应用天然气重整技术的新型动力系统开拓研究

总结概述应用天然气重整反应技术的新型动力系统开拓研究,包括燃料电池及联合循环系统、化学回热燃气轮机循环、太阳能一天然气互补动力系统以及天然气／煤双燃料综合动力系统等。分析归纳天然气蒸汽重整在动力系统应用的新方式,侧重论述天然气蒸汽重整在相关新系统集成中新应用的功能与机理,还分析揭示新系统的特性与性能。     

燃气轮机废热利用的新型动力系统热力学分析

基于能量等级回收和梯级利用的原则,构建了一种燃气轮机废热利用的新型动力系统。该系统主要由燃气轮机布雷顿循环(GTC)、再压缩式超临界CO₂布雷顿循环(S-CO₂)、朗肯循环(RC)、有机朗肯循环(ORC)和有机闪蒸循环(OFC)组成。该动力系统不仅克服了单个子循环热量回收范围窄的局限性,而且通过回热的方式实现了能量的梯级利用,进而提高了系统效率。通过Aspen HYSYS软件对构建的动力系统及各子循环分别进行模拟仿真,进一步研究了工况参数对系统的影响。与现有文献中的数据对比表明,该动力系统中各子循环均得到较好的验证。在相同工况条件下,文献中动力系统净功率为48 592.84 kW,热效率和火用效率分别为42.41%和62.02%,而本研究系统净功率为50 040.46 kW,热效率和火用效率分别达到43.673%和73.593%。因此,该新型动力系统具有较好的能源利用效果。     

复合翼垂直起降无人机直驱混合动力系统验证设计与试验建模方法

为了提升垂起固定翼无人机垂直机动时间,在简化油电混合动力系统研究与应用难度的同时提高油电混合动力垂起固定翼无人机能量利用率与动力冗余度,提出了一种油电混合动力垂起无人机动力系统拓扑结构方案。基于此拓扑结构选择与开发适配于起飞重量为15-20kg的垂起固定翼无人机动力系统软硬件,以此搭建了油电混合动力垂起无人机动力系统一体化验证平台,该验证平台能够在地面模拟油电混合动力垂起无人机不同工况与工作模式,同时具有较强的人机交互性,能够实现对动力系统不同工况下的典型输出参数采集。基于此验证平台,设计了动力系统稳态特性与动态特性试验方案,采用试验建模法建立了动力系统稳态与动态数学仿真模型,通过仿真与实物对比试验分析法,验证试验方案可行性与模型准确性。动力系统配装垂起无人机完成飞行试验,全系统工作正常,验证了实际工况下动力系统的可靠性。     

基于支持向量机的柴电混合动力故障诊断研究

对柴电混合动力系统级故障诊断进行了研究,利用仿真软件搭建了实时整车模型,并构建了基于支持向量机的柴电混合动力系统的诊断框架.采用一对一方法构建多分类器,故障识别准确率达到98％.构建了柴电混合动力系统故障诊断实时仿真平台,进行了基于支持向量机的柴电混合动力系统故障诊断实时仿真,验证了实时环境下基于支持向量机诊断算法能有...     

我国煤炭产能调控的系统动力学建模与政策模拟研究

本文从我国煤炭产业发展的突出问题出发,提出实施煤炭产能调控的必要性及其内涵,并针对煤炭产能调控政策所涉及的经济、社会、资源和环境的系统复杂性,构建了煤炭产能调控SD模型.应用所建立的模型,对相关调控政策做模拟分析和系统评价.     

电源车动力系统控制策略研究

介绍了新型电源车动力系统中发动机和液压系统的控制策略。通过对整车运行状况分析，总结了发动机和液压系统控制的主要任务。以电子调速器为基础，借鉴有限状态机理论设计了发动机管理系统。采用前馈与反馈控制相结合的方法设计了液压系统控制器。最后通过停车发电试验对系统性能进行了验证，结果表明该电源车能够稳定的达到三级移动电站标准，同时具备行车发电潜力。新的动力系统结构很好的保证了整车机动性，具有广泛的应用前景。     

热能动力系统优化与节能改造分析

近年来,热能动力系统的应用愈加广泛,其以煤炭等矿物燃料为主要燃料。然而,大部分矿物燃料都具有不可再生的特性,如果长期采用矿物资源作燃料,不仅会加剧我国资源短缺的问题,还会带来一定的环境污染。所以,需要对热能动力系统进行优化与节能改造,就此进行了相关的阐述和分析。     

总能系统模块化建模及新算法的探讨

本文对力过程系统的各种建模方法进行了综合分析，指出模块化建模方法具有可将复杂化整为零的优点，尤其是联立模块法理有发展前途，并 总能系统过程模拟联立模块算法 。     

生物质能汽车的动力系统技术

能源和环境问题成为本世纪世界各国共同面临的两个重大问题。寻找新的"清洁代用燃料"是人类的必然选择。生物质能源是一种可作为车辆发动机燃料的新型清洁低廉的可再生能源,因此研究和开发生物质能汽车动力系统技术有利于改变我国能源消费结构、维护国家能源安全和环境保护。介绍了生物质燃料汽车动力系统技术,主要包括固体燃料裂解气化技术、气体燃料净化技术以及使用燃气式发动机技术等。为研究和开发使用生物质燃料汽车提供了一定的指导和参考信息,为其今后的深入研究提供了一定的参考。     

调和算法在水箱模型参数自动率定中的应用

针对水文概念性模型参数率定复杂且模型专业性强,应用传统的人工试错方法寻找最优参数组合时工作量大、耗时长、成本高,提出了一种新型的启发式算法--调和算法,实现了对一维水箱模型的参数自动率定,并运用该算法对闽江流域邵武站历年径流量进行了数值模拟.结果表明,该算法自动率定水文模型参数效率很高,获得的年径流量模拟结果较好.     

PMU在线分析系统计算平台技术研究

主要介绍了PMU在线应用系统的计算平台技术,说明了大数据量传输和实时计算整体设计方案,介绍了使用的Linux实时内核技术,高可靠的双机热备集群技术,基于RDMA的高带宽、低延迟的通信技术,高性能MPI并行计算技术以及GPU编程技术等内容,提供了平台的实现方法。最后说明了闭环仿真测试对计算周期和整组延时等指标进行测试的情况。试验结果表明,在线计算平台满足PMU分析系统的需要。     

变速恒频双馈风力发电机物理-数学仿真平台研究

根据生产、安装、调试双馈风力发电机过程中所积累工程经验,在实验室条件下,设计了一套双馈风力发电机物理-数学仿真平台,并在其上实现新型的LVPWM控制方法.该仿真平台利用MATLAB的外部接口技术,通过MODBUS总线将变流器、风力发电控制系统所实时生成数据整合起来,避免了SIMULINK模块只反映接口特性而无法反映器件内部特性的缺点.实验结果表明,变速恒频双馈风力发电机的动、静态特性都能真实地反映出来,验证了LVPWM控制的优越性,并实现了实验平台并网的设计目标.     

A parallel modular computing approach to real‐time simulation of multiple fuel cells hybrid power system

In this paper, a Hardware‐in‐the‐loop (HIL) simulation method for multiple fuel cells hybrid power system based on field‐programmable gate array (FPGA) + CPU architecture is presented. This paper is aiming to propose a parallel modular computing strategy in FPGA, which is used to reduce the programming difficulty and single‐step simulation time. In this strategy, different modules are modeled inside FPGA separately and are connected together to achieve the desired circuit by an interactive connection module. In this way, complex programming is not required when building a system. It only needs a combination of different modules, just like building blocks or modeling in Simulink. This strategy can reduce the programming difficulty greatly when developing complex models in FPGA. Furthermore, it is highly parallelizable to achieve a single‐step simulation time of 0.1 μs in FPGA. The simulation and experimental results demonstrate that the HIL simulation platform has the advantages of high speed, high precision, low cost, and easy to popularize.     

基于边缘云计算的FPSO现场生产运营数据平台

传统浮式生产储存卸货装置(FPSO)现场生产运营数据平台在动态生产运营过程中存在数据采集性能较低的问题,导致数据容量储存能力较差。引入边缘云计算技术,设计了一种新的FPSO现场生产运营数据平台。该平台采用B/S硬件架构,可为硬件与软件的高效运行提供稳定的环境。设计了生产运营数据采集模块,用于分析与挖掘数据潜在信息;依据边缘计算原理,设计了平台边缘云计算层,以获取数据的优先级值;设计了FPSO数据库,从而提高了平台数据存储与管理的安全性与便捷性。测试结果表明,该数据平台的数据存储容量与数据采集规模均高于传统平台,可行性较高。     

飞轮储能的仿真系统研究

飞轮储能在很多能源相关领域有着广阔的应用前景。基于飞轮储能技术的基本原理及飞轮储能系统的主体结构,以Simulink为平台搭建了飞轮储能的仿真系统,包含充电模型和放电模型两部分,各自由电机本体、转速计算、磁极位置检测及位置控制等模块组成,其中转速计算模块是区分两个模型的所在。基于所搭建的仿真平台,对充放电过程进行了仿真,并对占空比、转动惯量与摩擦系数对储能系统的影响进行了仿真分析。     

船用燃气轮机总体性能分布式集成仿真平台设计及功能验证研究

为了满足多学科、多层次的船用燃气轮机仿真分析需求,运用分布式集成仿真和多软件协同仿真的方法,对燃气轮机总体性能集成仿真平台进行设计研究。使用C#语言在.Net平台上对仿真平台应用层进行开发,以商用仿真软件与Sql Server数据库为支撑层,使用web服务协议和改进的多软件协同仿真接口作为通讯层以及由服务器、计算节点和网络设备组成的设备层,这四个层次组成了平台的体系结构。基于MVC(Model View Controller)框架和B/S(Browser/Server)架构,设计了平台的运行框架。平台能够实现网络环境下的燃气轮机高效率高精度的性能分析。通过间冷燃气轮机装置在发电负载下变工况分布式集成仿真方案,初步验证了平台体系框架的合理性和有效性。     

Dynamic Simulation and Operating Characteristics of Ground-Coupled Heat Pump with Solar Seasonal Heat Storage System

Abstract

A hybrid ground-coupled heat pump (GCHP) is an efficient and sustainable technology for space heating and cooling. A demonstration house equipped with GCHP with a solar seasonal heat storage (SSHS) system had been built in Harbin, a severe cold zone of China. A dynamic simulation model was built for the house and GCHP with the SSHS system using TRNSYS. The model used a newly developed vertical ground heat exchanger (VGHE) module which considered coupled heat and moisture transfer (CHMT) in ground with variable soil properties (VSPs) and phase change of soil moisture (PCSM). In the simulation, a large amount of computing is consumed for VSP and PCSM, while the computing amount for moisture transfer is small. The model with the new VGHE module produced better simulated results, compared with the field data. So, CHMT-VSP-PCSM affects the performance of VGHE and system to some extent, especially CHMT. Hourly variation laws of temperatures and energy parameters were analyzed, and different characteristics were showed up at different operating stages in heating and cooling seasons for both long and short terms. The GCHP with the SSHS system can meet the heating and cooling demands of the house in general. In cooling season, adjusting the ratio of the two groups of VGHE for heat storage and cooling will increase the utilization efficiency of VGHE and make the soil temperature more balanced.     

二甲醚发动机动力及排放性能研究

在一台车用单缸直喷柴油机上进行了燃用二甲醚的试验研究,结果表明:二甲醚发动机的动力性及排放性能优于柴油机.基于二甲醚燃烧数值仿真计算平台,建立氮氧化物模型.利用建立的平台计算二甲醚发动机在不同负荷下的动力及排放性能.得出:仿真结果与试验结果相同.研究结果表明:二甲醚发动机的NOx排放比柴油机大幅度降低,二甲醚发动机可以完全消除碳烟排放,二甲醚是一种可以替代柴油的理想清洁燃料.     

面板堆石坝堆石体施工进度实时仿真系统研究及应用

在面板堆石坝施工过程中,由于需要考虑的因素众多,因此坝体实际填筑进度与计划进度很难达到一致。为了提供合理的施工方案以便准确完成施工进度计划,基于成熟的仿真理论并结合数据库技术,通过面板堆石坝仿真系统参数确定、施工仿真系统假定、仿真系统约束条件、坝面流水作业参数确定,开发了面板堆石坝堆石体施工进度实时仿真系统,还添加了工程进度实时控制模块,对整个施工过程进行数值仿真计算,再通过可视化技术和信息管理技术对计算图、结果表等多种形式、各种信息进行归纳、分类和整理,辅助面板堆石坝施工管理和决策,并根据实际施工进度反馈的信息对仿真系统进行动态调整,从而与实际进度相吻合。最后通过实例分析,得到实际填筑强度、计划填筑强度与调整后填筑强度对比图,不仅为施工管理人员提供了有效的辅助分析工具,而且提高了工作效率。     

Research on multi-time scale doubly-fed wind turbine test system based on FPGA + CPU heterogeneous calculation

As the proportion of renewable energy increases, the interaction between renewable energy devices and the grid continues to enhance. Therefore, the renewable energy dynamic test in a power system has become more and more important. Traditional dynamic simulation systems and digital-analog hybrid simulation systems are difficult to compromise on the economy, flexibility and accuracy. A multi-time scale test system of doubly fed induction generator based on FPGA + CPU heterogeneous calculation is proposed in this paper. The proposed test system is based on the ADPSS simulation platform. The power circuit part of the test system is setup up using the EMT (electromagnetic transient simulation) simulation, and the control part uses the actual physical devices. In order to realize the close-loop testing for the physical devices, the power circuit must be simulated in real-time. This paper proposes a multi-time scale simulation algorithm, in which the decoupling component divides the power circuit into a large time scale system and a small time scale system in order to reduce computing effort. This paper also proposes the FPGA + CPU heterogeneous computing architecture for implementing this multitime scale simulation. In FPGA, there is a complete small time-scale EMT engine, which support the flexibly circuit modeling with any topology. Finally, the test system is connected to an DFIG controller based on Labview to verify the feasibility of the test system.