联合循环系统总功率

联合循环系统总功率（精选3篇）

联合循环系统总功率 篇1

1 系统配置

(1) 系统描述。

系统主要由燃气轮机 (GT) 、背压抽气式汽轮机 (ST) 、余热锅炉 (HRSG) 、热交换器 (EX) 组成, 如图1所示。

汽轮机 (ST) 中的蒸汽被分为两部分:一部分带动汽轮机发电, 经凝汽器冷凝后,

抽回到余热锅炉中作为给水;从汽轮机抽取的另一部分蒸汽作为热交换器的热源。热网的回水被加热后, 继续循环到热网系统中;热交换器中的水凝结后被抽回到余热锅炉中作为给水。因此, 我们可以通过调节蒸汽流量参数和恒负载情况下抽汽流量来操控机组供热量和功率。

(2) 系统分析。

为进一步分析燃气电厂的原料供给及消耗水平, 我们用Gate Cycle软件模拟一个燃气电厂 (图略) , 并用6条边界曲线来分析燃气电厂中的热功率与燃气的关系。

(1) 曲线1:热量-功率上限。

当流量保持在最大值时, 燃气轮机发电量也为最大值。随着蒸汽量损失增加, 蒸汽轮机的功率就会下降, 从而降低了整个系统发电能力。

(2) 曲线2:热量-功率下限。

当燃气轮机负荷保持在最低值时, 损失的蒸汽量会随着供热量的增加而增加, 从而降低了燃气轮机发电量。当低压蒸汽流量达到它的最低阈值时, 整个系统的电量曲线会存在一个转折点。过了该转折点, 系统的发电量随着供热量、进气量以及蒸汽量的上升而上升。

(3) 曲线3:热量-燃气上限。

天然气流量的最大值对应燃气轮机的最大负荷。

(4) 曲线4:热量-燃气下限。

天然气流量的最小值对应燃气轮机的最小负荷。

(5) 曲线5:燃气-功率上限。

蒸汽出口流量值为0时, 发电量将达到最大值。若将供热量保持在0, 那么燃气-功率的上限值是一一对应的。

(6) 曲线6:燃气-功率下限。

当燃气供应量由最小值变为最大值, ST蒸汽流量也保持在最小值时, 就得到了功率下限值。

(3) 过程模拟。

下面采取三套仿真设计来分析系统燃料的供应和消耗能力。

曲线1、曲线3:将燃气流量保持在最大值, 把热交换器的蒸汽流量由0变为区间的最大值, 通过仿真计算出系统发电量、供热量及燃气消耗量。

曲线2、曲线4、曲线6:将燃气轮机负荷保持在最小值, 将热交换器蒸汽流量从区间0值逐渐增加到低压蒸汽流量最小值;然后逐渐增加燃气轮机负荷, 同时保持低压蒸汽最小值不变, 直至热交换器蒸汽流量达到区间最大值, 然后记录系统发电量、供热量及燃气消耗量。

曲线5:保持电加热器蒸汽流量为0, 将燃气流量由0逐渐增加到最大值, 然后进行仿真并记录系统发电量。

2 系统分析

(1) 组态软件设计。

我们按照满负荷情况下建立仿真模型。分别采用100%、75%、50%负荷进行仿真结果数据验证。下面我们通过改变功角来改变燃气主机负荷 (负荷从30%~100%) 。

(2) 结论与讨论。

系统仿真结果如图2至图4所示。曲线A表示在无供热情况下的燃气-功率之间的关系;曲线B和曲线C分别表示在最大和最小燃气量情况下的热量-功率之间的关系;曲线D表示当LP和ST在最小蒸汽流量工况下热量-功率-燃气之间的关系。这四条曲线总体可以用来描述热量-功率-燃气消耗量的边界容量。

3 结论

根据能量守恒定律建立的天然气热电联产电厂, 通过三种仿真设计, 得到了四条曲线, 这四条曲线组成的闭合边界范围描述了热量-电量-燃气量之间的关系, 因此可被作为城市能源系统调度的一种方式。

联合循环系统总功率 篇2

由于分布式MIMO CR系统不存在中央处理器,因此认知用户需不断调整自身的发送方案以便对其他用户采用的策略做出反应。 根据上述情况,构建多用户功率分配的非合作博弈模型[6],使认知用户速率达到均衡状态。 受授权用户和多用户干扰的影响,认知用户速率很难达到理想值。 这些影响与用户间的信道干扰有关, 而预编码矩阵能消除用户间的信道干扰[7]。 为了解决上述问题,本文在发射端设置了适用于不同约束条件的预编码矩阵, 提出了预编码与功率分配的联合优化算法。 通过研究发现,授权用户要求严格时,授权用户约束条件是限制认知用户速率的主要因素;授权用户要求宽松时,多用户干扰是影响认知用户速率的重要因素。

1系统模型

MIMO CR系统如图1所示,ST表示认知用户的发射端,SR和PR分别表示认知用户和授权用户的接收端。 系统包含K个认知用户和一个授权用户,每个用户有nT根发射天线和nR根接收天线。 认知用户k的发射信号为:

其中 是认知用户k的发送符号; 是信号处理矩阵,将sk转换为适合发射的xk。

认知用户k的接收信号为:

其中 是认知发射端k到相应接收端的信道矩阵, 是认知发射端m到认知接收端k的信道干扰矩阵,且假定所有信道都是慢衰落; 是认知接收端k的噪声向量,包含接收端热噪声及授权用户对其的干扰。

认知用户k的速率为:

其中 是发射信号xk的协方差; , 是nk的方差。

2博弈模型

分布式MIMO CR系统中, 为了与授权用户共享频谱,还需与其他认知用户竞争使用频谱,认知用户需要控制和调整自身的发射功率。 根据上述情况,构建多用户功率分配的非合作博弈模型。

授权用户要求严格时,非合作博弈模型如下:

其中,Tr (Qk) ≤ Pk表示认知用户最大发射功率为Pk; GkQk=0表示授权用户不允许认知用户对其产生干扰, 是认知发射端k到授权用户接收端的信道干扰矩阵。

授权用户要求宽松时,非合作博弈模型如下:

其中, 表示每个认知用户对授权用户的总干扰不能超过 表示每个认知用户对授权用户每根天线的干扰不能超过

3设置预编码矩阵的博弈模型

认知用户接收信号由三项组成:第一项为该用户的有用信号;第二项为其他认知用户对该用户产生的信道干扰;第三项为该用户接收端的噪声信号,与用户信号无关。 采用预编码技术的目的是在尽量不影响每个用户有用信号的前题下减少用户间的信道干扰,增大用户获得的速率。

迫零准则是以完全消除用户之间的信道干扰为优化目标,需满足的条件是:

其中 是认知用户k的预编码矩阵,也是Hmk的零空间。

块对角化是基于迫零准则的预编码技术,下面将利用块对角化求解预编码矩阵Wk。 首先, 利用认知用户k对其他认知用户的信道干扰矩阵构建一个矩阵:

将矩阵奇异值分解为:

其中Vk是Hk的零空间矩阵。 需要指出的是,为了完全消除多用户干扰,Vk的列数要不小于认知接收端的天线数,Vk的行数要考虑所有认知接收端的天线和。 比如,要完全消除一个认知用户对两个认知用户的信道干扰,那么他的发射天线数要不小于3个接收端天线和,即nT≥ 3 × nR。

得到矩阵Vk后,将等效信道HkkVk奇异值分解:

所求的预编码矩阵Wk为:

授权用户要求宽松时, 预编码矩阵消除多用户干扰,增大认知用户速率。 此时发射信号是xk= Wksk。

授权用户要求严格时,授权用户约束条件是限制认知用户速率的主要因素。 利用预编码矩阵消除认知用户对授权用户的干扰, 使认知用户不受授权用户的影响, 实现认知用户速率的提高。

认知用户对授权用户的信道干扰矩阵为 将Gk奇异值分解:

其中 为Gk的零空间矩阵, 利用GkVk=0消除认知用户对授权用户的信道干扰。

得到矩阵Vk后,将等效信道HkkVk奇异值分解:

所求的预编码矩阵Wk为:

授权用户要求严格时, 利用预编码矩阵Wk将sk转换成xk= Wksk, 使认知用户不受授权用户的限制 。 这种情况下,认知用户的发射天线数要不小于授权用户与该用户的接收天线和,即nT≥2×nR。

4仿真分析

仿真环境如下:系统包含两个认知用户和一个授权用户,每个用户有4根发射天线和2根接收天线。 假设认知用户最大发射功率为Pk= 1 , 所有认知收发端的距离d都等于1 , 所有认知发射端到授权用户接收端的距离dsp都等于1。

授权用户要求严格时,达到均衡后认知用户的速率和与收发距离的关系如图2所示。 其中虚线表示未设置预编码矩阵时的速率和,带方框的实线表示设置预编码矩阵后的速率和,带加号的虚线表示MIMO系统中用户达到均衡后的速率和。 很明显,未设置预编码矩阵时,认知用户的速率和接近零。 而设置预编码矩阵后,认知用户的速率和有显著提高。 原因是,预编码矩阵完全消除认知用户对授权用户的信道干扰,使认知用户不受授权用户的影响。 设置预编码矩阵的MIMO CR系统等同于MIMO系统, 两个系统中用户达到均衡后的速率和是一样的,即图中带圆圈的实线与带加号的虚线重合。

( d = dsp= 1 , Pk= 1 , nT= 4 , nR= 2 )

需要指出的是,未设置预编码矩阵时,授权用户不容许认知用户对其产生干扰, 认知用户发射功率接近零;预编码矩阵完全消除认知用户对授权用户的信道干扰,使认知用户不受授权用户的影响,认知用户发射功率有明显提高。

授权用户要求宽松时,达到均衡后认知用户速率和与收发距离的关系如图3所示。 其中虚线表示未设置预编码矩阵时的速率和,带加号的虚线表示设置预编码矩阵后的速率和;带方框的实线表示两个单用户MIMO CR系统的速率和。 预编码矩阵影响认知用户发射功率,虚线表示的认知用户发射功率分别是P1= 0 . 501 16 , P2= 0 . 403 08 , 而带加号的虚线表示的认知用户发射功率分别是P1= 0 . 397 4 , P2= 0 . 141 11 。 虽然认知用户发射功率减小,但是预编码矩阵消除多用户干扰,认知用户速率仍然增大。 当然,认知用户发射功率的影响有时会降低认知用户速率,因为接收端还存在噪声干扰,以及授权用户的影响。 带加号的虚线与带方框的实线重合,说明设置预编码矩阵的认知用户不存在相互干扰, 这样的多用户MIMO CR系统如同由多个单用户MIMO CR系统组成。

( d = dsp= 1 , nT= 4 , nR= 2 , Pk= 1 , PSU , kave= 0 . 5 , PSU , kpeak= 0 . 3 )

比较认知用户速率和与接收天线的关系如图4所示。 其中虚线及带加号的虚线表示未设置预编码矩阵, 实线及带圆圈的实线表示设置预编码矩阵。 从图中可以看出,预编码矩阵改善了认知用户的速率,接收天线的增加也改善了认知用户的速率。

( dss= dsp= 1 , Pk= 1 , PSU , kave= 0 . 5 , PSU , kpeak= 0 . 3 )

分布式MIMO CR系统中, 受授权用户和多用户干扰的影响,认知用户速率很难达到理想值。 本文在发射端设置了适用于不同约束条件的预编码矩阵,提出了预编码与功率分配的联合优化算法,消除了用户间的信道干扰,提高了认知用户获得的速率。

摘要：分布式MIMO CR系统中,构建多用户功率分配的非合作博弈模型,使认知用户速率达到均衡状态。受授权用户和多用户干扰的影响,认知用户速率很难达到理想值。为了解决上述问题,在发射端设置了适用于不同约束条件的预编码矩阵,提出了预编码与功率分配的联合优化算法。仿真结果表明,基于块对角化的联合优化算法,有效消除用户之间的信道干扰,显著提高了认知用户速率。

总功率射电望远镜 篇3

背景

众所周知,当通过棱镜或者衍射光栅观察白炽灯泡的光线时,你可以看到完整的光谱。但如果把灯泡换成日光灯、霓虹灯或者钠灯,你将能看到截然不同的光谱。由于这几种灯导致发光的元素不同,你看到的光谱成分也不同。比如日光灯是水银发光,霓虹灯是氖气,钠灯是钠元素,不同的元素对应不同的光谱。事实上,这些这种谱线也存在于无线电信号范围内,对于中性氢来说是1420MHz。1420MHz这条线是哈佛大学的Ewen与Purcell在1951年发现的。他们的号角天线位于西弗吉尼亚州格林邦克的美国国家射电天文台(National Radio Astronomy Observatory,简称NRAO)。美国国家射电天文台是由美国国家科学基金会资助的从事射电天文研究的机构。它成立于1956年,总部位于弗吉尼亚大学,现任台长为华人鲁国镛。因为宇宙大部分由氢元素组成,所以这个频率对于观察宇宙里的射电源非常重要。我决定了这将是我第一个射电项目,并希望通过它来绘制一张我家后院天空的射电地图。我在80年代就开始了这个项目,当时几乎没有制作这样的一个射电望远镜的资料。虽然我是高中的科学教师,并有一些基础电子学知识,但这个项目超越了我的能力。于是我找到了Bob Sickels,他是福罗里达州的一名业余射电天文天文学家。他通过电话帮助我,后来我又两次飞到福罗里达州寻求他的帮助。再后来我得到了离我住处很近的业余射电天文学家协会(Society of Amateur Radio Astronomers,简称SARA,www.radioastronomy.org)成员Paul Schuler的帮助。我们一起工作了很多年,终于在开工10年后让它工作起来。

检测到的信号

如果你用数码相机拍过照,你就会知道一次曝光可以一次性收集数百万个像素。不幸的是,一架天文望远镜一次只能拍一个像素,完成一整张照片需要非常长的时间来处理数据。这里提到的数据是与接收到的信号强度相关的电压值。接收机会由一个噪声源校准。我最终版本的天文望远镜如图1所示。每次观测,我会将望远镜对正南方不同的高度角(25°～75°)的天空以10秒为间隔进行漂移式扫描并收集数据,随着地球的自转,天空中的星星会扫过望远镜前方。由于我想绘制完整的射电地图,因此我需要不间断收集一整年的数据。太阳和月亮会影响它附近区域的值,因此我需要多次采集需要的数据。

观测方法及时间

射电天体无论什么天气状况,无论白天还是黑夜都总是存在的(雷电会损坏设备,因此暴风雨来临的时候我会把它打包好)。文末给出了按照天文坐标排序且适合业余爱好者们的天体的网站。如果要与其他人交流信息,就需要大家都使用同一个位置参考系统来描述天体的位置。天文学家们使用的是天球坐标系统。有点讽刺的是,虽然多年以来一直教授学生们夜空不是围绕地球旋转的,但在此为了便于理解这个坐标系统,我们还是需要认为夜空就是以地球为球心的一个球面——天球。因为天球和地表都是球面,我们可以用两个坐标值来描述球面上的任意一点。类似使用经纬度来表示地表某一点,我们使用赤经(Right Ascension,RA)和赤纬(Declination,DEC)来描述天球上的一点。

在此我们需要确认所有即将使用这个坐标系统的人有一台指向精确的射电望远镜。对于光学望远镜,我们可以通过望远镜观察夜空来确认指向位置。但是对于射电望远镜情况就有些复杂了。如果你需要验证射电望远镜指向,有个办法就是花几天来进行太阳观测。

验证指向位置

我从Paul Schuler那里了解到太阳是一个校准望远镜理想的射电点源。通过将望远镜对准太阳,找出信号最强点时望远镜上读出的坐标值,与太阳理论所处坐标值对比,可以确定望远镜刻度的偏差。我是从互联网上找到太阳的赤经、赤纬值。通过几天的校准,我发现我的望远镜刻度与实际增益最大方向偏离了1.5°。

方位角和高度角

如果今晚你要外出并且向某人指出北斗星,你可能会用手指向它来告诉别人北斗星的方位。当你的手指向天上某颗星星的时候,从正北方开始顺时针旋转,到你的手臂在地平面投影的位置所需要经过的角度就是方位角。它和指南针的角度相关。0°表示正北方,90°表示正东方,180°表示正南方,270°表示正西方。高度角是你手臂和地平面之间的夹角,也就是手臂仰起的角度。高度角的范围是0°(水平)～90°(指向头顶)。当手臂伸直时,大拇指到小拇指之间大概是10°,每根手指大概是2°。虽然方位角和高度角在夜晚观测和向他人指示星座及其他天体时有用,对我们来说用处不大。因为我们大家不在同一个经纬度上,所以我所在地北极星的方位角和高度角和你的不一样。另外,由于地球自转,它们的位置也在不停的变化,见图2。

赤经和赤纬

如前文所述,赤经与赤纬与经纬度十分类似。想象地球的北极投影到了天空,它将对应到天球北极。如果你将地球的赤道投影到天空,这会对应到天球赤道。天球上的经度就叫做赤经。赤经是在天球赤道上偏东度量的。它不是以角度为单位,而是以时分秒为单位。天球赤道完整的一圈被定义为24小时,每1小时大概对应天球上15°。赤经0时出现在春分点。赤纬对应与纬度,它是以与天球赤道角度度量。位于天球赤道以上的为正值。由于这个坐标系统是以天球上固定物体为参考,赤经赤纬坐标就可以被地球上任何位置的人所使用而不需修改,见图3。

射电源样例

我附上了由我观测绘制的天空地图图4,上面增添了些射电点源,标注以央斯基(Jansky)为单位的磁通密度。(一个央斯基等于10～26W/m2/Hz)。例如:

Q:你能在赤经05:33:00,赤纬+21:59:00找到一个极大的值——这是什么天体?

A:金牛座α

Q:你能在赤经16:49:00,赤纬+15:02:00找到一个较小的值——这是什么天体?

A:武仙座α

Q:你能在赤经12:29:00,赤纬+12:31:00找到一个较大的值——这是什么天体?

A:室女座α

所需设备

图5为我的射电望远镜最终的模块图。从天线开始,它是个直径10英尺(约3m)抛物面天线。我使用了能买到最好的15英尺(约4.5m)低损耗馈线(非常粗的RG6馈线,500)。使用N头连接到里面放置了接收机前端的温控冷却器上。这个冷却器使用了PID控制,温度可以精确到至少1℉,需要时也有两个巨大的电阻来升温。在直流放大器之前的所有电路都放在了冷却器内。冷却器内部结构见图6。直流放大器放在一个泡沫盒子内,它有偏移调整的功能,并输出信号到ADC送给笔记本电脑上运行的Skypipe软件。你可以在图1看到整个系统的照片。

数据分析

收集了10年的数据之后,我有了足够的数据来创建高度角25°～75°间隔5°的图表。我整理了数据并创建了微软Excel图表如图7。(图中峰值是银河系)。之后我又用Mathematica软件绘制了3D图表。10年的观测才得到了这么一张图片!

原文刊登在《QEX》杂志2010年7/8月刊。

其他关于总功率射电望远镜的信息:

SARA网站:

www.radio-astronomy.org

Jim Sky的网站:

www.radiosky.com

Jeff Lichtman的射电天文商品网站:

www.radioastronomysupplies.com

业余爱好者适用的天体软件:

http://adsabs.harva rd.edu/full/1968AJ.....73..135G

太阳的实际赤经赤纬值: