损耗优化（共10篇）
损耗优化 篇1
1 前言
水果作为特殊的一类变质产品, 因其具有地域性、易腐性、季节性以及时鲜性等特点, 所以对水果进行贮藏及其在流通的过程中要求比较高。如今, 国内对水果的加工、流通及贮藏方面依然有较大的缺陷, 无法跟上水果产业发展的速度, 进而致使采摘水果之后流通中的损失比较严重。因此, 在发展水果产业的过程中一定要重视水果的损耗问题。
2 分析快速变质鲜果供应链的运作优化
2.1 变质速度较快鲜果流通渠道的优化分析
2.1.1 问题及现状分析
在变质速度比较快的鲜果中, 其实体的损耗速率非常大, 会导致流通中实体的损耗量不断上升, 进而致使鲜果中供应链的流通效率持续降低, 鲜果实体损耗会直接构成鲜果供应链中的成本, 最终使成本增加。为了对实体损耗进行有效的控制、使鲜果质量及新鲜度得到保障, 采用快捷运输方式同样会使运输成本增加, 进而影响到鲜果产业的经济效果。在国内, 变质速度较快的鲜果流通半径非常小比如在草莓鲜果产业中, 果农通常都是在晚上对草莓进行采摘, 且采摘好之后把草莓全部放置在交易所用的篮子中;再由收购商去收购草莓, 并运送到水果批发市场交易, 在这个流通的过程虽然时间相对较短, 但是草莓损耗的控制工作且没有做到位, 导致其损耗问题比较严重。因为控制损耗知识、相应设备及利益动机等的欠缺, 草莓采购的各个主体并没有对其损耗问题进行相应的控制;且因收购价的波动范围相对较大、缺少有效的、适当的信息指导, 所以导致草莓流通中的损耗问题比较严重, 在整个商品生命周期损耗率较大。
2.1.2 优化措施
对于变质速度比较快的鲜果而言, 其损耗特性对鲜果收益有直接的、较大的影响, 因而对快速变质鲜果的供应链运作进行优化时一定要将控制损耗、时间当作最主要的优化导向。在钱玉梅等人对草莓的损耗特性进行详细的研究之后发现, 在草莓刚采摘好之后对其进行简单的损耗控制可以使损耗率、流通成本大大降低。因此, 从理论方面来讲, 由果农对鲜果的损耗进行相应的控制是降低鲜果供应链运作损耗最好、最有效、最简单的方法, 且控损效果非常显著。但由于果农对草莓进行简单、短暂的处理后, 与收购商交易的过程中, 从草莓的外表看与没有处理过的基本一样, 因而在没有与收购商之间建立一个长期的合作关系时, 收购商通常不会给予果农较高的价格来收购处理过的草莓。对于这一情况果农可以利用契约形式与收购商之间建立长期的合作关系, 进而就可以使果农在损耗控制方面所付出的成本能够得到相应的回报, 这样会增加果农对鲜果损耗的控制积极性, 进而使鲜果的质量及安全得到充分保证。
对鲜果的损耗率进行相应的控制可以大大减少鲜果利润的降低, 且通过对鲜果的营销模式进行相应的转变之后能使鲜果流通中的损耗问题从根源上得以有效解决。而且, 在传统的鲜果销售模式影响下, 快速变质的鲜果物流的运作成本比较低, 且管理方式相对粗放, 进而导致鲜果损耗成本不断的增加。因此, 对鲜果实体损耗进行控制能够使鲜果供应链的流通效率得到提升, 进而使鲜果供应链的收益增加, 减少鲜果流通中造成的损耗。
2.2 变质速度较快鲜果营销策略的优化分析
2.2.1 现状及问题分析
鲜果市场中通常是采用零售终端的销售方式对鲜果进行销售, 因为鲜果空间及时间上存在一定的转移性, 且快速变质的鲜果损耗速率非常高, 所以会导致其损耗不断增加。如果要降低、防止鲜果流通中的损耗, 可采用缩短鲜果流通的时间及降低空间位移的方法来实现。目前, 国内虽然大力发展休闲农业, 但是其同样存在许多问题, 如休闲农业中鲜果品种比较单一, 且季节性较强, 只要是超过该鲜果品种的季节, 没有将鲜果销售完就会给该鲜果带来较大的损耗。而且, 农家乐中各种娱乐活动非常少, 无法吸引大量的消费者;各农家乐间的差异性比较小, 其有一定的恶性竞争存在;鲜果物流配送的效率较低, 且鲜果属于生鲜产品, 比较容易腐坏, 其新鲜程度、风味及色泽的保持需要耗费较多的成本。
2.2.2 优化措施
对变质速度较快鲜果营销策略进行优化时, 可以对其营销模式进行转变, 可以利用顾客自己当场采摘的模式来对鲜果进行销售, 这样就能够从根本对流通中的损耗率进行控制。在这样的销售模式下, 不仅可以让现代人的田园回归心愿得到实现, 而且还能够使果农的经济效益得到提升。另外, 可以对鲜果进行深加工, 通过对鲜果进行深加工之后, 可以使鲜果产品的周期延长, 对季节性而导致的市场空缺进行弥补。同时对鲜果进行相应的深加工还能够使鲜果的商品化、标准化水平大大提升, 能够增加鲜果附加值, 进而对鲜果盛产期所带来的滞销问题更好的进行处理。另外, 可以通过网络营销的模式对鲜果进行销售;在传统的供应链中, 主要是采用推式的供应链来进行运作, 其对鲜果的需求分析、把握比较欠缺。伴随网络技术的逐渐发展, 致使电子商务销售模式得到不断的发展, 鲜果销售中早已逐渐运用网络订购的方式对鲜果进行销售。顾客通过网上订购之后, 由相关人员配送到指定的地点, 采用网上营销模式能够使供应链环节最大限度的降低, 进而减少鲜果流通过程中带来的损耗, 使供应链的整体利润得以提升。
2.3 快速变质鲜果的物流运作的优化分析
2.3.1 现状及问题分析
对于变质速度较快的鲜果而言, 因其损耗比较高, 若不对其流通成本进行控制, 就会导致鲜果供应链的利润降低。比如在草莓的运作过程中, 从果农对草莓种子的采购到消费者对草莓的购买过程中, 草莓的新鲜度受到此过程中草莓品种、生长条件、采摘方式的影响, 所以其损耗非常大。尤其是草莓流通的过程中, 因草莓自身的装卸、呼吸作用及运输不当等因素影响会导致其新鲜度大大的降低, 为对这种损耗进行量化, 可以通过对实体损耗的速率进行控制来优化其供应链。
2.3.2 优化措施
针对快速变质的鲜果而言, 一定要做好相应的损耗控制工作。以草莓的损耗控制为例, 草莓大量上市时可以通过热处理的方式对其进行处理, 然后再让其流通到市场上, 这样可以有效控制损耗率。这样不仅可以使草莓的供应量得到充足的保证, 而且还可以使鲜果的生产成本相应的降低。在低控制的方式下对鲜果损耗进行控制能够使整个供应链的效益得到提升, 还可以降低鲜果的损耗, 而且在该方式中其操作十分简单, 其只需果农在采摘好草莓之后采用热蒸汽在温度为40℃的条件处理三十分钟, 该优化方法对其硬件设施的要求非常低。对于反季节上升的草莓进行处理时, 可以通过冷链物流的运作方式进行优化。对生鲜食品进行冷链物流优化是其发展过程中的一个必然趋势, 伴随冷链物流设施的普及、建设, 冷链物流技术的不断提升, 鲜果成本会有所减少, 其损耗处理、控制能力也会相应的增强, 进而使冷链流通技术在生鲜食品中的应用越来越普遍, 使鲜果损耗问题得以有效解决。
3 分析中速及慢速变质鲜果供应链的运作优化
3.1 中速与慢速鲜果流通渠道的优化分析
3.1.1 问题及现状分析
在中速、慢速变质鲜果的供应链运作中, 因收购价格的制定缺少合理性, 使果农在议价的过程中处于弱势地位, 且收购商为使自己的利益得到提升, 采用减法收购原则对鲜果进行收购, 很少将果农的一些生产成本考虑进去。另外, 批发市场中的交易模式比较单一, 鲜果市场中的交易缺少一定的规范性。交易过程中收购商及果农主要是通过面对面交易的形式对交易的价格进行洽谈, 而交易双方之间没有长期的合作关系存在, 从而导致交易价格的波动相对较大, 致使需求波动也随着增大, 导致批发市场销售风险增加。
3.1.2 优化措施
针对中速、慢速变质的鲜果而言, 应对其流通模式进行优化。首先可以由果农对农协进行委托来销售鲜果, 而农协作为鲜果生产人员的代理人, 其在鲜果市场和批发商交易时, 批发商和中间批发商之间进行贸易来往, 再由超市等一些销售商经中间批发商手中购入鲜果, 最后再和消费者交易, 这样的流通模式可以有效降低鲜果流通过程中的损耗。另外, 经过优化流通渠道之后, 可以将农协或者农村合作社等引入变质速度相对较慢的鲜果供应链中, 进而可以使收购商的议价能力相应的增强, 从一定的程度上对收购过程中价格缺少合理性的问题进行处理。同时, 还可以使产地批发市场, 尤其是大批量交易的鲜果市场中, 通过对契约交易的方式进行增加, 可以使交易价格波动较大的现象得到有效控制;且利用拍卖的方式进行交易, 可以让鲜果成交价格与自身的品质更相符。
3.2 中速与慢速鲜果的营销策略的优化分析
3.2.1 问题及现状分析
在中速变质、慢速变质鲜果大量、集中上市时, 市场中的供给就会显得十分充足, 且在鲜果的收购过程中, 果农通常都是处在弱势的地位, 所以致使鲜果的价格下降幅度较大, 还存在鲜果滞销情况。虽然市场中一些慢速变质、中速变质的鲜果损耗率相对较低, 但不少果农还是会对鲜果进行相应的贮藏, 待市场售价较更高时再进行出售。因为果农缺少专业的知识及专业的设备, 所以致使鲜果贮藏过程中存在严重的损耗问题, 且鲜果的质量、新鲜度也相应的降低。如今, 鲜果流通、收购、市场供应通常都是由一些批发商来主导, 因为批发商对市场的预测、分析能力比较欠缺, 所以导致鲜果错过最佳的上市时机, 不仅使其效益大大降低, 还增加了鲜果的损耗率。
3.2.2 优化的措施
中速变质及慢速变质鲜果的营销模式主要是通过零售终端对其进行销售, 销售人员同样可以利用与快速变质鲜果相同的模式对其进行销售, 通过网络营销、深加工的方式增加鲜果的销售量, 这样不但可以降低鲜果销售、流通中的损耗, 还可以使销售群体的效益得到提升, 吸引更多的消费者。另外, 在中速变质及慢速变质鲜果上市的时间方面, 因其实体损耗率及新鲜度损耗相对较小, 所以可采用无污染、安全的保鲜剂、冷冻储藏等方式对其进行处理, 进而使鲜果的变质时间得以最大限度的延长, 使鲜果的运输、储藏及销售的有效时间相应的增加, 进而避开鲜果集中上市的高峰期, 这样就可以有效控制鲜果的损耗率, 增加鲜果销售的方式, 使鲜果供应链的运作效率得到提升。
4 结束语
鲜果流通中的损耗问题导致市场中的鲜果零售价格不断上升, 对消费者利益造成严重的损害。因此, 应在目前已有的鲜果保鲜技术及方法上, 对其流通、销售中的损耗进行有效的控制, 进而才能降低鲜果的损耗问题。通过对鲜果供应链的运作模式进行优化后, 可以使鲜果供应有章可循且实现高效的发展, 进而促进国内鲜果产业发展, 使鲜果管理水平得以不断提升。同时还可以提升果农的收益, 使国内鲜果的流通效率得以提高, 减少鲜果流通中产生的各种损耗。
摘要：由于受到国内经济不断发展、人们生活质量及水平持续提升的影响, 致使市场中鲜果需求量也在不断的上升, 且消费者对鲜果进行选择的标准早已不只是价格、数量, 消费者对鲜果安全及质量方面的要求也越来越高。因此, 必须不断提升鲜果供应链的相关运作要求, 进而才可以使鲜果质量达到消费者的选择要求。针对鲜果供应链的运作水平比较低、其流通成本相对较高、鲜果流通效率非常低等问题, 将控制损耗当作最关键的切入点, 对鲜果供应链的运作进行相应的优化, 以期使鲜果的质量得到有效保证。
关键词：鲜果,供应链运作,损耗优化
参考文献
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“端粒”如何“损耗” 篇2
然而,奥地利维也纳大学医学博士､著名医学家莱因哈德-施廷德尔最近提出的“端粒损耗”答案,却被科学界一致看好选中,在“地球10大危险”排行榜上,居然名列第2位,危险系数确定为8,应该说这个危险系数的级别是比较高的｡问题是当今世界许多人,对“端粒”如何“损耗”问题形同陌路､了解甚少,对它可能造成的严重影响更是一头雾水｡
但是近些年的研究揭示,人体染色体头部和尾部的DNA上存在的重复片断,即端粒,这直接关系人的生老病死｡
原来,DNA上的“端粒”是一种护性盖子｡正是在“端粒”保护性下,细胞才能稳定地复制出自己,才能按照生物钟的要求进行新陈代谢｡由此可见,细胞染色体中若是缺少了“端粒”庇护,或是“端粒”出了问题,细胞分裂复制工作不仅受阻,下一代中,更容易出现种瓜得豆等乱套现象,还可能导致细胞早早死亡,不再分裂,以致影响人的寿命｡因为人体细胞每分裂一次,细胞中的“端粒”就会缩短一点,出现所谓“端粒损耗”现象｡可见年轻细胞分裂次数少,端粒损耗也少,其长度也就长;年老的细胞损耗大,其端粒长度就要短些｡所以,测量出端粒的长度,可确定细胞的分裂次数,能从分子水平确定一个人的生物学年龄｡
科学家还发现,在人的一生中,由于细胞分裂次数有限,所以“端粒”长度一旦缩短到“临界点”后,细胞不再分裂｡这时,不管你是否进入老年期,都很容易患癌症､阿耳茨海默氏症､心血管疾病､中风等疾病｡
由此可见,“端粒损耗”的结果,是使我们提前进入老年期,提前出现未老先衰现象｡
损耗优化 篇3
磁暴在大地表面感应的地电场会驱动电力系统地磁感应电流(geomagnetically induced current, GIC)的产生[1-2],当GIC流过电力变压器时会使其铁芯半波饱和而消耗大量无功功率,导致电力系统无功容量不足,造成电网设备损坏、连锁性故障甚至大面积停电等恶性事故[3]。近年来频发的电网磁暴事故表明,磁暴灾害已经成为电力系统不得不面临的新挑战。
磁暴导致的变压器集群无功损耗扰动是造成上述故障的主要原因,而流过电力变压器中性点的GIC是其根源[4-5],因此,减小或削弱GIC是防治变压器集群无功损耗扰动的有效方法。文献[6-7]提出了治理GIC的初步思路和方法,文献[8]提出了变压器中性点加装电阻或电容等补偿设备的GIC抑制思路,文献[9]在美国WECC电网中仿真验证了上述方法的有效性。文献[10]提出在变压器内部加装自激补偿线圈的方法。文献[11]提出了反向电流补偿法以抑制GIC。文献[12]验证了中性点加装电阻或电容等补偿设备方法的有效性,并指出了接地电容需配备消弧装置。自激补偿线圈法对已经投入使用的变压器不太适合,反向电流法的效果还有待进一步验证,中性点串接电容法可彻底阻碍GIC的通路但需要与消弧装置配合,以消除谐波效应。 几种方法中,串接电阻法最为简单且易实现。
由于GIC分布的广泛性,削弱和阻碍单个输电线路或变压器的GIC会引起相邻线路或变压器GIC的增大,单个地点或线路GIC的降低对系统整体GIC的降低意义不大。此外,还需要考虑接地点串接电阻后的电网运行稳定问题[13],因此接地装置的配置是一个非线性、多约束的多目标优化问题,需要对多个目标进行折中以得到满意解[14]。
本文在分析磁暴感应地电场—GIC—变压器无功损耗机理的基础上,提出了基于加权带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的变压器GIC无功损耗优化控制方法:首先构建了磁暴扰动下变压器总无功损耗和接地电阻值的目标函数,接着考虑了中性点电阻限值和系统稳定运行的约束条件,最后利用NSGA-Ⅱ进行多目标优化求解。为了验证本文方法,以GIC标准模型为例,仿真计算磁暴扰动下变压器集群无功损耗的优化,以验证所提方法的有效性。
1变压器无功扰动优化模型
1.1电网磁暴灾害故障机理
强磁暴在大地中感应出地电场,导致不同接地点地表电势出现差异,从而在电力系统中驱动产生GIC,GIC流过电力变压器中性点及绕组,使变压器铁芯半波饱和,造成变压器本体温升和振动,进而增加对系统的无功功率需求,增大无功补偿装置压力;同时,产生丰富的谐波,使保护装置误动作,故障概率上升。当系统无功功率严重不足时,无功补偿装置会过载,为保护设备,继电保护动作切除无功补偿装置、电源和大量负荷,最终会导致系统电压崩溃, 引发大面积停电[3]。系统变压器集群无功扰动是系统故障的主要原因。
1.2变电站GIC模型
假定电网有N个变电站节点,各变电站等效接地电阻记为Rie(i=1,2,…,N),变电站i和变电站m间的输电线路等效电阻记为Rim(i,m=1,2,…, N),地电场作用下各节点电压Un(N×1阶矩阵)可用下式计算[15]:
YnUn=J(1)
式中:Yn为N×N阶矩阵,表示包含接地电阻在内的节点导 纳矩阵,对角线元 素为;J为N×1阶矩阵,表示地电场在变电站间产生的等效电势差。
J中第m个元素为:
式中:Vim为变电站i和变电站m间因地电场而产生的等效直流电压,通过地电场E沿输电线路l的积分可得到
结合式(1)和式(2)可得变电站GIC为:
式中:IGICe为N维列向量,表示变电站流入(流出) 大地的GIC向量;假定变电站间的距离足够远,忽略相邻变电站处的接地电流效应,则Ze是由各变电站接地电阻构成的N×N阶对角矩阵,对角元素为Rie(i=1,2,…,N)。
将式(1)、式(2)代入式(3)并展开可得:
由式(4)可见,单个变电站GIC与系统内所有输电线路的电阻和所有变电站接地电阻均有关。从式(4)中很难判断减小或阻碍某个或某些变电站GIC时,应该在哪些变电站加装串接电阻或应该增加多大的电阻,因此可采用多目标非线性优化的方法解决。可以确定的是,系统总接地电阻越大,抑制变电站GIC的效果越好,二者在优化方向上是相反的。此外,过大的接地电阻会降低系统的接地性能, 极可能引起电网运行稳定的新问题,因而优化时还需要考虑系统稳定的约束条件。
1.3变压器GIC无功损耗模型
变压器GIC无功损耗模型为[16-17]:
式中:k1∈[1,1.18]∪[0.33,0.5]∪[0.29,0.29]∪ [0.66,0.7],为通过实验测试得到的无功损耗系数, 分别对应500kV单相组式变压器、三相壳式变压器、三相三柱式变压器和三相五柱式变压器;IGICe，j为流过变压器j绕组的等效GIC;Vk为变压器的电压系数,Vk=VVe/500,其中V为变压器实际运行电压标幺值,Ve为变压器额定电压;QGICj为变压器j因GIC而产生的无功损耗,简称变压器GIC无功损耗。
2变压器无功扰动优化模型
2.1系统无功扰动优化目标函数
将系统总无功损耗确定为目标函数:
式中:wj为各目标子函数的权重,代表相应子目标在多目标优化问题中的重要程度;M为变压器总数。
同时考虑与接地电阻的大小:
式中:Rj为变压器中性点接地电阻。
式(6)和式(7)表示目标的量度标准不一致,且相互制约:减小无功损耗是以增大接地电阻值为代价,因此不存在所有目标都同时能达到最优的情况, 而只能在二者之间进行协调,使各目标尽可能达到最优,即Pareto最优解或非劣解。
2.2约束条件
1)中性点直流电流
根据《高压直流接地极技术导则》,电力变压器每相绕组允许的直流限值分别为单相变压器、三相五柱式变压器和三相变压器额定电流的0.3%, 0.5%,0.7%。假定变压器所允许的直流限值为Imax,则GIC的约束条件为:
max(|Ij|-Imax(j))≤0(8)
式中:Ij为流过变压器的实际GIC。
2)中性点电阻值
根据《交流电气装置的接地》,中性点接地电阻值Rj约束为:Rj<2 000/Isc或Rj
工程实际中,接地电阻限值Rmax会受到如土壤电阻率、变电站接地电阻的特定限值等因素的影响而不同。
3)系统稳定约束
加装GIC治理装置后,还需保证系统正常运行:
式中:x∈Rn,为状态变量(包括发电机和各节点的电压大小和相位等);μ代表系统参数或控制变量(负荷功率、线路阻抗、接地电阻或加装的GIC治理装置参数等);f(·)为发电机或控制器动态特性函数;g(·)为发电机和网络之间的功率平衡方程。
投入的GIC治理装置导致了系统参数的变化, 在仿真中计入这种变化,求取式(9)中各参量,以确定系统能否保持暂态稳定。
3变压器GIC无功扰动优化方法
本节不再赘述NSGA-Ⅱ 的基本原理[18],主要论述采用NSGA-Ⅱ实现变压器接地电阻的优化配置中需要解决的关键技术问题。
3.1交叉与交叉率
采用正交交叉的方法,即从两个父体(Parent)交叉产生两个子体(Child),过程如下:
式(10)中,随机因子Rand为随机产生的数,交叉率Ratio是标量,当Ratio∈ [0,1]时,两个子代由式(10)产生。算法早熟时,可以增大Ratio至1。
3.2变异与变异率
采用高斯变异,取变异率pm=1/N。通过对每个变量增加一个正交分布随机数产生子代种群,过程如下:
式中:ub和lb分别为变量上、下限;S为变异算子; Gencur和Genmax表示遗传种群的当前代和最大代;Scale为放大因子(标量),决定随机数产生的标准偏差; Shrink∈[0,1],为收缩因子,也是标量。
3.3潮流计算的约束作用
为保证系统稳定约束,潮流计算在优化过程中必不可少。当种群完成一次迭代时,编码对应变压器中性点接地电阻的变化,潮流计算程序根据接地电阻形成的新的系统状态,计算各接地点GIC以及对应的无功损耗需求等参数,这些是计算个体适应度的根据,从而完成下一代种群的更新,得到最优的控制序列。
3.4最优折中解
优化后满足收敛只有一个方案时,即为最优方案。有几种优化控制方案时还需要用模糊集理论、 密切值等评价方法在这几种非劣解中选择出最优折中解。本文推荐采用模糊集理论判断[19],将各目标函数对应的满意度用模糊隶属度函数hk来表示:
式中:k∈ {1,2,…,Nobj},Nobj为目标函数个数;fk为目标函数;fkmax和fkmin分别为第k个目标函数的最大和最小值;hk为0或1时则分别代表对第k个目标函数值完全不满意或完全满意。
则Pareto解的标准化满意度为:
最后通过比较,将具有最大h值的Pareto最优解确定为最优折中解。
3.5优化控制方法步骤
变压器GIC无功扰动优化过程如下。
步骤1:注入磁暴扰动信息,计算变压器无功损耗。
步骤2:构建优化目标模型,包括目标函数、约束条件等。
步骤3:构造初始种群,设置算法基本参数。
步骤4:评估种群个体,计算适应度与个体拥挤度;精英策略选择个体,选中者进行交叉、遗传和变异等操作,形成新个体,并存入外部空间。
步骤5:将新个体代入潮流计算,求解式(8)检验变压器设备运行的安全性,求解式(9)检查系统是否满足稳定运行条件。通过则转入步骤6,否则返回步骤2。
步骤6:将新个体进行精英策略和适应度评估, 构成新父代后再进行非支配排序、个体拥挤度计算, 形成新子代。
步骤7:将新子代替换种群后判断潮流是否收敛,若收敛,则判断是否达到预置的迭代数,如达到, 则将子代存入Pareto解集,程序结束,如未达到预置的迭代次数,转入步骤3;若不收敛,则转入步骤4。
步骤8:将Pareto解集代入系统参数并进行稳定性检验,如稳定,优化结束;否则返回步骤3。
4算例分析
4.1变压器GIC无功损耗优化控制
以附录A图A1所示GIC标准模型为例:模型共8个变电站,15台变压器,电压等已在图中标出。 线路参数详见文献[20]。大地电阻率信息如附录A表A1所示。
1)变压器无功损耗计算
取2004年11月8日磁暴数据[21],计算出区域地电场E,利用式(1)—式(4)计算得到变电站中性点处GIC。再利用基尔霍夫电流定律,将变电站中GIC分配到变压器绕组中,最后根据式(5)计算变压器GIC无功损耗,结果如表1所示。
2)构造无功损耗优化控制模型,设置NSGA-Ⅱ 算法参数
取目标函数为2组:磁暴扰动下的各变压器无功损耗和变压器对应的接地电阻。 利用Power- World软件检验式(8)所代表的变压器允许直流限值和式(9)所代表的系统正常运行的约束条件。优化算法参数见表2。
3)多目标优化求解
根据第3节所述方法进行接地电阻优化配置求解。图1给出了优化控制的Pareto解,图中曲线代表Pareto解的前沿。
经对比计算得到系统优化后各变压器无功损耗的最优折中解如图2所示。
由图2可见,优化后系统因GIC导致的无功损耗总量降为31.9%。优化前后变压器绕组GIC以及接地电阻参数配置如表3所示,其中Iw0和Iw分别表示优化前后流过变压器绕组的GIC,Iwmax表示流过变压器绕组的GIC限值。
注:“—”表示不接电阻,下同。
从表3可看出,在没有任何治理措施的情况下,多个变压器绕组电流(Iw=IGIC/3)超标,优化后,系统内所有变压器绕组的GIC在限值内。
4)稳定性检验
将表3所列接地电阻纳入系统节点导纳矩阵, 再代入潮流运算,利用MATLAB的Matpower软件包检验系统各节点电压和发电机功角的状态变量是否满足安全稳定运行的条件。结果表明串接电阻后系统状态变量均运行在限值范围内。
取E1=2E和E2=3E,在满足多约束条件时接地电阻的优化配置结果如表4所示。
表4中,∑QGIC和∑QGIC0分别为优化后与优化前系统总的GIC无功损耗。由表4可见,当磁暴强度变化时,采用本文方法仍然能够对接地电阻进行优化配置,抑制由此产生的变压器集群无功扰动。
4.2讨论
本文主要针对变压器受磁暴扰动产生的无功损耗进行了优化控制,事实上,输电线路的有功损耗和无功损耗也会因变压器GIC无功损耗和流过输电线路的GIC而有所增加。本文虽没有对此进行专门处理,但当采用本文方法对变压器无功损耗进行控制以后,流过输电线路中的GIC下降,也可达到降低输电线路损耗的目的。
需要注意的是,由于磁暴扰动的广泛性,因此需要在系统内多台变压器内加装抑制装置———接地电阻。这会使系统运行在非直接接地状态,从而改变系统运行的零序参数并产生谐波。为避免由此产生的稳定和安全问题,可与高速旁路开关配合使用。
5结语
针对磁暴影响下系统内变压器集群无功扰动的现象,提出了一种全网范围内优化配置接地电阻的方法,配置过程中考虑系统运行约束、接地电阻限值约束和接地电流约束,在保证系统安全稳定运行的前提下,达到抑制变压器集群无功扰动的效果。算例表明,当求解较大规模系统的磁暴无功扰动优化目标时,算法能为系统无功损耗全局优化控制提供一种新的思路和手段,也能为缓解磁暴灾害带来的不利影响提供依据。
大范围的接地装置会使系统运行在非直接接地状态,改变系统零序参数,还需与高速旁路开关配合,以便保证无磁暴扰动时的系统接地性能。此外, 如果接地电阻达到限值却不足以抑制GIC时,还需适当考虑安装中性点电容,将二者混合起来使用应该能达到更好的效果,这将是本文后续研究的内容。
附录见本刊网络版(http://aeps.sgepri.sgcc. com.cn/aeps/ch/index.aspx)。
摘要：磁暴扰动下变压器集群无功损耗增加,带来了电力系统的电压稳定问题。为减小系统所有接地变压器因地磁感应电流(GIC)而产生的无功损耗,提出了中性点串接绕组的多变压器无功损耗控制优化方法。分析了磁暴扰动产生GIC和变压器无功损耗的机理及GIC与接地电阻的关系,构建了变压器无功损耗和接地电阻值最小的目标函数。根据国家标准中接地电阻值和系统稳定运行范围的规定,制定了接地电阻限值和系统正常运行约束条件,最后利用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解。以GIC标准模型为例,利用所提模型与方法对变压器GIC无功损耗进行优化控制,结果表明所提方法能够有效减小磁暴扰动产生的变压器无功损耗。
长期夜跑 损耗阳气 篇4
广州医科大学附属第三医院中医科主任冯崇廉引用《黄帝内经》的“清静则肉腠闭拒，虽有大风苛毒，弗之能害”来解释，意思是人在平静的状态下，皮肤的腠理闭合，即使大风吹来，也无法侵害身体。但人在跑步时，血液纷纷流向四肢，使其温度升高，腠理受热后张开，这时吹风，外部的风邪寒邪能轻易钻进，埋下疾病的隐患。
冯崇廉认为，汗出当风，如果体内阳气较足，就没什么大碍，但对于女性，体质本来就比较弱，长期在这样的情况下跑步，会受到风邪入侵，阳气也将受到进一步的损耗，反而得不偿失。“可能当下还没见到害处，但是时间久了就会慢慢显现出来。”冯崇廉特别提醒，在选择户外运动场地的时候，要尽量避免大风处。且运动时最好带上擦汗毛巾，及时把身体表面的汗液擦干。
夜晚运动不利于阳气收敛
冯崇廉指出，大到四季轮回，小到人体的一天，都遵循着太极两仪图所表达的阴阳消长的循环规律。在一天之中，子夜（0时）阴气达到顶点，走向衰落，而阳气开始生发，经历整个上午直到正午（12时）到达极盛。此后整个下午，阳气逐渐衰落，入夜以后需要潜伏，为子夜后的重新生发做准备。中医认为，人的生命靠阳气支撑，因此起居作息都要顺应天时。跑步等运动会发散阳气，应该在阳气上升的白天进行，如果夜间很晚还运动，本该潜伏休养的阳气遭到过度耗损，第二天就会感到体乏神倦，长期下去体质也会渐渐变差。
如果夜跑，专家建议这样跑
运动最晚不超过晚上9点
对于许多要上班的市民来说，白天运动确实不太可行。为此，冯崇廉建议上班族在六七点刚下班时喝些能量饮料然后直接运动，休息好再吃晚饭。
如果一定要晚饭后运动，则进食至少1.5小时后才可以运动，否则会造成消化不良，严重者还可能诱发阑尾炎。冯崇廉强调，运动最晚不要超过晚上9点，且锻炼时间越接近白天越好。因为晚上11点是中医养生观念中晚睡的极限，晚上9点运动完后还有2个小时调息，能避免运动带来的兴奋感妨碍入睡。
运动以“微微出汗”为宜
损耗优化 篇5
1 国内电网运行中高损耗变压器的使用现状
自2006年国家颁布并实施了《配电变压器能效限定值及节能评价值》这一强制性制度以后, 高损耗配电变压器在电网运行中的应用力度开始大幅度减小, 且随着该制度实施工作的愈加深入, 高损耗配电变压器在电网中的使用频率便越来越低, 直到最后完整的退出电网运行舞台。
在20世纪80年代, 我国政府强制性的在电网运行中投入使用了S7系列的低损耗配电变压器, 并在全国范围内, 全面淘汰了当时正在使用的JB1300-73和JB500-64等相关标准的高损耗配电变压器。而后, 1998年, 国家再次提出城乡电网改造口号, 并付诸于实际, 在电网改造时将原有的S7系列低损耗变压器改造为了S9型。截至到这时, 我国电网运行中所投入使用的配电变压器经过前后两次更新换代, 已经成功的将空载损耗降低了大约8%~15%的比值。
当低损耗变压器代替了高损耗变压器有效支撑电网运行工作以后, 那些被淘汰下来的高损耗变压器该如何处理?这便成为了一个难题。鉴于高损耗变压器中含有大量的铜、硅钢片、变压器油等等化学材料, 如果处理工艺不当会对环境造成严重影响, 破坏地球空气, 污染土地、水资源等等。所以为了保护环境, 将高损耗变压器改造成为低损耗变压器后再次利用便具有了巨大的意义。
2 高损耗配电变压器改造为低损耗配电变压器的方法分析
2.1 改造方法
就目前来说, 国内现有的, 可将高损耗变压器改造成为低损耗变压器, 并投入电网进行再次利用的方法主要有:更换部分或全部的变压器器身, 常见的如更换变压器铁芯和绕组等。
客观来说, 想要真正降低变压器的运行负荷与电能消耗, 就必须从变压器绕组入手, 更换高损耗变压器内部绕组, 通过降低原变压器导线与电流密度的方式, 来达到降低变压器运行能耗的目的。生活中常采用的手法是将是原有的、高损耗变压器内部的导线规模加大, 或者将原先的铝导线替换为铜导线, 实现能耗降低。相比于更换变压器绕组, 更换变压器铁芯并不是必须要执行的。通常情况下, 只要高损耗配电变压器内部的铁芯没有故障, 不存在质量问题, 就不用特意更换, 仍然可以继续使用。只是在实际使用时, 需要采取措施有效降低变压器内部铁芯硅钢片的磁通密度, 使变压器能够满足低损耗要求, 并实际投入电网中加以应用。
2.2 改造工艺流程
首先对需要改造的SL7、S7或S9型高耗能变压器进行试验, 测试其空载损耗;根据每台变压器的空载损耗值通过降低硅钢片的磁密, 增加变压器绕组的匝数, 降低变压器的容量等措施, 对需改造的变压器进行重新设计, 使其满足S11低损耗变压器的各项性能指标。对拆解下来的各项物资进行如下方式的处理:对拆下来的旧铜线进行化火处理, 用于生产其它产品的铸铜件;将旧变压器油用于机加工车间车床的润滑;将旧变压器油箱根据锈蚀程度的不同分别进行报废或进行除锈、酸洗、涂漆等工序处理后用于再制造后的变压器上;对拆解的旧硅钢片, 若质量较差或在运行中已严重烧伤, 则作报废处理, 若质量较好, 则要加以利用, 通过除锈、增加新硅钢片等方面处理后用于改造的变压器中。
2.2.1 配电变压器的铁芯改造
对于高损耗配电变压器的铁芯, 由于K0、GFe是定值, 要降低空载损耗P0, 则必须降低Pw值, 而Pw值与硅钢片的磁通密度有关。改造后由于不更换铁芯, 此外电压、频率也不变, 所以空载损耗要降低, 只有想办法降低铁芯中的磁通密度, 从而使硅钢片的Pw值降低。在实际工程应用中, 为了更好地利用铁芯, 对需要改造的配电变压器在原匝电势下测试空载损耗不能满足现行的低损耗配电变压器要求的, 在做临时空载时, 采用临时线匝来适当调整低压绕组的匝数的方法进行空载损耗的测试, 直到能够满足现行的GB/T6451-2008标准规定的空载性能指标为止。
2.2.2 配电变压器的绕组改造
配电变压器绕组改造的基本原理公式是根据变压器负载损耗的公式推导而来的。在变压器的负载损耗值中线圈的电阻损耗占最大的比例。
在进行变压器改造过程中, 若导线为铜导线, 要降低变压器的P0、Pk值, 只有增加变压器低压线圈的匝数, 由于变压器的窗高和窗宽所限, 只能将变压器进行降容改造;当变压器的原材质为铝线时, 可以根据计算结果对变压器进行等容量的改造。由于铜铝在75℃时的电阻率之比为0.02135/0.0357=0.598, 用铜导线代替铝导线后, 其负载损耗之比下降, 截面可减少到原来的70%左右。由此可见, 此法不仅能够增加匝数, 降低空载损耗, 还能用常规方法使变压器达到不降容量满足改造要求的需要。
结束语
综上所述, 配电变压器作为电网运行中需要应用到的重要设备, 其不仅广泛存在于发电厂、变电站等配电枢纽中, 还存在于输电网络中, 对电网运行的安全性与可靠性有着重要影响。当然这只是从变压器功能方面分析得出的结果, 如果从节能建减耗的角度来看, 变压器在运行时所消耗的不必要的电能完全可以得到储存, 或者供应给用电客户利用, 因此在电网运行中, 为了减少不必要的能耗损失, 我们有必要将高损耗配电变压器改造为低损耗配电变压器, 顺应节能减排的社会发展形势, 为我国建设资源节约型社会做出贡献。
摘要：电网运行中, 国内每一年都会有将近万台的高损耗配电变压器被丢弃, 从此退出电网运行。但如果采用改造技术将其改造成为低损耗的变压器, 仍然可以再次投入电网运行中进行应用。现针对高损耗配电变压器的改造技术进行分析, 对高损耗变压器改造成低损耗变压器的意义, 以及具体的改造方法作详细探讨和论述, 得出结论供同行参考。
关键词：配电变压器,高损耗,低损耗,改造工艺
参考文献
[1]赵振远, 赵玉梅.农用高损耗变压器的改造[J].廊坊师范学院学报, 2001 (4) .
[2]李志恩.论配电变压器节能技术[J].科技资讯, 2009 (22) .
损耗优化 篇6
模块化多电平换流器MMC(Modular Multilevel Converter)已经成为柔性直流输电领域最受关注的拓扑结构,目前多个在建或计划中的柔性直流输电工程都采用了MMC方案[1,2,3,4,5,6]。在柔性直流输电工程中,电压源换流器的损耗计算非常重要,是系统效率评估计算和换流器散热设计的基础[7,8,9]。
对于常规的两电平或三电平电压源换流器,换流器结构相对简单,已经有比较成熟的损耗解析计算方法或者损耗评估计算工具,但MMC的拓扑结构复杂、电平数目高,一般很难写出各开关器件损耗的解析计算公式。这也给换流器的损耗计算带来了较大的困难[8,9]。由于各种仿真软件中通常都是将开关器件处理为理想器件,因此也很难利用仿真软件直接计算损耗。文献[10]在数字仿真软件中加入功率器件损耗计算模块,但由于MMC的规模通常较大,离线仿真计算研究效率较低[11],尤其在需要扫描计算全工况的损耗曲线时计算效率更低。
本文提出了一种MMC损耗的计算方法,根据MMC的稳态工况和脉冲调制模式,在数字计算程序中复现出一个工频周期内各开关器件脉冲波形和换流器稳态电压电流波形,得到MMC各开关器件的电压波形和电流波形,并根据器件的关键参数得到各开关器件的损耗及温升。基于本文所提出的方法,可设计专门的计算程序,方便快速地计算MMC各开关器件损耗和MMC整体损耗,并易于扫描计算全运行工况损耗曲线。利用所建立的损耗计算方法,本文还对基于MMC的柔性直流输电系统损耗特性进行了详细分析。
1 MMC损耗计算方法
1.1 MMC桥臂的稳态电压电流
图1(a)为MMC主电路结构图,三相MMC由6个桥臂组成。在分析MMC与交流电网的交互特性时,可以用如图1(b)所示的等效电路表示。其中等效连接电感L的计算式如式(1)所示。
其中,Ls为交流电网等效电感,可以利用电网的短路电流进行计算得到;LT为连接变压器漏感;Lc为MMC的桥臂连接电感。
假设电网电压为Us∠0°,当换流器与电网之间交换有功功率P和无功功率Q时,可以得到稳态情况下换流器端口的电流和电压相量为:
其中,ω1为基频角频率。通过式(3)可以得到运行工况为P和Q情况下的换流器端口电压,并进一步可以推算出换流器此时运行的调制比M如下:
其中,Ud为换流器的直流侧电压。
对于三相对称运行工况,各相桥臂的损耗应该一致,因此本文只以a相为例进行分析。a相桥臂的电流可以表示如下:
其中,等号右边第1项表示桥臂电流中的工频交流分量,即上下桥臂电流各分得交流出线电流的1/2;Iad为桥臂直流电流分量,一般为直流线路电流Id的1/3;这2项分量都可以通过P和Q直接计算得到;Iaz为桥臂电流中的2倍频环流,主要是由于子模块电容电压波动引起的桥臂电压波动分量导致,目前也有各种文献对此环流分量的解析计算方法进行了研究,具体解析计算方法可参考文献[12-14]。
1.2 开关器件的电流波形
为了得到各开关器件的电压、电流波形,还必须得到各子模块的脉冲波形,可以根据所采用的调制策略在计算程序中进行复现[15,16,17]。例如采用载波移相调制策略时,在计算程序中可将一个工频周期分为K个点,并生成一组相位相差为2π/N且在-1~1之间变化、频率为fs的三角载波波形tr(n,k)。其中,N为桥臂子模块数目;n为1~N之间的整数,对应桥臂中的第n个子模块;k为1~K之间的整数,对应一个工频周期中的第k个点。每个器件的开关频率即为fs。对于a相桥臂,可以得到其调制策略中所使用的参考电压波形如下:
根据所采用的调制策略,通过如下方式即可复现出各子模块的开关函数。例如下桥臂第n个子模块在k时刻的开关函数为:
而上桥臂第n个子模块在k时刻的开关函数则恰好相反:
式(7)、(8)中,下标U和L分别表示上、下桥臂。
子模块电流示意图如图2所示。用ibrg表示桥臂电流,对于a相上桥臂和下桥臂,ibrg分别等于iap或ian。对于此桥臂中的第n个子模块,用S1表示此模块的开关函数,具体数值由式(7)、(8)确定。只要S1=1(即上管开通),桥臂电流都将流过上管SW1(包括IGBT部分VT1和反向二极管部分VD1)。因此流过上管SW1的电流可表示为:
对于上管SW1中的VT1和VD1部分,当桥臂电流方向为负时,电流将流过VT1;当桥臂电流方向为正时,电流将流过二极管VD1。因此VT1和VD1中的电流可以分别解析计算如下:
其中,sgn(x)为符号函数,当x>0时为1,否则为0;abs(x)为绝对值函数,目的是为了得到正向流过器件的电流。
同样,流过下管SW2(包括IGBT部分VT2和二极管部分VD2)的电流可以表示为:
因此VT2和VD2中的电流可以解析计算如下:
1.3 器件通态损耗计算
对于IGBT器件,各部分器件的正向通态压降可以用下式计算:
其中,UT0为IGBT器件通态特性中的门槛电压;RCE为IGBT器件斜率电阻;UF0为反并联二极管通态特性中的门槛电压;Rd为反并联二极管斜率电阻。这些参数都可以在所采用器件的参数数据表或通态特性曲线中查找到。应注意的是式(15)所表示的只是器件的通态压降,并不包括断态时器件上的电压。
各器件的损耗可以表示为其通态电流和通态压降的乘积在1 s内的积分值。以VT1为例,变流单元的通态损耗可以表示为:
在数字计算中可以采用一个工频周期数据的累加计算得到,即:
其他各器件的通态损耗可以采用相同方法进行计算。将所有器件的通态损耗相加就可以得到整个换流器的通态损耗。
1.4 器件开关损耗计算
IGBT在每一次开关时刻分别会产生开通能量损耗和关断能量损耗;二极管在关断时则会产生反向恢复能量损耗。器件制造商通常会给出在特定的直流电压Unom和关断电流Inom时每次开关动作所产生的能量,例如IGBT开通能量Eon、IGBT关断能量Eoff和二极管反向恢复能量Erec。
根据MMC的运行原理,表1给出了子模块在开关动作时所产生的不同类型能量损耗情况。
在计算程序中可以通过判断k-1时刻和k时刻的开关函数,如果开关函数发生变化则判定发生一次开关动作,将其对应的能量进行叠加,并对此器件的开关损耗能量进行一次相应的累加。应注意的是开关损耗能量应根据开关时刻的直流电压和电流进行如下折算:
图3所示为利用计算程序得到的某一个子模块在某工况下的各器件开关损耗能量累加示意图,可以看出计算过程中各器件的开关能量损耗在相应动作点进行了累加。如果将1 s内所有开关动作所产生的能量全部累加起来,就可以得到此变流单元的开关损耗。当然实际只需计算一个工频周期的开关能量,再折算到1 s的损耗即可。将所有变流单元的开关损耗相加,即可以得到整个换流器的开关损耗。
2 MMC损耗特性分析
采用本文的损耗计算方法,在MATLAB中设计了计算程序,并针对某200 MV·A的柔性直流输电工程,对MMC的损耗特性进行了分析。MMC通过连接变压器接入220 k V交流电网,连接变压器副边(换流器端口)额定电压为162 k V,交流电网额定电压为220 k V,交流电网接入点短路电流为20 k A,换流器端口额定电压为162 k V,换流变压器漏抗为8%,MMC额定容量为200 MV·A,换流器连接电抗值为15%,额定直流电压为±160 k V,子模块额定直流电压为1 600 V,桥臂级联子模块数量为200,IGBT型号为CM800HC_66H(三菱),子模块电容值为10 000μF,脉冲调制模式为载波移相调制,单个IGBT的开关频率为300 Hz。
为了说明MMC在各种运行工况下的损耗特性,针对换流器输出SN=200 MV·A容量,功率角度φ从0~2πrad变化时的全工况进行了扫描计算。随着功率角φ的变化,换流器所输出的有功功率P=SNcosφ和无功功率Q=SNsinφ也随之发生变化。当φ=0时P=200 MW,换流器处于逆变工作状态,即向电网中送出有功功率;当φ=πrad时P=-200 MW,换流器处于整流工作状态,即从电网中吸收有功功率;当φ=π/2 rad和φ=3π/2 rad时,换流器与电网交换额定容性或(和)感性无功功率。
2.1 装置损耗/效率随运行工况的变换曲线
图4所示为MMC随功率角变化时的损耗特性曲线。可以看出,在采用本节的参数和运行条件下,换流器在整个运行工况范围内的最大损耗率不超过0.8%,说明MMC具有较高的效率,这主要是得益于采用多电平结构后所带来的开关损耗降低。应该注意的是本文分析的只是换流器IGBT部分的损耗,不包括连接电抗器、变压器和其他辅助系统的功率损耗。图4还给出了换流器的损耗绝对数值曲线,并分别给出了每个子模块的2只开关的损耗。这里子模块的损耗为所有子模块损耗均值。
可以看出,换流器的损耗在输出纯有功功率时达到峰值点,在输出纯无功功率时达到谷值点。这可以通过式(5)进行定性的解释。当换流器输出有功功率时,桥臂电流除交流电流分量外,还多出了直流分量,使桥臂电流的有效值增大,自然导致损耗的增加。另外还可以发现换流器处于逆变状态时(φ=0)的损耗要大于整流状态(φ=πrad)时。
从图4中2只开关的损耗曲线的对比可以看出,在整个工况范围内上管(SW1)的损耗变化并不大,但是下管(SW2)的损耗变化范围较大,这也是导致装置整体损耗变化的主要原因。在输出有功功率较大时,SW2的损耗要远大于SW1,这在逆变工况更为明显,因此在装置散热设计时必须考虑。
2.2 子模块各部分损耗的详细分析
利用所设计的计算程序,本文还进一步详细分析了子模块内SW1和SW2的正向IGBT部分和反向二极管部分的损耗特性曲线,并分别按开关损耗和通态损耗给出了损耗计算结果。如图5所示,上管SW1的IGBT部分和二极管部分的开关损耗和通态损耗随运行工况的变化都变化不大。下管SW2的IGBT部分和二极管部分的开关损耗随运行工况的变化也变化不大,但是其通态损耗的变化比较明显。在逆变状态时,下管的IGBT部分(VT2)的通态损耗最大,而二极管部分(VD2)的通态损耗最小;随着有功功率向整流方向变化,在逆变状态时最大,下管的IGBT部分(VT2)的通态损耗逐渐减小,而二极管部分(VD2)的通态则变大。即换流器损耗随运行工况的变化以及上下管损耗的不均衡,主要是由于下管的IGBT和二极管部分的通态损耗变化导致的。
为了分析子模块上下管损耗的差异及其随运行工况的变化特性,图6和图7分别给出了在P=200 MW(逆变工况)和P=-200 MW(整流工况)时上桥臂子模块的四部分器件(VT1、VD1、VT2、VD2)的通态电流波形。可以看出,有功功率导致的桥臂直流电流分量是导致以上损耗特性的主要原因。以图6为例,当工作于逆变状态向电网传输200 MW的有功功率时,桥臂电流存在一个明显的正向偏置的直流分量。由于此状态下VT2的通态电流最明显,所以这个直流电流分量也导致了VT2通态电流的进一步增大和通态损耗的进一步增加。如图7所示,当工作于整流状态从电网吸收200 MW的有功功率时,除交流分量反相外,桥臂电流还存在负向偏置的直流分量。由于此状态下VD2的通态电流最为明显,所以这个直流电流分量也导致了VD2通态电流的进一步增大和通态损耗的进一步增加。这正是前面所分析的损耗随运行工况变化,以及上下管损耗特性差异的主要原因。
2.3 损耗随开关频率变化的特性
当所采用的调制策略的开关频率发生变化时,将会导致装置整体损耗的变化。如图8所示,本文利用所设计的计算程序对不同开关频率下的装置损耗率进行了计算比较。调制策略采用的是载波移相调制策略,所提到的开关频率为单个IGBT的实际开关频率。可以看出,当开关频率增加时,装置的总体损耗率随之增加。从开关损耗和通态损耗的曲线可以看出,当开关频率变化时损耗的差异主要是在于开关损耗,而通态损耗则基本没有变化。
2.4 2倍频环流对装置损耗计算的影响
如式(5)所示,桥臂电流中除基频分量和直流分量外,还包括2倍频环流分量。由于2倍频环流的存在会对桥臂有效值电流存在影响,因此也会对装置损耗存在一定的影响。但是由于桥臂电流总有效值是基频分量、直流分量和2倍频环流分量的均方和,因此2倍频环流的适当存在并不会导致桥臂电流有效值有很大的增加。在所列的装置参数下,本文计算了各工况下桥臂2倍频环流含量(2倍频电流有效值与基波分量的比值),并针对是否考虑2倍频环流的情况分别进行了损耗的计算。如图9所示,考虑2倍频环流时的损耗率的确高于不考虑环流影响时的损耗率,但是在所示的2倍频含量下,2倍频环流所引起的损耗率增加并不显著。
3 结论
怎样降低电网电能损耗 篇7
1.1 电网电能损耗的组成
电网电能损耗是指输电网络、配电网络损耗电量的总称。主要包括管理损耗和技术损耗两部分。是由管理因素和人为因素造成的线损,需要加强管理来减少不明损耗;技术损耗又称理论损耗,是电网中各元件电能损耗的总称,可分为可变损耗和固定损耗两种。
1.2 降低电网电能损耗的原因分析
降低电网损耗不但可以减少电费开支,提高经济效益,挖掘配电设备供电能力,而且对国家能源利用、环境保护、资源优化配置也是非常有利。例如,在最大负荷为500万k W的大型电力系统中,若有功损耗占10%,则损耗有功功率为50万k W;如果年最大负荷利用小时为4000h,则每年损耗电能20亿k W·h,按每千瓦时的电价为0.5元人民币计算,则需资金为10亿元人民币。所以,降低电网电能损耗是电网设计、运行和使用中的一项重要任务,各级相关部门必须把电网的降损工作摆在重要位置。
2 降低电网电能损耗的技术改造措施
2.1 改造现有不合理的供配电系统,降低电能损耗。对现有不合理的供配电系统进行技术改造,能有效地降低线路损耗,节约电能。例如,将有绝缘破损、漏电较大的绝缘导线予以换新;将有迂回线路改造为直配电路;将线路中截面积偏小的导线改为截面积稍大的导线;根据实际情况改选变配电所址,分散装设变压器,使之更加靠近负荷中心等等。
2.2 改造或更新低效高耗产品,采用高效节能设备。以高效节能的电气设备来取代低效高耗的用电设备,是降损节能的一项基本措施其经济效益非常明显。假设我国有10000万个家庭中每家庭都使用一盏节能灯(每盏节能灯比白炽灯低25W),平均每天亮4h,则全国一年可节电为:25×10-3k W×4h×365×10000×104=3.65×109k W·h(36.5亿k W·h),按每千瓦时的电价为0.5元人民币计算,则可节约资金约为18亿元人民币。由计算结果可知,采用高效节能设备节电效益十分显著。
2.3 合理选用变压器,减少变压器在供配电系统中的电能损耗,电网运行中,变压器通常是长期运行的。虽说变压器的效率很高,功率损耗很小,但长年累加起来,其电能损耗量也是十分可观,值得重视。因此,合理选用变压器容量和数量也是降低损耗的措施之一。
2.4 调整电网经济运行方式,全面降低电能损耗。经济运行方式是指能使整个电力系统的电能损耗减少,经济效益提高的一种运行方式。一般高压配电网络经常采用环形供电方式。环形供电有两种不同运行方式,一种为闭环运行,所有断路器都闭合;另一种为开环运行,即断路器有闭合,有断开。开环运行在正常情况下,负荷从一个电源受电,当某一个电源因故障切除后,负荷又可以从另一电源送电,从而获得备用电源。因此,线路和变压器都应考虑一定的备用容量。闭环运行在正常时,可以从两个或更多的方向受电,它不仅能提高供电的可靠性和改善电能的质量,也减少了备用容量,并降低了损耗。
2.5 对电网进行升压改造,减少变电容量,降低电能损耗容量,并降低了损耗对电网进行升压改造,简化电压等级,减少变电容量,可以降低电能损耗。线路和变压器都是电网中的主要元件,都要损耗一些电能。由公式ΔWt=ΔPt=I2Rt×10-3=(P2Rt×10-3)/U2可知,电能损耗与电压的平方成反比,当线路升压后其电能损耗ΔWt2降低了ΔW=ΔWt1-ΔWt2=ΔWt1(1-Un12/Un22)k W·h
式中,ΔWt1——指升压前线路的电能损耗k W·h
ΔWt2——指升压后线路的电能损耗k W·h
Un1——指升压前线路的额定电压k V
Un2——指升压后线路的额定电压k V
2.6 采用无功补偿,提高功率因数cosФ。重视和合理采用无功补偿,提高功率因数cosФ,这也是供配电中节能的一项重要措施。根据P=UIcosФ,当P和U不变时,cosФ的提高可使线路的I减小,即可节约电能。
当采取各种技术措施提高设备的负荷率减小无功功率消耗量后,若cosФ还达不到规定要求时(一般规定cosФ≥0.9),则应考虑采用无功补偿设备,提高功率因数。无功补偿设备主要有同步补偿机和并联电容器。并联电容器是电网中用得最多的一种无功功率补偿设备。在配电线路上和用户端安装并联电容器,则感性负荷和容性设备之间就可以直接进行一部分能量变换,减少电源与负荷之间的能量交换,即减少电源供应的无功功率,提高功率因数。
3 结论
反射损耗的定义和误用 篇8
如果Pref小于Pin,该值为正。换一种说法,RL是以d B表示的入射功率和反射功率的差值。它是一个正的、无耗散的量,用以表示反射波相对于入射波的衰减。这是针对无源测试天线来说的。在有源设备中反射损耗可能为负值。
如果在传输线或者波导中以电压(或者场强)的形式表述功率,方程1可以表示为:
ρ是测试天线输入端的复反射系数,以d B来表示,反射损耗是反射系数的相反数。如果用驻波比来表示,那么:
为了更深入地解释上述描述,我逐字地引用IEEE电子电力词汇标准词典中对反射损耗的定义。一共两部分,都适用于天线、馈线或者波导。反射损耗:
(1)数据传输(A)在传输系统中入射到不连续点的功率之间的差异。(B)入射到不连续处的功率和从不连续处反射的功率以d B为单位的比值。注意:该比值等于反射系数幅值倒数的平方。(C)更广泛地说,反射损耗是两个阻抗之间差异的测量,等于反射系数的倒数以d B表示的标量值。所以可以表示成如下形式:Z1和Z2表示这两个阻抗。
(2)(或者增益)(波导)在一个网络的参考平面上入射功率和反射功率的比值。
我对反射损耗一词的起源并不是很确定,尽管它在微波和天线中的应用似乎和史密斯圆图的采纳有关联。关于圆传输线图,也就是大家所熟知的史密斯圆图,最初的文章是在1939年由贝尔电话实验室的P.H.史密斯(P.H.Smith)发表的。该图一直持续地改进至20世纪60年代。直到1949年该图第一次出现了反射损耗和反射系数的相关内容,就如同现在的一样,出现在图的最底部。在20世纪40年代,一个相似的量,以d B表示的功率比被使用,它和驻波比的对数呈一定关系。20世纪50年代由贝尔实验室员工发表的一些关于微波的文章使用了反射损耗一词。早于1960年的大多数教科书并没有提及该词。
通信系统(尤其是电话)的工作人员在很早的时候,大概是20世纪30年代,使用了和上述定义一致的反射损耗一词。贝尔实验室的相关研究为各类电路上回音和共鸣的控制提供了指导。电话线上的反射信号引起了震动,如果反射损耗很低的话将导致人耳可听到的口哨声。在该频带内,共鸣反射损耗在任何频率都是最低的反射损耗。目的是实现平均11d B的反射损耗,来对电话网络中的发送和接收进行折中。
依据个人在20世纪60年代末70年代初的经验,我还是比较倾向于用驻波比来描述传输线、波导和天线中的反射问题。只有当驻波比接近于1的时候才采用反射损耗(一般VSWR<1.1,或者换句话说,反射损耗接近26d B)。卫星通信或者射电天文学中应用的器件可能出现这种情况。当今无线电界对反射系数的要求一般是10d B的反射损耗带宽,驻波比一词就无法提供充分的识别力,来验证仿真、测量或者在该频段低反射要求的准确性。
回到当今的应用中,反射损耗是描述反射和失配的最常用的词。然而,经常出现的情况却是该词和以d B表示的反射因子被混淆。反射系数幅度的对数如果被用来表示反射损耗是不正确的;结果仍然是以d B表示的反射系数。二者之间的区别是方程3中的负号。
在考虑反射损耗被误用的问题中,我最初是想知道是否一本标准的教科书或者软件包使用了错误的定义。对于该猜想我没有找到多少证据。在更广的意义上,撇开反射损耗不谈,正确使用科技词汇对于促进标准化、避免误解是非常重要的。对于我们的出版物,尤其是天线和电波学技术期刊一直在尽最大努力寻求最有可能发表的文章,所以对于作者来说,准确性和标准化是非常重要的。所以请大家以后在发表文章之前,请认真检查反射损耗和反射系数的使用。
降低跳汰机低压风损耗 篇9
关键词：TRIZ；鼓风机；节能
中图分类号： F407.21 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）16-183-2
1 现状分析
现阶段出现的主要问题：
开三台跳汰机时跳汰系统的用风量为245立方米/分，平均每台跳汰机用风82立方米/分，风压为37kPa。只有同时满足这两个条件才能实现洗煤生产工艺要求。在洗煤生产中风压不能高也不能低，必须保证在37kPa，如果低于这个值会影响跳汰分选效果，高于这个值，机组就有发生喘振的危险。
统同时开两台鼓风机时要保证两台机组的出口风压同为37kPa，并根据开四台跳汰机的用风量来调节两台鼓风机出口流量值。通过以上分析，在控制好机组出口压力的情况下，系统同时开两台鼓风机是可行的。但从目前三台鼓风机出口管路、闸门及风包的配置情况来看，直接开两台鼓风机还不行，因为三台鼓风机出口管路及风包为共用，两台机组同时运行时，风机出口压力上升很快无法控制在37kPa以下，而两台机组分别配备的防喘振阀此时也不能起到有效的保护作用，造成机组频繁喘振报警，危害机组安全。所以还必须对现有的出口管路进行改造。
主洗二楼381风包上安装一直径为300mm的泄压管路并配上阀门，当需要开两台鼓风机时，将泄压阀门开至48%位置，泄放掉由于两台鼓风机同时运行而产生的过高风压，使两台鼓风机机组出口风压能够得到有效的控制，保证机组安全运行。当系统只开一台鼓风机时，泄压阀门应处于关闭状态防止漏风。
2 利用TRIZ方法提出创新解决方案
通过组件模型分析，我们描述了系统中的组件都有哪些，以及它们之间的相互关系，并得出造成低压风损耗的问题点：
系统给4台跳汰机供风时，需要2台鼓风机同时运行，多余风量，压力（动态相互影响和制约）排空，造成能量损失。
下面列举根据TRIZ创新方法的技术矛盾、物理矛盾、物场模型得到的3个比较有代表性的方案
方案1 ：运用TRIZ技术矛盾在有效作用的连续性原理的启示下，提出创新方案，将原来多余排空的低压风，循环进入鼓风机的进风口，增加鼓风机的静压力。
方案2：运用TRIZ物理矛盾：系统分离，将第4台跳汰机的风量用一小型低压风机单独供风。（图3）
方案3：根据物场模型构造热场，PV/T =C，根据理想气体状态方程，压力不变的情况下，同步改变温度，就能同步改变体积。降低气体温度，增加气体流量的同时，不改变风包体积的情况下，可以等效为风包降低了气体体积。
3 评估方案
根据IFR最终理想解原则：即所得的有用功能最多，有害功能最少，所花费的成本最低得到最优方案：
最终理想解=
最终选择方案1为最佳方案，即多余空气流量循环进入鼓风机，增加鼓风机的静压力，避免多余低压风排空造成浪费。
4 方案论证
鼓风机可以通过调节流量来达到节能的目的。
入口导叶调节不会像用入口节流阀门调节那样产生较大的附加损失，入口导叶调节有很高的经济性。在保持鼓风机出口恒压的条件下，调节入口导叶已达到节省功率的目的。调节深度越大、省功越多。
参 考 文 献
[1] 侯文纲.工程流体力学泵与风机[J].水利电力出版社.
浅谈油品企业损耗控制 篇10
一、油品损耗的原因分析
1. 正常损耗。
其主要包括蒸发损耗和残漏损耗。蒸发损耗是造成油品正常损耗的主要原因。正常损耗按工作环节划分包括保管损耗、运输损耗、零售损耗。
(1) 保管损耗:是指油品从入库到出库整个保管过程中发生的损耗。包括储存、输转、灌桶、装、卸等5项损耗。储存损耗是指单个油罐在不进行收发作业时, 因油罐“小呼吸”而发生的油品损失。储存油罐白天受热, 罐内温度升高, 油料蒸发速度加快, 油蒸汽压力也随之增高, 当气体压力增加到油罐呼吸阀极限时就要放出气体。夜间气温下降, 油和油蒸汽体积收缩, 罐内又要吸进空气。这种排出石油蒸汽和吸入空气的过程叫“小呼吸”损失。输转损耗是指油品从某一油罐输往另一油罐时, 因油罐“大呼吸”而产生的损失。当向油罐注入油料时, 由于罐内液体体积增加, 罐内气体压力增加, 当压力增至呼吸阀压力极限时, 呼吸阀自动开启排气。当从油罐输出油料时, 罐内液体体积减少, 罐内气体压力降低, 当压力降至呼吸阀负压极限时, 吸进空气。这种由于输转油料致使油罐排除油蒸汽和吸入空气所导致的损失叫“大呼吸”损失。灌桶损耗是指灌桶过程中油品的挥发损失。装卸油品损耗是指油品从油罐装入铁路罐车、油船、汽油罐等运输容器内或将油品从运输容器内卸入油罐时, 因油罐“大呼吸”及运输容器内油品挥发和黏附而产生的损失。
(2) 运输损耗:指以发货点装入车、船起至车、船到达卸货点止整个运输过程中发生的损耗。其中包括铁路罐车、公路运输、水上运输、管道运输等4项损耗。由于车船在运行中震荡、颠簸, 加速了装载容器内油料的蒸发, 特别是当运输容器内密封程度不良, 装载量超过安全高度时, 不仅会使石油蒸汽溢出, 造成蒸发损失, 而且有可能造成油料外溢, 增大运输损耗量。
(3) 零售损耗:指零售商店、加油站在小批量付油过程和保管过程中发生的油品损失。
2. 非正常损耗。
其主要包括事故、盗油、零星洒漏损耗。事故损耗是指在油品储运过程中, 由于工作责任心不强, 操作失误, 麻痹大意及违规等原因, 常发生跑油、冒油、混油事故而引起的损耗;盗油损耗是指油库、加油站人工操作溢余油品外销, 运输过程中司机盗油等发生的不良损耗。另外还有零星洒漏损耗。
二、控制损耗的思路和建议
1. 安装油气回收系统减少蒸发损失。
油气回收系统是油料收发和运输过程中防止挥发性碳氢化合物进入大气的技术方法和设备的总称。国家环保总局目前正在组织开展对于加油油气排放的环保控制与管理的研究项目, 从法规、技术和经济等方面加以研究论证, 对于新建的加油站, 在批准环评报告时就要求必须安装油气回收装置, 现有的也要逐步安装回收装置。
2. 安装液位仪提高计量的准确度。
油罐测量有人工测量和采用油罐液位仪测量两种方法。安装液位仪是从硬件上解决加油站油品超耗问题的关键措施, 液位仪能大大提高加油站收发油品的计量精度, 只有计量准确, 才能有力地提升油品损溢的管理水平。随着站级管理系统的不断完善, 液位仪在油品管理中的作用也日益突出, 油罐数据是油库和加油站信息管理的重要信息来源, 推广应用液位仪自动计量, 可以大大降低成品油非正常损耗。
3. 加快网络智能化建设, 实现数字流程可视化。
成品油市场的竞争要求石油销售公司建立与连锁经营配套的计算机技术、网络技术和数据技术, 实现自动化信息和智能化信息集成, 实现数字流程可视化。通过油站智能远程管理系统对加油机和油罐进行在线实时测量、监控, 堵塞油品数量、质量管理上的漏洞。数字流程主要包括:为各加油站提供联网功能及数据库服务;实现油站的进、销、存的智能管理;实现在线实时测量、监控;实现油站数据的智能管理与处理功能;实现各加油站间及各加油站与上级公司通讯。
4. 加强内部管理, 实现损耗控制。
建立明确的岗位责任制。油品企业要根据规范中岗位设置、岗位职责及业务流程, 确保企业每个员工即从公司领导、部门负责人、站长到加油员都清楚地知道其所承担的职责, 通过岗位责任的明确和细化, 防止出现问题后互相推诿, 无法追究责任。
5. 建立符合行业特点的现代化成品油物流配送中心。