复杂地形下风力机尾流数值模拟研究和激光雷达实验对比

以CFD数值计算和实验相结合的方法,对处于中国西南某多山地区陆上风电场的尾流特性进行研究,验证不同数值方法在复杂地形的适用性。首先采用2台激光雷达,测量目标风力机一个月内的自由来流风速和尾流廓线,在地形上坡加速效应下,不同大气稳定度下目标风力机的自由来流风速廓线均呈负梯度。然后分别采用经典致动盘和改进致动盘法,模拟目标风力机在主风向下的尾流发展。不同于只有风速与压降关系的经典致动盘法,改进致动盘法更考虑了叶片几何和气动参数(尺寸信息、攻角、桨距角、升阻力系数等)。通过与后置激光雷达尾流测试结果对比,这2种基于CFD技术的数值模拟方法,计算网格相同,计算时间相当,且均能较好地模拟因为复杂地形而引起的尾流偏转;其中改进致动盘的尾流形状与激光雷达相似,速度亏损也更接近激光雷达结果。因此,改进致动盘法更适合于复杂地形条件下风场模拟,较好平衡了计算的效率与精度。     

燃烧前CO2捕集技术在IGCC发电中的应用

由于整体煤气化联合循环（IGCC）发电本身的技术特点,使得其非常适合于进行燃烧前CO₂捕集。针对IGCC特点,提出了一种MDEA脱酸气结合湿法氧化法硫回收的燃烧前CO₂捕集流程。通过模拟计算,验证了流程的可行性。将其与IGCC发电系统集成,对比计算了有无燃烧前CO₂捕集的IGCC系统供电效率等相关参数,燃烧前CO₂捕集使IGCC供电效率降低约10个百分点。分析指出了导致包含燃烧前CO₂捕集的IGCC供电效率降低的3个因素：蒸汽消耗、燃料化学能损失和新增动力设备电耗,并据此确定了今后的优化方向。     

螺旋管直流蒸汽发生器两相流不稳定性

研究了螺旋管直流蒸汽发生器两相流不稳定性。阐述了两相流不稳定性机理。利用线性化频域理论，建立了螺旋管直流蒸汽发生器两相流不稳定性数学模型，编制了计算程序ＨＴＯＴＳＧＩＡ，分析了入口节流圈，系统压力及不同螺旋管圈等因素对螺旋管直流蒸汽发生器两个流不稳定性的影响，给出了螺秘管直流蒸汽发生器两相流稳定区域。计算值与实验值基本一致。     

理论发电量完成率在海上风电场评价中的应用

针对中国目前海上风电场起步较晚,技术不够完善,行业内对于海上风电场建设、机组选型和运营维护缺乏足够经验的特点,为完善海上风电场效能评价体系,提出理论发电量完成率的概念和相应的计算方法;同时,将理论发电量完成率这一指标代入实际案例进行计算分析。结果表明,理论发电量完成率能较好地反映风电机组和风电场的运行状态,能够将风资源状况和风电机组运行状态按照时间序列有机结合起来,是一个可操作性强且具有实际参考价值的指标,对海上风电场的评价和运行管理水平的提升有较好的指导意义。     

并列螺旋管圈管内两相流不稳定性程序OTSGI

研究了螺旋管直流蒸汽发生器两相流不稳定性。利用线性化频域理论，采用分相模型，考虑一邓管壁动态特性，建立了螺旋管直流蒸汽发生器两相充不稳定数学模型，编制了计算ＯＴＳＧＩ，分析了人口节流圈、系统压力等因素对不稳定性的影响，给出了螺旋管直流蒸汽发生器两相不稳定区域。     

基于Openfoam的怀来复杂地形风电场流动特性研究

针对实际风电场复杂地形的流动特性,基于Openfoam开源软件进行二次开发。通过自主研发的网格捕捉地形工具,运用计算流体力学(CFD)模拟方法,研究了复杂地形条件下不同扇区入口方向的流动模拟。模拟结果表明:基于Openfoam的复杂地形模拟方法具有较高的模拟精度,验证了方法的可行性;以河北怀来的实际复杂地形为研究对象,通过定性和定量速度场特性分析可知,风绕过山体,受到山体漩涡流动和风机尾流损失的影响,风电场的风能品质下降;主风向下流动的自持性较高,而在其他扇区进出口的流向速度梯度不为零,存在较大的回流现象,各个机位点在轮毂高位处的观测结果与商业软件计算结果相差15%左右。文章的研究方法对于复杂地形数值模拟和风电场微观选址具有重要的参考价值。     

多场景海上风电场关键设备技术经济性分析

中国海上风电正在走向深远海。离岸距离和水深的增大对海上风电场关键设备的技术选择和成本造价影响很大,海上风电场单位千瓦投资也相应变化。对海上风电场基础结构、海缆等关键设备费用在不同离岸距离和水深条件下的变化进行分析,探讨登陆送出、场内集电、基础结构等技术发展对投资的影响。远海风电场通过采用柔性直流和高电压场内集电技术,关键设备的单位千瓦投资可以低于目前在建的近海风电场。对于未来将采用8 MW风电机组的深远海风电场,采用先进的基础结构和输电技术,关键设备投资成本将比现有技术下降2 200元/kW,大幅降低深远海风电场开发投资。     

IGCC电站燃气轮机启动燃料的替换研究

当整体煤气化联合循环(integratedgasification combined cycle,IGCC)电站低热值合成气燃气轮机的启动燃料为柴油时,启动成本高,污染物难以控制。为了解决该问题,一个较适用的方法是将燃气轮机的启动燃料由柴油替换为天然气。但由于2种燃料的燃烧特性的不同,需要对燃机在两种不同燃料下的动态特性进行深入的研究,从而提出相应的改造和运行策略。基于天津IGCC低热值燃气轮机的结构及实际运行数据,建立燃气轮机热力学计算模型,对比分析了燃气轮机启动过程中,柴油量、天然气量随燃气轮机负荷的变化情况;其次计算了燃烧器燃烧天然气时的火焰稳定速度范围和优化燃烧器当量直径的范围;并对该燃气轮机燃烧室内的燃烧过程进行了数值模拟研究。最后提出了燃烧器的改造方案和运行策略,在尽量小的范围内进行改造来实现对柴油的替代而且保证燃机的稳定、安全和清洁启动。     

低热值燃气轮机烧嘴烧损问题的数值计算模拟研究

整体煤气化联合循环的动力核心是低热值燃气轮机。针对其烧嘴烧损问题,结合低热值燃烧器的结构特点、低热值燃料的特性及低热值燃气轮机实际运行情况,采用计算流体力学(computational fluid dynamic,CFD)方法建立了该低热值燃气轮机燃烧室和燃烧器的数值模型,分析了燃烧器烧嘴烧损的主要原因,发现是因为少量合成气从稳焰孔流出后,被空气挤压,在靠近烧嘴壁面的位置燃烧所造成的。为解决这一问题,提出在稳焰孔上方增加一圈遮焰环的解决方案,并用CFD模型进行校验。结果显示遮焰环方案烧嘴的最高壁面温度由原方案的1666 K降低至1076K,远低于烧嘴材料烧损的温度。     

启动分离器在超临界压力直流锅炉中的启动特性

该文根据低负荷水冷壁无延迟跟踪假定建立了超临界压力直流锅炉中启动分离器入口焓方程。以平均比容和平均焓值作为特征变量，模拟了启动分离器在超临界压力直流锅炉从冷态启动至带节流的直流锅炉运行过程中的启动特性。以华能南京电厂的俄罗斯锅炉ＴПП－３１６／ｃｏ为研究对象，部分结果与现场实际运行参数作了比较。最后，给出了在启动过程中启动分离器主要参数的启动曲线。