基层营销服务业务体验不智能、交互渠道不便捷、用电信息不对称等问题,以数据整合、Ant Design体系、微信公众平台及Serverless工作流等技术为基础,建立基于多源数据融合的用电信息智能交互平台。从数据支撑、应用服务和业务应用3个层面搭建了平台的系统架构;聚焦为基础支撑和增值提升建立的平台的功能体系,以实现业务的智能流转、信息的精准推送及流程的闭环管控;并以定期安全检查、停电信息推送及用能优化分析3个场景为例,阐述了平台在客户管理及服务中的应用模式,对数字化技术如何引领供电企业经营管理与服务模式转型升级进行了总结。

基于振动信号分析的滚动轴承寿命预测方法研究

谈智玲, 陈才明, 徐胜朝, 吴志宏, 宋寅, 王朋飞

2021, 43(5):  36-44.  doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.05.006

摘要 ( 207 )   HTML ( 6 )   PDF (3134KB) ( 460 )  

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滚动轴承剩余寿命预测问题具有多类别、多特征的复杂特性,传统的基于力学和概率统计的预测方法运用在工程实践中都较为困难。研究了基于振动信号分析的滚动轴承寿命预测方法。首先,将采集到的振动信号进行时域、频域和基于小波包样本熵的时频域特征提取;其次,通过皮尔逊相关分析筛选出与轴承寿命相关度较大的特征,作为轴承寿命预测的样本集;然后,把选择的特征参数作为输入,对改进后的粒子群优化算法-广义回归神经网络（PSO-GRNN）模型进行训练,构建轴承寿命预测模型;最后,将模型与反向传播（BP）神经网络模型和PSO-GRNN模型进行对比,试验证明电机滚动轴承寿命预测模型具备更强的稳定性和更高的精度。

节能与环保

分布式能源站天然气内燃机Urea-SCR系统模拟优化研究

赵大周, 王明祥, 阮慧锋, 谷菁, 王明晓

2021, 43(5):  45-52.  doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.05.007

摘要 ( 166 )   HTML ( 4 )   PDF (3330KB) ( 207 )  

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为提高Urea-SCR系统的NO_x脱除率,以某分布式能源站9.7 MW天然气内燃机Urea-SCR系统为研究对象,通过建立三维数值模型,研究了不同喷射位置条件下反应器内静态混合器、多孔板对流场、NH₃转化率及NH₃摩尔分数分布的影响。模拟结果表明：喷射位置距离首层催化剂越远,首层催化剂截面NH₃转化率越高、NH₃摩尔分数分布越均匀;挡板式静态混合器会破坏首层催化剂入口速度分布的均匀性,不利于NH₃的转化及混合;入口渐扩段布置多孔板能够有效改善首层催化剂入口前流场的均匀性,提高NH₃的转化率,但不利于NH₃的混合。采取在备用层催化剂处布置多孔介质的措施,可获得较为理想的NH₃转化率及分布的均匀性。

陶瓷膜烟气脱水工艺的水平衡分析

韩长亮, 谷小兵, 袁宗海, 李刚, 孙保民, 高丹

2021, 43(5):  53-58.  doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.05.008

摘要 ( 136 )   HTML ( 4 )   PDF (1046KB) ( 242 )  

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针对脱硫系统和除水装置建立水平衡模型,对陶瓷膜除水烟气消白工艺的水平衡分布进行计算。某 600 MW机组运行结果表明：排烟温度、负荷与除水装置捕水量呈正比;机组燃烧褐煤时,工艺补水量需求最小,除水装置捕水量远超工艺补水量;冬季为满足消白要求,除水装置捕水量更多;陶瓷膜脱水效率每提高10百分点,捕水量增加25 t/h,但烟囱出口处的烟气温度会下降,当脱水效率从10%提升至60%时,排烟温度下降14.28 ℃,烟羽抬升高度下降176.50 m。陶瓷膜除水装置烟气消白工艺在合适的条件下可有效降低脱硫系统水耗,对全厂节水具有至关重要的意义。

脱硫浆液引射增压装置的理论计算研究

张锡乾, 杨彭飞, 吴冲

2021, 43(5):  59-63.  doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.05.009

摘要 ( 138 )   HTML ( 8 )   PDF (1056KB) ( 206 )  

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燃煤电厂通过降低湿法脱硫系统出口烟气温度和烟气含湿量可有效消除石膏雨,并实现脱硫节水及减少超细颗粒物和气溶胶等可凝结颗粒物的排放。部分燃煤电厂采用在脱硫循环浆液管道上增设浆液冷却装置的方法降低烟气温度及含湿量,导致浆液循环管道阻力增加,浆液循环泵出力不足,脱硫效率下降。为解决这一问题,从流体力学方面进行了理论分析,给出了脱硫浆液引射增压装置设计理论计算。以某脱硫项目为例进行了引射增压装置的方案设计,理论上验证了设计方法的可行性,为引射增压装置的实际设计提供了理论指导。

660 MW超超临界二次再热机组深度调峰试验研究

丛星亮, 谢红, 苏阳, 张骏, 程英捷

2021, 43(5):  64-69.  doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.05.010

摘要 ( 202 )   HTML ( 6 )   PDF (1060KB) ( 392 )  

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为适应碳达峰、碳中和目标下燃煤机组的发展趋势,研究了某660 MW超超临界二次再热机组的深度调峰。经过试验发现,该机组完全具备在30%额定负荷下的深度调峰能力：锅炉燃烧稳定、状态良好;主辅机控制与运行参数正常且稳定,具有一定的调节裕度;环保设备投运正常、污染物排放都达到国家规定的超低排放的标准。尽管如此,在30%额定负荷下运行时机组的经济效益明显下降,与50%额定负荷时相比,供电煤耗急剧增加,受汽机热耗率、锅炉热效率和厂用电率变化的影响共增加煤耗约49.0 g/（kW·h）。试验结果说明,深度调峰机组的运行参数还有待进一步调整和改进。

新能源

100 MW塔式光热电站吸热器中心高度优化研究

高嵩, 任博涵, 许继刚, 徐志强, 李鸿飞

2021, 43(5):  70-74.  doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.05.011

摘要 ( 179 )   HTML ( 7 )   PDF (962KB) ( 318 )  

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为降低塔式光热电站的成本电价,需要合理设计吸热器中心高度以优化电站效率。对某100 MW塔式太阳能光热发电站吸热器中心高度的优化方法和思路进行了研究。通过建模,模拟了不同吸热器中心高度与定日镜数量的关系及对电站发电量的影响,通过成本电价寻优的方式确定吸热器中心高度。分析结果发现,不同高度的吸热器中心高度的增加,成本电价存在最低值。基于一定规模的储热容量,该热发电站吸热塔高设计为220 m时,成本电价最低。通过优化热发电站吸热塔高度,可降低项目投资的成本、提高项目经济性。

基于卷积神经网络的机舱风速修正

杨明明

2021, 43(5):  75-79.  doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.05.012

摘要 ( 243 )   HTML ( 4 )   PDF (1401KB) ( 295 )  

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风电机组机舱风速计受到风机尾流和叶片扰动影响,国际电工委员会（IEC）提出的机舱传递函数无法准确描述机舱实测风速与来流风速的复杂关系。提出一种基于卷积神经网络的机舱风速修正模型,该模型采用多层卷积池化,可有效过滤风机尾流和叶片扰动的影响,高度抽象特征变量,提高修正风速的精度。工程实例表明：平原风电场中基于卷积神经网络法的计算风速与实测风速拟合精度R²达到0.844 7,平均绝对误差（MAE）仅为0.071,该方法计算的功率曲线与实测功率曲线评估电量差异仅为4.07%,各项偏差指标均优于IEC机舱传递函数,充分反映出该模型在机舱风速修正方面的优越性。

新形势下西南大型水电可持续发展机制的探讨

徐刚磊

2021, 43(5):  80-85.  doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.05.013

摘要 ( 174 )   HTML ( 6 )   PDF (1300KB) ( 450 )  

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截至2019年年底,我国水电装机容量为356.40 GW,年发电量约为1.3 PW·h,水电能源已成为调整能源结构的中坚力量。碳中和与碳达峰目标的提出,使解决可再生能源消纳问题变得愈发迫切。水电发展“十三五”规划明确,后续的水电开发主要集中在西南地区。在当前新形势下,尽管水电弃水形势已有所缓解,但上网电价持续走低和水电开发成本越来越高,严重制约着大型水电的持续发展。对此,结合当前国家发展战略和宏观调控政策,探讨合理的可持续发展机制。建议在“准许成本加合理收益”的原则下,制定“基准价+上下浮动”的可持续水电电价机制,促进水电能源高质量发展。