热能工程学基础与节能技术

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出版者:
作者:刘伟
出品人:
页数:326
译者:
出版时间:2011-6
价格:0
装帧:
isbn号码:9787802346741
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具体描述

热能工程学基础与节能技术,ISBN:9787802346741,作者:

《现代能源系统优化与智能控制》 内容简介 本书系统深入地探讨了当前复杂多变的现代能源系统的设计、运行与管理所面临的关键挑战,并着重介绍了前沿的优化理论、先进的控制技术以及信息物理融合(CPS)在能源领域中的应用实践。全书旨在为能源工程师、系统规划者以及从事相关领域研究的学者提供一套理论扎实、技术先进且具有高度工程实用价值的知识体系。 第一部分:能源系统基础与建模 本部分首先回顾了能源系统的基本概念、结构组成及其在社会经济发展中的核心地位。重点剖析了不同类型能源(如电力、热力、天然气及可再生能源)的特性、相互耦合关系及系统集成挑战。 1.1 能源系统拓扑与功能分析: 详细阐述了区域能源系统、分布式能源网络(DERs)以及微电网的架构特点。引入了系统级联、能量转换效率链的概念,为后续的优化打下基础。 1.2 复杂能源系统建模技术: 涵盖了从宏观到微观尺度的多种建模方法。包括基于物理定律(如热力学、流体力学、电磁学)的白盒模型、基于历史数据的灰盒模型,以及利用机器学习构建的高保真黑盒模型。特别关注了动态系统建模中的时滞、非线性和不确定性处理方法,如状态空间表示法和传递函数法在不同能源转换设备中的具体应用。 1.3 不确定性与风险评估: 现代能源系统面临着可再生能源的间歇性、负荷需求波动和设备故障等多重不确定性。本章深入分析了概率论和随机过程在量化这些不确定性方面的应用,并介绍了蒙特卡洛模拟、场景分析法在评估系统韧性(Resilience)和可靠性(Reliability)中的实践。 第二部分:能源系统高级优化理论与方法 本部分聚焦于如何利用数学工具最大化能源系统的经济效益、最小化环境影响,并确保运行的安全性。 2.1 线性与非线性规划在调度中的应用: 详细讲解了能源调度问题(如发电组合优化、热电联供优化)的数学公式构建,包括目标函数、等式约束和不等式约束的精确表达。讨论了大规模线性规划的求解算法,如内点法和单纯形法的高效实现。对于非线性问题,则引入了牛顿法、序列二次规划(SQP)等局部优化技术。 2.2 随机优化与鲁棒优化: 针对能源系统中的随机性,本章深入研究了两阶段随机规划模型(Two-Stage Stochastic Programming)及其在短期机组组合和燃料采购决策中的应用。同时,阐述了鲁棒优化(Robust Optimization)框架,旨在找到在最坏情况下的可行解集,以提高系统抵御外部波动的能力。 2.3 多目标优化与Pareto前沿分析: 能源系统的优化往往涉及多个相互冲突的目标,如成本、排放和供能质量。本书介绍了加权法、ε-约束法和进化算法(如NSGA-II)来求解多目标问题,并对Pareto最优解集进行深入分析,为决策者提供多维度的权衡方案。 2.4 启发式与元启发式算法: 针对实际工程中遇到的组合爆炸的复杂优化问题,本章详细介绍了粒子群优化(PSO)、遗传算法(GA)以及模拟退火(SA)等元启发式算法的原理、参数调整策略及其在能源网络拓扑设计和设备选址中的应用。 第三部分:智能控制与先进运行技术 本部分将优化理论与实时控制实践相结合,探讨如何实现能源系统的动态、稳定和智能运行。 3.1 经典控制理论在能源设备中的应用: 复习了PID控制器的设计、整定(如Ziegler-Nichols法)及其在锅炉压力、蒸汽温度、机组转速控制中的基础应用。重点分析了反馈控制的稳定性和鲁棒性裕度问题。 3.2 模型预测控制(MPC): MPC作为先进过程控制的核心,在能源领域具有广泛前景。本章详述了MPC的原理,包括滚动时域、预测模型的使用以及约束处理机制。结合实例,演示了MPC在多变量、强耦合的区域供热网络和电力系统动态无功补偿中的优越性能。 3.3 适应性与自整定控制: 针对能源设备参数可能随时间漂移或负载变化而变化的情况,本章介绍了自适应控制(如基于梯度的自适应控制)和自整定技术,确保控制器在系统特性变化时仍能保持最优性能。 3.4 基于人工智能的运行策略: 引入深度强化学习(DRL)框架,将能源系统的运行视为一个序列决策过程。重点讨论了DRL在复杂热电厂启停优化、储能系统充放电策略以及需求侧响应(DSR)中的潜力,强调了环境交互与奖励函数的设计至关重要性。 第四部分:能源信息物理系统(CPS)与数字化转型 本部分探讨了信息技术与物理能源系统的深度融合,构建未来智能能源基础设施。 4.1 能源数据采集与边缘计算: 介绍了物联网(IoT)传感器技术在能源设备状态监测中的应用,以及实时数据预处理和特征提取技术。讨论了在边缘侧(Edge Computing)进行初步决策和数据清洗的重要性,以应对海量数据的实时处理需求。 4.2 网络安全与信息集成: 能源CPS的互联性带来了新的安全威胁。本章分析了针对SCADA系统、控制指令和通信协议的网络攻击类型(如拒绝服务、数据篡改),并提出了基于加密和入侵检测系统的防护策略。 4.3 数字孪生在能源管理中的构建: 详细介绍了数字孪生的概念、构建流程及其在能源系统生命周期中的价值。包括如何利用高保真模型、实时数据流和仿真工具,实现对物理系统的“虚拟调试”、“远程诊断”和“预测性维护”。 4.4 区块链技术在能源交易中的潜力: 探讨了分布式账本技术(DLT)如何为点对点(P2P)微交易、可再生能源证书的溯源以及系统运营的透明化提供安全可信的机制。 本书内容结构严谨,逻辑清晰,理论深度与工程实践紧密结合。通过对系统建模、优化求解、智能控制和数字化集成四个维度的全面覆盖,读者将能够掌握设计、运行和管理下一代高效、可靠、经济的现代能源系统的核心能力。

作者简介

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读后感

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用户评价

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我拿到这本书时,首先被它扎实的理论基础所吸引。它并没有像一些泛泛而谈的科普读物那样,只停留于表面概念的介绍。相反,作者在开篇就深入浅出地讲解了热力学第一定律和第二定律,并且清晰地阐述了它们在工程实践中的意义。我尤其欣赏作者对于熵和吉布斯自由能等概念的解释,虽然这些概念在初学时可能有些抽象,但作者通过生动的比喻和严谨的数学推导,让我能够逐渐理解其本质。书中对于热力过程的分析,比如理想气体和实际气体的膨胀、压缩过程,也给我留下了深刻的印象。我一直在思考,在实际的工程应用中,如何能够更精确地模拟和预测这些过程,以达到最优的运行效果。这本书在这方面提供了非常有价值的思路。我对书中关于能量转化效率的讨论特别感兴趣,希望能从中学习到更先进的理论和方法,来分析和改进各种能源利用系统的效率瓶颈。我对一些关于新能源技术在热能工程中的应用也非常好奇,例如太阳能热利用、地热能开发等,希望能在这本书中找到相关的原理和技术介绍。

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这本书的篇幅不算短,我打开它的时候,就预感到这是一本能够让我沉浸其中,深入学习的佳作。作者在讲解理论知识时,非常注重逻辑性,每一个概念的提出都有前因后果,每一步的推导都清晰可见。我尤其赞赏作者对于热力学循环的详细解读,从卡诺循环的理论极限,到实际热力循环的优化与改进,都进行了深入的探讨。我希望能在这本书中找到关于各种热力设备,例如锅炉、汽轮机、制冷机等的设计原理和性能分析。我还对书中关于节能技术在不同行业的应用案例很感兴趣,希望能够通过这些案例,了解节能技术是如何落地并产生实际效益的。我平时也关注一些与环境相关的能源问题,比如碳排放和温室效应,希望这本书能够提供一些关于热能工程如何在应对这些环境挑战中发挥作用的见解。我期待书中能有关于如何评估和量化节能效果的详细方法,这对我日后进行项目评估将非常有帮助。

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这本书的封面设计我一直很喜欢,那种沉静的蓝色背景,搭配着烫金的字体,很有学术研究的厚重感,也符合我对热能工程这个学科的初步印象。拿到书的时候,我迫不及待地翻开了目录,想看看它涵盖了哪些方面。不得不说,光是目录就让我对接下来的阅读充满了期待。从基本的能量守恒定律,到各种传热传质的原理,再到不同类型的热力设备,感觉就像一个完整的知识体系在眼前徐徐展开。我最感兴趣的是其中关于热力循环的部分,比如布雷顿循环和朗肯循环,这些都是现代动力装置的基础,也是我一直想深入了解的。我特别希望能在这本书里找到关于这些循环在不同应用场景下的优化方法和效率提升的详细阐述,例如在发电厂、燃气轮机以及一些工业过程中的具体实践。我平时对一些能源利用效率的问题特别关注,比如如何减少能源浪费,提高能量的有效利用率,这本书的书名就让我觉得它在这方面一定有独到的见解和丰富的案例。我希望作者能在讲解理论知识的同时,也能穿插一些实际工程中的案例分析,让我能将理论知识与实际应用联系起来,更好地理解热能工程的魅力。

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这本书的出现,对于我这样的跨学科学习者来说,简直是一份及时雨。我原本在其他领域有所涉猎,但对热能工程始终充满好奇,却又苦于找不到一本既系统又易于理解的入门书籍。这本书的语言风格非常平实,没有过多的专业术语堆砌,即使是初学者也能相对轻松地阅读。我喜欢作者循序渐进的讲解方式,从最基本的物理概念入手,逐步深入到复杂的工程问题。书中关于能量平衡方程的推导和应用,我感觉非常清晰明了,让我能够迅速掌握分析热力系统的方法。我最希望能在这本书里找到关于不同能源系统在实际运行中的一些常见问题和故障排除的指导,因为这对于我理解理论的实际应用非常有帮助。我平时也关注一些新兴的节能技术,比如智能控制在节能方面的应用,希望能在这本书中找到相关的介绍。我特别希望作者能提供一些计算工具或软件的链接,方便我们进行实际的模拟和分析。

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作为一名在相关行业工作多年的工程师,我拿到这本书时,更多的是希望能在其中找到一些能够指导我解决实际工作中遇到的瓶颈的解决方案。这本书的章节设置,从基础理论到具体的应用技术,都显得非常合理。我尤其关注其中关于热交换器的设计与选型部分,这在实际工程中是至关重要的一环,直接关系到整个系统的效率和成本。我希望能在这本书中找到不同类型热交换器的性能特点、设计计算方法以及在不同介质和工况下的适用性分析。此外,书中关于工业节能技术的介绍也引起了我的浓厚兴趣。我一直在寻找能够有效降低企业能耗、提高生产效率的方法,这本书的名字就点明了这一主题,让我对它充满了期待。我希望能够在这本书中学习到一些切实可行的节能案例,以及一些创新的节能技术,能够为我日常的工作提供实际的参考和指导。我对书中关于余热回收和梯级利用的章节特别感兴趣,希望能从中学习到如何更有效地将工业生产过程中产生的废热转化为有用的能源。

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