Performance Evaluation of Short Parabolic Trough Collectors Integrated with a Small-Scale Solar Power and Heating System

An investigation is presented on the performance of a small-scale solar power and heating system with short parabolic trough collectors (PTCs). The steady-state model of the short PTCs is evaluated with outside experiments. The model mainly contains the heat loss of the receiver, the peak optical efficiency and the incident angle factor consisting of incident angle modifier and end loss. It is found that the end loss effect is essential in this model when the length of the PTCs is less than 48 m, especially in the winter. The standard deviation of the steady-state model is 1.4%. Moreover, the potential energy efficiency ratio of the solar power and heating system is considerably larger than the coefficient of performance (COP) of general air-source heat pumps, and increases with the decrease of the condensation temperature. An overall system efficiency of 49% can be reached. Lastly, the existence of a water storage tank improves the flexibility of heating the building, and the volume of the water storage tank decreases with the increase of the heating water temperature.     

全寿命视角下的公共停车场PPP项目成本效益分析

为了保障政府和社会资本合作（Public-Private Partnership, PPP）的公共停车场项目合理的成本效益，应用全寿命周期理论，系统梳理了其成本效益组成结构及影响因素，建立了不同PPP模式下不同建筑形式的停车场（地下停车场、停车楼和机械式停车场）固定成本模型、年运营收入与费用模型和基于动态投资回收期的成本效益分析模型；探讨用地、停车收费及金融政策对不同PPP模式、不同建筑形式公共停车场动态投资回收期的影响，并以居住类公共停车场为例开展案例分析。结果表明：当内部收益率和收费价格一定时，对于机械式停车场和地下停车场，TBT（Transfer-Build-Transfer）模式动态投资回收期最短，其次为BOT（Build-Operate-Transfer）模式和BOO （Build-Own-Operate）模式；对于停车楼，BOT模式动态投资回收期最短，其次为TBT模式和BOO模式；当附属商业面积比例为20%时，不同建筑形式的居住类公共停车场动态投资回收期均小于15年，满足社会资本目标；土地价格一定时，增加附属商业面积比例可以使动态投资回收期缩短0.4~10年；转让停车场规模为小型或中型时，转让车位价格小于21.21万元，社会资本均可在15年内收回成本。     

630连续挤压机腔体内阻加热系统的电源功率

为确定内阻加热系统中电源的功率参数,掌握系统工况条件对电源设备要求,利用电、热学理论,并结合能量守恒定律对630连续挤压机腔体的加热系统进行分析,从而确定电源最大功率为500 kW,进而选定所使用的变压器为500 kVA,最终给整个加热系统提供必要的设备依据.     

Thermal management controller for heat source temperature control and thermal management

In many heat recovery processes, temperature control of heat source is often required to ensure safety and high efficiency of the heat source equipment. In addition, the management of recovered heat is important for the proper use of waste heat. To this aim, the concept of thermal management controller (TMC), which can vary heat transfer rate via the volume variation of non-condensable gas, was presented. Theoretical model and experimental prototype were established. Investigation shows that the prototype is effective in temperature control. With water as the working fluid, the vapor temperature variation is only 1.3 ℃ when the heating power varies from 2.5 to 10.0 kW. In variable working conditions, this TMC can automatically adjust thermal allocation to the heat consumer.     

X65管线厚板控制冷却时的相变效应

为明确相变效应对X65管线厚板控制冷却的影响,通过开发线性混合热膨胀模型、拓展Avrami相变动力学模型和应用Leblond模型建立了热力耦合有限元模型.用该模型研究了X65管线厚板在上下层流冷却系数分别为3和1 kW/(m2.K)的非对称控制冷却时,相变效应对温度、残余应力和应变的影响.结果表明:相变期间,潜热减缓心部和下表面的冷却速度达50%、25%;潜热和TRIP效应分别产生峰值为89、-89 MPa,并且130、-170 MPa的应力可减小整体残余应力;相变膨胀产生峰值为723、-479 MPa的组织应力决定了整体残余应力大小及分布.     

汽车尾气能量转换基础研究

利用汽车车辆排放的高温废气可以通过磁流体（MHD）能量转换发电机产生电能.此电能可以取代混合动力汽车中使用的交流发电机充电系统,且可为车载电能存储系统供电.通过数值模拟计算,磁流体发电机利用汽车尾气余热提高汽车的能量利用效率,汽车尾气可产生2.4 kW的能量.研究结果表明：磁流体能量转换发电机可适用于汽车尾气能量转换系统,可以将汽车尾气的能量转换效率提高至19.5％.将磁流体发电技术应用于尾气的能量转换,这在能量转换方面是一个新的概念.它不仅扩展出一个新的磁流体发电技术的应用领域,还提出了对于汽车尾气问题的一个新的解决方法.     

压缩空气与超级电容混合储能系统能量控制策略

结合压缩空气储能和超级电容储能两种储能方式的特点,提出了一种混合储能技术方案.压缩空气储能作为主要能量存储环节,实现大容量存储和持续的能量转化;超级电容储能作为辅助储能环节,实现功率快速响应和间断的能量补充.本文研究了混合储能系统的能量管理控制策略,提出了采用自适应功率调节和规则基础法控制来实现能量分配管理的策略,设计了15 kW混合储能系统的参数.仿真和试验验证了控制方案的可行性.     

内河航道LNG动力船冷能综合梯级利用设计及分析

针对内河航道LNG动力船发电、冷库和空调需求,对于LNG在气化过程进行冷能梯级利用方案设计,并进行能量分析和[火用]分析.研究结果表明,与直接在环境中气化相比,采用LNG冷能回收,并应用于冷能发电系统、船舶冷库系统、船舶空调系统和缸套冷却水系统,实现了LNG动力船冷能梯级利用.在冷能利用过程中,冷能发电和船舶冷库回收的冷能较大,冷能发电系统[火用]值较高,可有效调节船舶冷库的冷量.     

热传导预热装置及在SLS直接成形金属件过程中作用的研究

提出了在SLS系统上应用热传导式预热方式的设想,并设计出预热装置,成功地烧结出了金属件。结果表明该装置加热功率分布均匀,总加热功率小,热效率高,采取的隔热措施合理,满足了SLS系统的预热要求。     

基于直线电机的“章鱼”型波浪能发电装置

在比较现有波浪能发电技术优缺点的基础上提出一种基于直线电机的"章鱼"型波浪能发电装置。以我国东海海区浙江省海域为例,当触脚功率为10 kW,平均水深为10 m,100 m长的海面沿线上,定量计算得到5个装置的理论波能利用率约63%。同时,该装置具有结构简单、有功功率高以及安装维护方便等优点,在波浪能领域具有广阔的应用和发展前景。     

一种宽电压输入高功率密度低噪声三相隔离型逆变器

随着舰船综合电力系统向小型化、轻型化、高效率和隐形化方向不断发展，储能环节逐渐成为发电系统的重要组成部分，对于变配电系统的三相隔离型逆变器来说，面临着直流电压范围宽、交流电能质量要求高的挑战，而且需要尽可能提高功率密度、降低噪声干扰. 为此，提出了一种高功率密度低噪声的三相二重化逆变器工频隔离拓扑. 首先，采用多重化技术以提高等效开关频率，达到相电压四倍频五电平的效果，降低声学噪声和振动噪声，减小隔振降噪设备的体积质量；其次，采用载波移相调制策略降低共模电磁噪声，减小EMI （electromagnetic interference）滤波器的体积质量；最后，采用磁集成技术和立体卷铁芯结构减小隔离变压器和输出滤波电感的体积质量. 通过实验证明:与传统拓扑结构相比，新型拓扑的声学噪声降低了8 dBA，振动噪声全频段范围都比传统拓扑低；体积功率密度达到136 kW/m3，质量功率密度达到116 kW/t，整机效率达到93.5%.      

广深高速铁路全要素生产率分析

全要素生产率(Total factor productivity,TFP)是衡量一个企业技术进步和经济效益的综合指数。本文通过参数法和非参数法研究了广深高速铁路全要素生产率。广深高速铁路TFP值受到资本产出弹性、劳动产出弹性、投入要素价格以及产出量和产出价格的影响,此外,引起TFP值变化的因素还包括金融危机、自然灾害、社会活动、国家政策等外在因素。广深高速铁路的全要素生产率变化特征可描述为三个时期:迅速增长期、下降期和平稳增长期。     

优化能源结构发展燃气空调

我国以煤为主的能源结构决定了电力并不是一种清洁能源。根据我国长期能源战略和世界能源革命的发展趋势,空调冷热源应实现多元化,因此当前应加大燃气空调机组的应用比例。     

CRH380B高寒型动车组牵引变流器冷却单元功率测试

根据工业散热器热交换原理特性,建立了冷却系统功率测试平台,基于热量交换公式,设计出一套能够实际测量动车组牵引变流器冷却单元冷却功率的试验平台.研究冷却系统不同工况下的影响,进而提出了一种准确的冷却功率计算方法.将此方法应用于某动车组牵引变流器冷却单元实际功率的测量中,结果表明实际测量值能够满足车辆运行的需要,可广泛应用于动车组牵引变流冷却单元散热功率的测量.     

基于氢储能的热电联供型微电网优化调度方法

针对质子交换膜燃料电池和电解槽的热电联供特性，为避免氢能系统的热能浪费并进一步提高氢能系统的效率，搭建了一种考虑氢能系统的热电联供型光伏/风机/燃料电池/蓄电池/电锅炉/燃气锅炉微电网系统，提出一种包括日前调度与实时优化的两阶段优化调度方法.所建系统考虑了电氢转换时的余热回收，将氢能系统作为热电氢耦合设备，实现了电、热、氢能的协调利用与相互转换，有效提高了能量利用率.在第一阶段调度中，根据日前的风光发电出力及负荷需求预测，以微电网整体运行成本最小为目标，采用混合整数线性规划方法实现日前最优全局调度；在第二阶段调度中，根据超短期预测结果，使用模型预测控制嵌入混合整数二次规划算法，减小预测误差带来的经济性影响.最后，通过冬、夏及过渡季典型日算例可知，本文所提出的两阶段调度方法在3种季节典型日的总成本较日前全局最优调度分别降低了3.24%、0.76%、1.66%；通过在不同场景下对本文所提方法进行仿真验证，相较于不考虑能量耦合的基础场景，考虑热电耦合系统和热电氢耦合系统时，优化调度的总成本和污染气体治理成本分别降低了15.58%、24.93%.结果表明：本文所提方法具有一定的实时性及通用性，...     

主动磁悬浮轴承在余热发电机的应用研究

针对传统余热发电设备存在发电效率低、成本高、体积大等问题,设计了一款装备5自由度（5-DOF）主动磁悬浮轴承的余热发电机,用于余热发电有机朗肯循环系统. 首先,基于电机转子轴径限制和最大承载力要求,确定径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承的结构形式,采用一维磁路模型和二维有限元分析,计算并校核磁悬浮轴承的尺寸和性能参数;其次,为保证磁悬浮轴承的稳定裕度,采用三电平PWM功率放大器降低输出电流纹波,利用不完全微分PID控制器和不平衡补偿算法实现5自由度稳定悬浮;最后,将该磁悬浮余热发电机应用到实际客户现场,从稳定裕度、承载力和轴振峰峰值3个维度验证磁悬浮余热发电机的可靠性. 现场试验结果表明:磁悬浮余热发电机系统运行稳定可靠,实现了满功率发电和长期运行考核;在全工况运行范围,磁悬浮轴承系统的灵敏度函数小于12 dB,余热发电机转子振动峰峰值小于53 μm,满足ISO14839-3规定的长期稳定运行要求;轴向承载力最大达到3 600 N,满足实际工况需求.      

浸管式加热装置的数值模拟及应用

针对浸管式加热装置设计中普遍存在的热平衡计算复杂、致使设计的加热装置耗能大、热效率低或加热功率达不到生产要求等问题。利用相关的物性参数和经典的燃烧学、传热学公式,编写了用于浸管式加热装置设计的计算机模拟程序。实践表明：程序模拟的结果与实测结果较为吻合。模拟程序的使用可以方便准确的进行设计方案的比选,为浸管式加热装置的设计提供了非常有效的工具。     

公交场站利用地热能供暖及制冷的实践与分析

对北京公交集团老旧公交场站办公区及生活区供暖制冷方式进行改造,将原冬季燃油锅炉供暖和夏季分体式空調制冷方式改造为地埋管地源热泵系统,为场站的办公区及生活区冬季供暖和夏季制冷提供更好的方式,并达到节能减排的目的.     

无接触网供电车辆电磁-热场耦合计算

无接触网供电技术在城市轨道交通中的应用受到越来越广泛的关注，大功率无接触电能传输的实际应用还有许多问题需要论证，其中电磁感应导致的涡流发热问题引起人们的普遍重视. 依据电磁感应原理和传热学，建立无接触网供电车辆感应加热模型，采用有限元法计算无接触网供电车辆热场分布，对不同载荷工况下的车辆的发热情况进行数值仿真，并对采用散热器和风冷两种散热方式的接收线圈的散热性能进行对比研究. 研究结果表明:接收线圈和转向架温度升高明显；随着发射线圈电流增加以及气隙距离的减小，车辆各个部位的温度都有上升趋势；装有散热器的接收线圈最高温度比不含散热器时降低了126.0 ℃，通过改变散热器的传热系数能进一步提高散热器的散热性能；采用风冷散热方式接收线圈温度降低了131.2 ℃，与散热器相比，风冷的散热性能略好，且随着风速增加风冷效果更加突出.      

基于最优潮流的无功电价研究

无功功率服务价格是电力工业重组中的一个重要的研究课题.传统的最优潮流数学模型将有功发电成本最小作为优化目标,不考虑无功功率的生产成本,因此无法得到合理的无功功率价格.本文在分析电力定价方法的基础上,对无功电价作了详细研究.在引入了无功功率的生产成本和无功功功率补偿的成本之后,运用最优潮流方法,分析了不同的优化目标及不同的约束条件下对以经济学为基础的无功电价的影响,分析影响无功电价的因素.