简介:摘要随着化石燃料消耗总量的不断增加,全球环保要求的不断提高,可再生清洁能源的开发利用逐渐被重视,生物质、太阳能、风能、水能等普遍存在、清洁持续的可再生能源广泛应用于发电工程中。生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量,是一种绿色可再生能源,为节能减排、城市垃圾处理、资源综合利用、社会主义新农村建设和电源结构调整作出了重要贡献。近期国家出台了一系列与生物质能源产业相关的政策文件,并对生物质能发电中生物质利用达到一定量的进行补贴,尽管生物质能发电已较早应用,但与欧美等农业发达国家相比,我国生物质能技术的研发能力总体还比较落后,正处于发展阶段,生物质电站在燃料输送系统设计、调试优化等方面存在较多问题亟待解决。因此本文对生物质发电工程燃料输送系统的优化进行了分析。
简介:摘要:微生物燃料电池的功率与电压或电流呈现非线性关系,只存在唯一的最大功率点。目前研究微生物燃料电池最大功率点跟踪最常用的方法是扰动观察法,这种方法应用于微生物燃料电池最大功率点跟踪控制,系统达到稳态时输出功率总是在最大功率邻域内波动,这样会造成大量的功率损失,并且跟踪的时间比较缓慢,极值搜索算法相比于扰动观察法,极值搜索算法是一种更为优越的控制算法,当醋酸盐的流量 Qa或浓度 Cac突然发生改变时,微生物燃料电池达到最大功率点的跟踪时间比较短,并且系统达到稳态时震荡几乎没有,所以基于极值搜索算法的微生物燃料电池具有很大的优越性。 关键词:微生物燃料电池;最大功率点跟踪;极值搜索算法;干扰观测法; 引言 随着各种能源资源的大量消耗,世界能源短缺问题日益显著,开发大量的可再生能源也就顺应了时代的发展。本文主要介绍微生物燃料电池的最大功率点跟踪控制研究,通过使用基于极值搜索算法的控制器,当燃料电池外部条件发生变化时,能够让微生物燃料电池总是工作在最大功率点,从而使微生物燃料电池输出更多的电能。 极值搜索算法的原理 图 4-1 极值搜索算法示意图 Figure 4-1 schematic diagram of extremum search algorithm 图 4-1是极值搜索算法的示意图,该算法主要的工作原理是通过施加等幅值的正弦干扰信号,来观察功率的变化方向,从而找到微生物燃料电池的最大功率点。 系统仿真 微生物燃料电池电池 DC-DC变换器 t变换器
PWM P 极值搜索控制器器 图 5 基于极值搜索算法的微生物燃料电池仿真模型 Figure 5 microbial fuel cell simulation model based on extremum search algorithm 底物浓度 Cac发生突变 图 5-1-1 底物浓度变化时功率变化曲线 Figure 5-1-1 power change curve when substrate concentration changes 图 5-1-2 底物浓度变化时功率变化曲线 Figure 5-1-2 power curve when substrate concentration changes ( 2)外电阻发生突变 图 5-2-1 外电阻发生突变时功率密度变化曲线 Figure 5-2-1 power density change curve with abrupt change of external resistance 图 5-2-2 当外电阻发生突变时功率密度变化曲线 Figure 5-2-2 power density change curve with abrupt change of external resistance 如图 5-1-1和图 5-2-1是基于扰动观察算法的微生物燃料电池模型的仿真波形,图 5-1-2和图 5-2-2是基于 ESC算法的微生物燃料电池模型的仿真波形,两种系统模型受到同样的外界干扰,即底物浓度 Cac在 300h变为原来的 2倍,在某一时刻底物浓度 Cac变回原来值,和外电阻 R在 300h时由 35欧变为 100欧,由上图可以看出,当底物浓度发生突变时,前者经过 100h趋于稳定,后者经过 5h趋于稳定。当外电阻发生突变时,前者经过 50h趋于稳定,后者经过 10h趋于稳定状态,所以的结论如下:( 1)当底物浓度 Cac适当增加时,燃料电池的功率会增加;( 2)当外电阻发生突变时,基于极值搜索法的控制器要比基于扰动观察的控制器的跟踪速度快。 参考文献 翟荣欣.局部阴影条件下光伏系统的 MPPT 控制研究 [D].长沙:湖南大学, 2018. 邹才能,赵群,张国生.能源革命:从化石能源到新能源 [J].然气工业, 2016, 36(01): 1-10 drissi R E L, Abbou A, Salimi M. Artificial neural-network-based maximum power point tracking for photovoltaic pumping system using backstepping controller[C]//2018 IEEE 59th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON). IEEE, 2018:1-7. 作者简介 :任鹏鲲, 1993年 3月,男,汉,河南省沁阳市人,研究生,研究方向:微生物燃料电池最大功率跟踪。简介:生物燃料电池可以将马铃薯中的化学能直接转化为最清洁的电能,同时又能处理污水,具有显著的环境效益和经济效益。本文报告了近年来MFC技术的研究现状,包括反应的基本原理、主要特点以及该技术面临的挑战,并对前景进行了展望。关键词生物燃料电池(MFC);马铃薯废水;研究进展引言马铃薯废水是以马铃薯为原料产生淀粉的过程中产生的废液,属于高浓度废水,我国每年用于处理马铃薯废水消耗掉的能量十分巨大,给社会和经济的发展带来严重的负担。利用MFC技术处理废水中不仅可以解决污染,还可以回收能源,最大限度实现污水处理的可持续性发展,具有十分显著的社会、环境和经济效益。1、马铃薯废水马铃薯淀粉废水是用马铃薯为原料生产淀粉过程中产生的废液,属于高污染性废水,如果不加处理并将其直接排放会造成环境水体缺氧,水生生物窒息死亡的现象。淀粉加工过程具有高耗水高污染等特征,据统计生产1t薯类淀粉将产生10-20m3的淀粉废水,废水的COD浓度高达10000mg/L以上。随着我国马铃薯主粮化战略的推广,淀粉加工行业的迅速发展加大了淀粉废水的产生量,因此,马铃薯淀粉废水的有效处理与资源化利用非常重要。而马铃薯淀粉废水的主要成分包括糖类、蛋白质、氮磷等营养物质,并且不含重金属、病原体等有毒、有害物质,这便十分有利于其资源化利用。2、生物燃料电池生物燃料电池(MFC)是利用酶或者微生物作为阳极催化剂,通过其代谢作用将生活污水和工业废水中含有的大量有机物作为其燃料氧化,从而获得电能的装置。MFC技术打破了传统的污水处理理念,实现了污水处理技术的重大革新,它不再是仅仅将废水中的有机质作为去除对象,而是看作一种能源。利用微生物将废水中有机质的化学能转化为电能,这样既净化了污水又获得了能量,具有产能效率高,废水处理成本低等优点,近年来受到极大关注1-4。2.1生物燃料电池的工作原理00000000010图1生物燃料电池工作原理MFC的工作原理如图1所示5。传统的生物燃料电池将微生物作为反应主体,微生物代谢的产物作为物理电极的活性物质,从而造成物理电极电位偏移,电位差增加,从而获得将燃料的化学能直接转变为电能的装置。生物燃料电池的工作原理以C6H1111111111111111111111111111111111111111111112O6作反应主体的燃料电池为例C6H12O6在阳极失去电子被氧化在阴极得到电子被还原,这样便在阴阳两极之间形成了电流通路,见图1。2.2生物燃料电池的特点及其研究方向2.2.1生物燃料电池的特点生物燃料电池的特点主要包括(1)能量转化的效率高。转化率及其利用率高达50%,加上电池生产过程中余热的利用,总利用率可达到90%。(2)对环境的污染小,几乎可以达到零排放。(3)在电池制作过程中,对机械运动部件的要求较低,因而对环境的噪音污染较小。(4)构造比较简单,易于保养维护。模块化结构,便于组装和维护,且磨损较少。(5)所需材料的来源范围较广,制备方式多种多样。即通过石油、甲醇、生物体内的能量等产生氢气,或通过电解水、生物制氢等方法获取燃料能源。(6)燃料的补充便捷。可以采用甲醇作为液体燃料的补充和供给,且可以利用现有的加油站来进行供给。(7)环境的变化对生物燃料电池的影响不大,即电池的适应能力较强。因为生物燃料电池具有功率密度高、承载能力强、可不依赖空气而存在的特点,因此可以有多种应用方式,对多种气候环境的适应性较强。2.2.2生物燃料电池的研究方向生物燃料电池的原料来源范围非常广泛,操作也很便利,并且对环境的污染也很小,是一种新型优质可再生的清洁能源。但是由于生物燃料电池这种清洁能源仍处于探索阶段,所以生物燃料电池还存在着电池能量不够稳定,电能转化率低等问题,但是随着科技水平的提高,生物燃料电池将会被不断的改善,并将在今后的电网中提供更多的电能,发挥至关重要的作用。同时还需要加强稳固材料、生物催化率以及电子转移等相关研究,配合生物燃料电池的研究探索和开发利用。3.对未来的展望生物燃料电池的出现和发展,将会给能源结构带来深刻的变革,会涉及社会生活各方面的供电系统。生物燃料电池的应用,可以作为各个行业的动力基础,又可以减轻温室效应来缓解全球气候变暖的问题,是一种优质的清洁能源。以微生物作为催化剂将马铃薯废水中碳水化合物中的化学能直接转化为最清洁的电能,同时可以使废水得到处理,最大限度地实现废水处理的可持续性发展,当然目前还没有办法估计该技未能够带来的经济效益,有关该领域的研究在国际上也刚刚起步,但生物燃料电池正在引起人们的广泛关注,希望在不久的将来,这种全新的技术能够不断完善,并最终应用于工程实践。参考文献1RabaeyK,VerhaegeM.MicrobialfuelcellsnovelbiotechnologyforenergygenerationJ.TrendsinBiotechnology,2005,23(6)291-298.2LoganBE.SimultaneouswastewatertreatmentandbiologicalelectricitygenerationJ.WaterScienceandTechnology,2005,52(1-2)31-37.3ChengSH,LiuH,LoganBE.IncreasedperformanceofsinglechambermicrobialfuelcellsusinganimprovedcathodestructureJ.ElectrochemistryCommunications,2006,8489-494.4PrasadD,SivaramTK,SheelaBerchmans,etal.Microbialfuelcellconstructionwithamicro-organismisolatedfromsugarindustryeffluentJ.JournalofPowerSources,2006,160(2)991-996.5崔爱玉,付颖.燃料电池—新的绿色能源[J].应用能源技术,2006(7)14-48.
简介:摘要根据中电联《2018-2019年度全国电力供需形势分析预测报告》,2018年全国发电设备利用小时数同比增加,其中火电设备利用小时数同比增加较多,全社会用电量保持较快增长,火电利用小时数逐年增加。冰火两重天的是反映电煤采购成本的CECI5500大卡综合价波动区间为571-635元/吨,各期价格均超过国家发展改革委等《关于印发平抑煤炭市场价格异常波动的备忘录的通知》(发改运行〔2016〕2808号)规定的绿色区间(价格正常)上限,国内煤电企业采购成本居高不下,煤价继续高位游走,火电企业仍然深陷亏损泥沼。一火一寒反映出来电力企业越发电越亏损的两难困境。计划电与市场煤矛的矛盾日益尖锐,电力体制改革主旨是将是将市场经济的竞争机制引入发电行业,实现厂网分离,竞价上网,让电力变成商品,发电企业也从生产企业向经营性企业转变,这场体制改革不仅改变了电力企业的发展格局,也改变了电力市场价值链模式,由于电力生产涉及规模大,自动化技术日益复杂,生产和业务量日益剧增,传统管理手段已经无法满足企业发展需要,可用信息少,集成化程度不高,企业内部同时运行好几个管理系统,这些系统功能不同,架构不同,互相不能兼容,造成各系统各自为政,形成信息孤岛,阻碍了企业的管理水平提升,成为企业迫切需要解决的问题。
简介:市场需求较为清淡,交易行情也持续转淡。12月市场回顾时值年末,新加坡陆上燃料油库存增加到近七个月的高点水平,同时国际原油价格受供应过剩担忧持续下跌,带动新加坡燃料油价格出现连续下跌走势。根据PLATTS数据,新加坡市场380CST高硫燃料油2018年12月份现货均价为373美元/吨,环比上月的440美元/吨大幅下跌了67美元,跌幅为15%,这也是2018年以来单月下跌幅度非常大的一个月。从全月走势来看,月初价格大体在410美元/吨,月末价格为330美元/吨,大幅下跌了80美元/吨。新加坡市场MGO柴油当月均价524美元/吨,环比下跌了85美元,跌幅为14%。