动力系统分析大全11篇

动力系统分析篇（1）

汽车转向系统是用来改变或保持汽车行驶方向的机构。其性能直接关系到汽车的操纵稳定性和舒适性。汽车转向系统的发展历经了无助力转向系统、液压助力转向系统（HPS）、电控液压助力转向系统（EHPS）、电动助力转向系统（EPS）、线控转向系统（SBW）。电动助力转向相比于液压助力转向，改善了汽车的转向助力特性，减少了能量消耗，结构紧凑，质量降低，维护方便，对环境的影响减少。近20几年来，随着电子技术的发展，传感器、电机及其控制理论的发展和完善，EPS技术日趋完善，EPS的助力型式也从低速范围助力型向全速范围助力型发展，并且其控制形式与功能也进一步加强。新一代的EPS则不仅在低速和停车时提供助力，而且还能在高速时提高汽车的操纵稳定性。主要体现在模型创新与试验创新2个方面。

1 EPS系统的基本结构

根据助力电机布置位置的不同，电动助力转向分为转向齿条助力式、转向齿轮助力式、转向轴助力式，如图1所示。

参考文献：

[1] Yuji Kozaki，GoroHirose, Shozo Sekiya. Electric Power steering [J]. Motor & Control,1999:449-459

[2] 余志生.汽车理论(第三版) [M] .北京:机械工业出版社,2002.

[3] Liao Y G, Du H I. Modeling and analysis of electric power steering system and its effect on vehicle dynamic behavior [J]. International journal of vehicle autonomous systems (S1471-0226), 2003, 1(3):351-362.

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[5] 徐建平, 何仁, 苗立冬, 等. 电动助力转向系统的建模与仿真分析[C]//中国汽车工程学会2003年学术年会SAE-C2003E206: 654-661.

Dynamics Modeling and Analysis of Electric Power Steering

Ding Zhigang，Zhong Yong

动力系统分析篇（2）

一、引言

常规的人工采棉机械效率低、收获期长、用工量大、条件艰苦且劳动强度大，每年采棉季节动用大量的劳动力。机械采棉技术既可以减轻采棉劳动强度，又有利于扩大棉花规模化生产经营，降低棉花生产成本、提高棉花生产综合效益。

全世界采棉机的主要生产国有美国、前苏联、以色列和中国等4 国。现有的采棉机传动系统大多都是液压传动或者其他高级方式。液压马达虽然传动方式简单直接，但是成本很高，与经济性设计思路相背离。其他先进复杂传动方式多存在零部件互换性差，维修时间长，机子无法作业将导致采收效率大幅降低，甚至错过棉花采收的黄金期，对棉花产量和质量都造成了影响。于是采用传统式的机械传动，不仅调节方便，而且易拆易换，且取材方便，成本很低。

在本文的研究中是采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。由于篇幅所限文章仅列举个别分析结果。

二、建立ADAMS 虚拟传动系统模型

根据采棉机整机设计，总传动系统的位置结构如图1 所示。将SolidWorks里面建好的三维实体模型导入ADAMS 软件里面，在ADAMS 中给传动系统加上初始条件，配合约束、驱动约束、阻力和阻力矩等。

1. 施加约束副

从SolidWorks 中建立的三维实体模型导入ADAMS以后，只有该虚拟系统的几何位置关系，需要添加约束关系，具体添加方法及参数在此不一一赘述。系统中除了这些约束以外，还需要给不运动的零部件如变速箱箱体，带座立式轴承等加上对大地的固定约束。另外应当给各零部件逐一添加对应的材料属性，并确定整机系统的重力方向，即可得到各零部件的质量属性参数。

2. 初步验证载荷的确定

进行仿真分析之前，首先应该检验样机模型，以便及时发现和排除建模过程中隐含的错误，以确保后续仿真分析的顺利进行。本文主要通过两个方面对样机模型进行初步验证。

(1) 人工检验样机模型基本参数：对照实际设计模型详细检验样机各零部件的参数单位、质心位置、质量以及初始装配位置，及时修正样机系统与实际模型有差别的部分。

(2) 使用ADAMS 自检工具检验：利用ADAMS 自带的自检工具“ModelVerify”，能够检查出仿真系统是否存在没有约束或过约束的构件，还能计算出样机的自由度等。

经过两种检查可以看出，虚拟样机模型建立正确，可以进行后续仿真分析工作。

3. 施加力

在系统中，所有轴的轴线都是与坐标系x 轴平行，所以所有的轴受到的来自带传动或者链传动的径向力都在y-z平面内。可根据轴上各零部件装配位置，轴段的长度等其他参数分别计算出各轴支座反力。

4. 施加阻力矩

压棉杆轴、拨轮轴以及螺旋输送器轴都受到外来力矩作用，因此在仿真模拟中，加入相应阻力矩。

此处以压棉杆轴所受阻力矩计算为例。在梳齿式采棉机作业过程中，拖拉机带动整机行驶，棉花被经过的梳齿间的缝隙夹持，随着整机前行最终被掳下来。在这个过程中，压棉杆的作用就是防止被夹持的棉株连根拔起。压棉杆上的防拔辊分布有具有方向性的锯齿形状的齿牙。在棉杆受到梳齿的拉力的情况下，压棉杆上的齿将棉杆向下压倒，从而实现防拔起棉杆的功能。棉杆在防拔起的时候要求棉杆表面纤维不被破坏，而棉杆的抗压强度（横纹）σ=3.5MPa。

因此可以将压棉杆轴上所受的垂直地面向上的力看成均布载荷，它的正应力应该小于或者等于棉花的抗压强度（σ=3.5MPa）。即该轴上受到的最大阻力矩可按均布荷载σmax=3.5MPa 来计算。

三、系统动力学仿真分析

1. 初始条件分析

在进行静力学、运动学和静力学分析之前，ADAMS会自动进行初始条件分析，以便在初始系统模型中各物体的坐标与各种运动学约束之间达成协调，这样可以保证系统满足所有的约束条件。本系统中，所有零部件的初始位置一定，初始速度都为零。因此，不用单独求解。

2. 运动学分析

建立系统仿真模型时，将系统中的运动副（构件与地面或构件与构件之间）用系统广义坐标表示为代数方程，即可写出其运动学约束方程组。系统中驱动约束是系统广义坐标和时间的函数，可以将系统运动学约束和驱动约束统一表示为：

对上式求导，即有速度约束方程；再次求导即可得加速度方程。在此，仅以变速箱输出轴与风机一级传动轴转速为例，仿真得到图2、图3 所示结果。

变速箱输出转速为30005.5deg/s（图2），风机一级传动轴转速为60009.75deg/s（图3），即可得知，风机一级传动轴与变速箱输出轴转速比约为2 ∶ 1。满足实际设计转速。

由以上分析可知，动力传动系统自建立模块运动关系正确，能够合理地表示出该传动系统的运动关系。

3. 动力学分析

（1）动荷系数的研究：静荷是指无加速度或加速度可以忽略的受力状态；动荷有加速度的受力状态。本文中构件等角速转动也为动荷的一种研究状态。在虚拟样机的动力学分析中，可以得到运动过程中各轴承座上的约束反力，这些结果可以与设计过程中求解的静平衡状态下的支座反力进行比较得到载荷的动荷系数，该结果可以反作用于设计过程，确保整机的安全性。

由于轴段同一位置的力和应力值成正比，所以动荷系数也可以表示为：

接变速箱右端输出的主轴上轴承处的静载荷为：FAd=320N，FBd=169N。而从整个运动仿真过程中测得两支座的动载荷如图4 所示。

由图4、5 可以算出kd max：

由静强度分析结果知道该轴上应力最大处的σst max=16.558MPa，因此σd max=36.1MPa，σd max ＜ [σ] 该轴在运动过程中的强度可以通过校核。

（2）变速箱动态特性分析：本文是基于IMPACT 函数的接触模式来定义的接触力，接触碰撞模型以Hertz 弹性撞击理论分析为基础，能比较准确地模拟变速箱内齿轮啮合时接触力的响应。

该传动系统中两齿轮均为运行速度较慢的齿轮，所以齿轮材料选择20CrMnMo，又因为变速箱是要实现等速换向的功能，所以两齿轮结果材料均相同。两齿轮都需经过渗碳淬火，表面硬度HRC60_2，心部硬度大于HRC30。因此得出齿轮对刚度系数为：K=7.53×105N/mm 。

另外，根据反复试验取碰撞指数e 取2.2；阻尼系数取100N/(s·mm)，即其阻尼为7.53×103s；变形距离d取0.1mm。两个齿轮碰撞时的摩擦按润滑处理，取动摩擦系数为0.1，静摩擦系数为0.16。

由图6、图7 可以分析得到，在转速加载阶段，随着速度的增加，啮合力的波动幅度增加，达到峰值后逐渐变小；接触力基本呈现周期性变化，每个周期接触力都是如正弦波形一样先从最小值逐渐增至峰值然后逐渐回落变小。它形象地反映出了齿轮之间的啮合情况，两啮合齿轮从即将进入啮合区，然后逐渐啮合，然后到啮合区域中心，最后逐渐脱离开。两齿轮碰撞力最大达到了703N。从图中可以发现齿轮的碰撞力有明显的动载成分，碰撞力围绕着一个定值上下震荡，表明齿轮在啮合传动的过程中存在着明显的冲击振动。

两齿轮第一次出现峰值的时间为1.17s，此时接触力为674.5N； 第二次出现峰值是在第3.3s 处， 接触力为637.8N；碰撞力在冲击振动作用下在第13.9s 处出现了最大接触力，为703N。从图中可以看出接触力波动周期为1.13s。在过高的接触应力的多次重复作用下，齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹，裂纹的蔓延扩展使齿面的金属微粒剥落下来而形成凹坑，容易出现疲劳点蚀导致齿轮失效。本文中经过虚拟仿真测得的最大接触力也只有703N，说明本机中的变速箱内的齿轮对的强度足够，不会因为齿轮啮合时的冲击载荷而发生失效。

（3）模态分析：模态只与结构的刚度和质量及结构阻尼有关，与外在作用无关。分析中忽略系统阻尼对其自身振动特性的影响，不施加任何载荷，只施加简化后的约束。本文中先分析各个关键轴的模态，运用常用的有限元计算软件ANSYS 中WORKBENCH 模块进行分析。整机系统的结构较为复杂且零件尺寸大小差异很大，在ANSYS 中进行分析的计算量过大，因此选用了ADAMS 结合计算出整机的模态参数。

右端主轴的激振频率为8.33，该轴的前6 阶固有频率值分别为：1 阶4.48e-004，2 阶496.84，3 阶497，4 阶1191.1，5 阶1191.4，6 阶1328.6。右端主轴的激振频率不接近该轴的任何一阶固有频率，因此该轴避开了破坏性很强的共振区。其振型图如图8 所示。

第一阶轴的振型主要表现为挤压变形；第二、三阶为弯曲和扭转的组合变形，且变形量对称分布，轴向中点附近振动最强；第四、五阶振型表现为拉伸和弯曲组合，主要发生在连接变速箱输出轴一端的轴头，此段轴头连有滚子链联轴器，且为扭矩的输入端；第六阶固有频率下，轴的振型表现为弯曲和扭转组合，过轴的轴向中点的横截面对其振型的对称截面。

（4）静强度分析：静强度分析研究结构在常温条件下承受载荷的能力，通常简称为强度分析。静强度分析的内容（应力分布、变形形状和屈曲模态等）可通过静力试验测定或验证。本文采用有限元法进行分析计算，使用的软件为ANSYS WORKBENCH。

接变速箱右端输出的主轴的强度分析结果如图9 所示，其等效应力最大值为16.558MPa，主要出现在轴上与皮带轮配合的轴段上，变截面的地方为应力集中的地方，这些截面积发生变化的轴段处应力值急剧增加。但是该轴上的最大等效应力值小于该轴的许用应力，说明该轴的强度通过校核。

四、结语

本文研究的传动系统是基于4MSC-3000 采棉机整机设计的，4MSC-3000 采棉机是朝着经济型及适用型发展的一种新型采棉机。通过4MSC-3000 采棉机传动系统动力学仿真分析得到以下结论。

（1）通过运动学分析，证实了本虚拟传动系统的模型建立很准确，该系统可以准确地表达出真实传动系统的各项参数，为后续力学研究做好了准备。

动力系统分析篇（3）

0引言

行星齿轮传动具有传动比大、体积小、承载能力强、传动的效率高等优点，因此已被广泛应用于风力发电、航空、起重运输等行业的机械传动系统。但是，经常处于低速重载的恶劣环境下工作会造成齿轮发生点蚀、裂纹、断齿等故障。故障会造成振动增加进而影响整个机械系统的运行，这不仅会造成经济上的损失，甚至会造成灾难性的后果。因此，对行星齿轮传动系统的动力学特性进行研究具有重要意义。利用ADAMS建立了风电齿轮箱传动系统的刚体模型，分析了啮合齿轮接触力随时间的变化曲线;文献［3］使用刚柔耦合模型仿真得到了齿轮箱体振动分析及轴类零件疲劳寿命的预测;考虑了阻尼和摩擦作用在虚拟样机仿真中对齿轮传动的影响;将轴等效为由多个弹性连接的离散刚体组成的刚体系统进行运动仿真，得到齿轮啮合特性曲线，但与实际轴的柔性还存在差距;综合考虑了时变刚度、啮合阻尼、传递误差等因素进行了多级齿轮传动系统仿真;对某船用行星齿轮进行刚柔耦合仿真，将太阳轮和行星架设为柔性体，分析了太阳轮断齿故障特征。目前对行星齿轮系统的研究主要集中在动力学建模、信号处理等方面，在工程应用方面的研究还很匮乏。风电机组长期处于高速重载，故障发生率较高，实现即时故障诊断及维修的需要更加迫切。对行星传动的故障机理目前还不够清晰，并没有广泛认可的故障机理，针对齿轮的故障诊断研究大多以单对直齿或斜齿轮为主，对结构复杂的行星传动系统大多进行刚性动力学分析。为掌握故障行星轮系动力学特性，本文以某型风机行星齿轮传动系统为例，使用Pro/E建立三维实体模型，利用有限元ANSYS软件进行中速轴和高速轴的柔性化，最后用动力学软件AD-AMS进行行星齿轮传动系统动力学分析。对刚性模型和刚柔耦合模型的故障动力学响应进行了对比，总结分析了刚柔耦合模型的实际应用价值。

1模型建立

1．1实体模型的建立

Pro/E可以实现参数化设计，即通过改变零件的参数就可以得到不同形状或大小的零件，例如齿轮，通过改变齿轮的模数、压力角、螺旋角等参数，就可以得到不同型号的齿轮。但是，对于风机齿轮箱这种复杂结构的动力学分析，Pro/E在功能上明显要比动力学专门软件AD-AMS弱。本文的行星齿轮传动系统由3级构成:行星级、中速级、高速级。建模参数如表1所示。在Pro/E软件中建立齿轮模型并进行无干涉装配，完成装配后检查模型是否有干涉现象，确保无干涉。

1．2虚拟样机模型的建立

在ADAMS中对风电机组齿轮箱传动系统模型进行添加约束，行星级传动:行星架、太阳轮相对于地面的旋转副，各行星轮分别相对于行星架的旋转副，齿圈相对于地面的固定副;中、高速级传动:齿轮相对于旋转轴的固定副，旋转轴相对于地面的旋转副;齿轮与齿轮之间添加实体—实体的接触副，在输入端行星架上添加驱动副，为了模拟齿轮箱的工作环境，需要在输出端添加额定负载转矩。齿轮之间由于相互接触会产生力，即接触力。在ADAMS中，运用冲击函数Impact来计算接触力，齿轮与齿轮之间的接触力主要包括两部分，即弹性力与阻尼力。首先弹性力是由于两个齿轮相互切入而产生，它相当于一个非线性的弹簧;而阻尼力是由于两个齿轮之间产生的相对速度造成的。在这里假设两齿轮之间的齿间距为x，两齿轮不发生接触时(x≥0)，接触力的大小为0;发生接触时(x＜0)，接触力的大小与刚度系数、变形量、非线性指数、阻尼系数和击穿深度这些因素有关。在ADAMS中齿轮接触参数的设置:齿轮传动是靠接触两齿轮的轮齿碰撞接触来实现的，接触参数根据Hertz接触理论及经验数据得到。

1．3刚柔耦合模型的建立

刚柔耦合是多体系统常见的动力学模型，探讨其动力学特性具有重要的意义。多体刚柔耦合系统的运动既有物体的刚性运动，又存在柔性件的弹性变形，这样的运动使得对机械系统的研究更加精准。本文利用有限元软件生成中性文件导入到ADAMS中进行中速轴、高速轴的柔性化。将中速轴、高速轴分别柔性化。其中所涉及的工作主要有:模型的导入、材料添加、网格划分、节点的创建。为了方便处理柔性部件和刚性部件的连接，以及对柔性部件添加载荷与约束，需要对模型添加刚性区域，进而需要引入主、从节点的概念。其中，主节点定义在轴的中心线上，从节点定义在主节点以外的轴面上，主、从节点通过刚性区域进行连接。完成刚性区域以后，其他的刚性部件就可以通过主节点与柔性件进行连接，其他的外部约束也可以通过主节点添加到柔性部件上。对于本文中的中、高速轴分别建立主、从节点，其中，中速轴上分别在轴上齿轮所在的中心处定义主节点，中速轴的外圆节点处定义从节点，主、从节点通过刚性区域连接。同样地，高速轴上也用相同的办法定义主、从节点。建立主节点后，需要对其划分网格与添加质量单元。另一个需要注意的地方就是在ANSYS中网格的划分。有限元网格划分后轴段中心处主节点的周围不一定会有节点，会对柔性件局部刚性化的生成造成困难，为避免该问题，对主节点所在的面进行切分。将在有限元软件中生成的MNF中性文件以接口文件的形式导入ADAMS。运用刚柔互换形式添加柔性构件，对于所需添加的约束，运用之前所建立的节点，将刚柔构件进行连接，并添加约束，得到刚柔耦合模型。

2模型仿真结果与分析

虚拟样机模型中，设定输入转速为20r/min(根据软件默认设置换算为120deg/s)，负载扭矩为5320Nm。为了施加转速和负载时不出现陡变，用step函数使转速和负载在0．03s时间内平缓加载，即转速为step(time，0，0，0．03，120deg)，负载转矩为step(time，0，0，0．03，5320Nm)，设置仿真时间为1．0s。现以刚性模型和刚柔耦合模型得到的仿真结果中的高速级大齿轮啮合力、位移、速度、加速度数据来分析刚性模型和刚柔模型动力学特性的不同。

2．1高速级齿轮啮合力

根据齿轮静态啮合力理论可以计算出齿轮啮合力的理论值为89525N。刚性模型与刚柔耦合模型的高速级齿轮仿真得到的啮合力结果。分析可知:当啮合力平稳以后，刚性模型中，高速级齿轮传动的综合啮合力的均值为89713N，最大值100375N，最小值为81537N;当对中、高速轴进行柔性化后，刚柔耦合模型中，啮合力的均值为89606N，最大值为100116N，最小值为81278N。由以上分析结果可以看出:仿真均值与理论值基本吻合。为高速级齿轮啮合力的局部放大图，由图可以看出:齿轮在啮合过程中，刚柔耦合的齿轮箱传动系统的啮合力幅值波动范围要小于刚性齿轮箱传动系统的啮合力幅值，这是由于齿轮在啮入、啮出时的冲击能量被柔性化的转轴吸收所致。

2．2高速级大齿轮位移

受到转轴的影响，高速级大齿轮中心的X、Y方向振动位移。可以看出转子为刚性时，齿轮在X、Y方向振幅不明显，考虑转轴的柔性后，齿轮中心的位移幅值增加。实际情况中，在齿轮啮合冲击的作用下转轴是会发生变形的，将行星传动系统当作刚性件来处理是与实际不符的;将中、高速轴柔性化处理得到的结果与实际齿轮传动的情况比较相符。

2．3高速级大齿轮的角速度

可知，齿轮传动系统中的高速级大齿轮在刚性传动与刚柔耦合传动中的角速度均在某一值附近波动，经计算两者的角速度的平均值相当。刚柔耦合的齿轮传动角速度的幅值要大于刚性齿轮传动的角速度的幅值。主要是因为在刚柔耦合的模型中，柔性轴的存在缓冲了啮合齿轮之间的冲击，从而使得其角速度的波动幅值相对较大。这也表明齿轮传动中考虑柔性转子时，齿轮啮合传动的规律更加接近齿轮实际传动情况，而且比较平稳，更加符合齿轮传动的设计要求。

2．4高速级大齿轮的角加速度

从时域，刚性模型与刚柔耦合模型的角加速度的有效值大小。角加速度围绕0deg/s2上下波动，这主要是因为齿轮周期性的啮合冲击激励造成的。由时域可以看出刚性模型的角加速度的振动幅值要大于刚柔耦合模型下齿轮的角加速度的振动幅值，说明刚柔耦合模型下齿轮振动较小。其次，在频域上，刚性模型与刚柔耦合模型齿轮的角加速度频域图。第三级齿轮传动的啮合频率为516Hz，齿轮角加速度的频谱图中出现了啮合频率及其倍频;同时，可以看出刚性模型齿轮啮合频率的幅值要明显大于刚柔耦合模型齿轮啮合频率，也说明了刚性模型下齿轮的振动要比刚柔耦合模型齿轮的振动大得多。

3结论

为提高风机齿轮箱仿真精度，本文研究了中、高速轴柔性化后模型的动力学特性。(1)建立了行星齿轮传动系统的刚性和刚柔耦合模型，并进行了运动仿真，通过理论计算传动角速度与仿真得到传动角速度对比，验证了建立模型的正确性。(2)对比分析两种模型仿真运动得到的高速级大齿轮啮合力、位移、角速度和角加速度可知:柔性转轴可以缓冲齿轮的啮合冲击，可以减小传动系统中振动的幅值，动力学仿真模型使用刚柔耦合分析比较符合实际中的齿轮系统传动。因此，行星齿轮传动系统中的轴柔性化处理后再进行虚拟样机的动力学仿真更具有实际运用意义。

参考文献

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［4］钱直睿，黄晓燕，李明哲，等．多轴齿轮传动系统的动力学仿真分析［J］．中国机械工程，2006，17(3):241-244．

动力系统分析篇（4）

中图分类号：F294

文献标志码：A文章编号：16716248（2017）03003107

Supplydemand analysis model of urban traffic system

based on system dynamics

MA Shuhong1， SUN Chaoxu2

（1. School of Highway， Changan University， Xian 710064， Shaanxi， China；

2. Zhejiang Jinquli Gas co.， LTD， Hangzhou 310016， Zhejiang， China）

Abstract： Urban transportation system is a multivariable， multifeedback， and nonlinear complex system. There are mutual restrictions between its elements， and it is necessary to scientifically describe the dynamic mechanism of this system. This paper set the boundary of urban traffic system by use of the method of system dynamics， analyzed the causal feedback effect relations between various elements of the internal system， and presented a flow chart of urban transportation system. Based on that， a system dynamics model of urban traffic system was established， and the relationship between supply and demand of urban traffic system was studied to present the main equations of the model. Taking Xian as an example， this paper simulated the model and estimated the development trend of supply and demand. The analysis results show that there are serious imbalances in the proportion of longterm supply and demand. Some proper traffic demand management policies can be adopted to ease the contradiction between demand and supply， such as taking Transit Priority Policy， developing urban public traffic system.

Key words： urban transportation system； system dynamics； relationship between supply and demand； simulation； traffic demand management[GK-2！-2]

城市化和C动化的快速发展给城市交通系统带来了巨大的压力，导致其供需矛盾日益突出，道路拥堵、交通事故、环境污染等问题日益严重。交通系统的供需关系不仅关系到城市的经济活动效率，也会影响到城市居民的日常生活，需要重点关注。目前，对城市交通系统供需关系的研究，主要集中于内涵、评价方法和专门技术等方面，并以平衡分析为主，主要有平衡理论和弹性理论两种方法[1]。平衡理论认为道路交通的供需平衡不仅体现在总量上的平衡，还体现在结构上的耦合；弹性理论针对有附加条件的交通成本与需求量、交通成本与供给量之间的关系进行分析。事实上，对交通系统供给和需求的分析，不仅要单独分析供给与需求两个方面，还要系统考虑两者之间的关系，可以用系统动力学来进行分析。已有成果主要应用系统动力学方法从可持续发展、宏观政策、城市发展、区域经济与交通相互关系、交通运输方式与结构等角度对相关问题进行研究[23]，而在城市交通系统方面，则主要着眼于城市经济与交通的互动协调以及城市综合交通系统内部各种因果关系的研究[4]。基于此，本文拟采用系统动力学的原理与方法，对城市交通系统进行研究，在重点分析供给与需求相互作用关系的基础上，研究产生交通系统外部特性的内在作用机制，从宏观上给出交通问题的产生原因及应对策略，从而更好地实现城市及其交通系统的协调和可持续发展。

一、系统动力学概述

系统动力学（System Dynamics）是一门分析研究信息反馈系统的学科，其认为系统的行为模式与

特性主要取决于其内部的动态结构与反馈机制[5]。相比于传统的系统学科，系统动力学更注重系统的内部机制与结构，强调单元之间的关系与信息反馈，可处理高阶数、多回路和非线性的时变复杂系统与巨系统问题[6]，其解决问题的过程与步骤如图1所示。

城市交通系统是一个复杂的，涉及诸多方面且随时间不断变化的大系统，系统内部各因素之间相互影响和制约，其行为表现出明显的非线性特征。从图1可以看出，基于系统分析―结构分析―建立模型―模拟评估―政策制定的系统动力学分析过程与一般情况下分析和解决交通问题的过程一致，故可以采用系统动力学模型按照图1的基本思路来确定交通系统内部各个要素间的因果反馈关系，从城市交通系统需求与供给两方面入手，分析与它们存在联系的各个要素，建立城市交通系统动力学模型，模拟交通系统供给与需求在系统中的转化过程及相互作用机理，在此基础上对交通系统的发展趋势进行预测和分析。

二、系统动力学模型与交通供需分析

以分析城市交通系统供需关系为建模目的，根据系统动力学解决问题的一般步骤，确定建立的模型包括人口、经济、交通需求和交通供给等要素，通过研究系统各个部分的反馈关系和设定各种变量（方程）来建立模型。

（一）系统的界限

系统的界限（或边界）规定哪些应该划入模型，哪些不应归入模型，它是一个想象的轮廓，把建模目的所考虑的内容圈入，并c其他部分（环境）隔开。对城市交通系统来说，供需矛盾是当前导致城市交通问题的主要原因，而交通需求和交通供应的影响因素众多，其中城市人口、经济发展水平、机动车数量、现状路网情况等对供应和需求的影响明显[7]。以此为基础进行分析后，应用系统动力学方法重点研究城市交通系统的供需关系，并确定模型包含的主要要素有：

（1）GDP。GDP是一个重要的经济指标，它与交通基础设施建设的投资以及机动车出行比例的增长都有直接的关系，而且交通系统的运行情况在某种程度上会影响GDP的增长。

（2）人口。人口的增长会直接导致出行量的增长，使机动车出行量不断增加。

（3）交通需求。造成一系列城市交通问题的主要原因是小汽车出行，因此可用小汽车的出行量来表示交通需求。在需求方面，存在着一定的延迟，即从出行者有意图选择小汽车这种出行方式到最终将其实现之间存在一个时间间隔。所以将需求分为潜在需求和需求两个部分，潜在需求表示出行者选择小汽车出行的意愿，它经过一定的时间就会转化为实际的交通需求。

（4）交通供给。采用道路网长度与平均单车道容量（VKT）的乘积来表示。同样存在着延迟的问题，这是因为道路在建设阶段是无法形成供给能力的，投资的道路建设项目往往需要经过一定时间的建设后才能形成实际的供给能力，因此供给也可分为计划供给和供给两个部分。同时，考虑到城市用地的限制，道路网不可能永无止境的扩张，存在着一个最大值，将其定义为最大供给能力，当供给能力达到这个水平后将不再进行道路的建设。

（二）因果反馈关系分析

从供给与需求两个方面来重点研究城市交通系统内部各个要素的主要反馈关系，分析得到系统内部包含的主要反馈回路如下，其中箭头表示因果关系，正负号表示正效应或负效应。

（1）从需求出发的负反馈回路。GDP+人均GDP+机动车出行比例+潜在需求+需求-供需比例-GDP影响因子-GDP。

这是一个负反馈回路，表示经济的增长会刺激小汽车出行需求的增长，但在需求增长的同时会造成供给方面的不足，使得交通运行的效率降低，反过来会影响经济的持续快速发展。使用“GDP影响因子”来表示交通系统供需求关系对社会经济的这种影响。

（2）从需求出发的正反馈回路。需求+投资比例+交通投资+计划供给+供给+供需比例+转化率+需求。

这是一个正反馈回路，表示交通需求的增长会刺激道路建设投资的增长，人们试图通过交通基础设施建设来满足不断增长的需求，但是随着供给能力的不断提升，反而会加快潜在需求的转化，产生更多的交通需求。使用“投资比例”来表示交通需求增长对投资增长的这种作用。

（3）从供给出发的正反馈回路。经济+交通投资+建设率+计划供给+供给+供需比例+经济。这是一个正反馈回路，表示随着经济的增长，交通基础设施投资也会相应增多，道路网建设速度加快，形成了更加充足的供给能力，最终保证了经济的持续快速发展[8]。

（4）从供给出发的负反馈回路。供给-差值+建设率+计划供给+建成率+供给。这是一个负反馈回路，表示交通的供给能力并不是随着需求的增长而不断增长的，在实际中道路网会受到土地利用等因素的限制，不可能无休止地进行建设。

四、模型应用

以西安市交通系统为例，采用系统动力学软件Vensim PLE来模拟运行建立的城市交通系统动力学模型，基础数据来自西安市统计年鉴和居民出行调查报告。

（一）模型的参数估计

根据西安市历史和现状的相关统计数据和调查数据，通过参数拟合和回归分析，获取和标定GDP增长率、出生率、人均出行次数、平均出行距离等各个参数。迁入率和人均机动车出行比例的函数通过回归分析计算确定，如式（18）（19）所示，其他模型参数见表1。

（二）模型的检验

为了验证模型是否较好地反映系统的特征，选取城市人口和GDP这两个指标，以2000年为起始年，2010年为终止年，运行模型输出预测结果与实际统计数据相比较，并计算两者的相对误差，结果如表2所示。

从表2中相对误差的计算结果可以看出，模型预测得到的人口和GDP数据与实际的统计数据之间的相对误差均在5%以内，认为建立的系统动力学模型是具有高可信度的，可用来模拟预测与相关政策分析。

（三）系统发展趋势预测

根据前文分析，这里重点对西安市城市交通系统的供需关系进行研究。模型设定运行以2000年为起始年，2020年为终止年，仿真步长为1年，模拟运行模型并输出每年的需求、供给与供需比例的仿真结果及其随时间变化趋势的曲线，如表3和图4所示（需求与供给量的单位均为pcu）。

从图4中可以看出，供给会随着需求的增长而增长，但是道路网建设受到各种用地因素限制，其增长率会逐渐减小，在2015年城市道路网建设接近饱和。交通需求量因为人口和经济的增长而继续增长，且它的增长率慢慢变小，这是因为当需求大于供给即供需比例小于1时，就会出现道路拥堵等交通问题，影响人们对小汽车出行方式的选择，导致潜在需求转化率的降低。在不采取任何外部政策干预的情况下，不断增长的需求致使供需比例持续降低，最终导致交通系统的瘫痪，其表现是实际需求无法继续增长，供需比例严重失调。从2009年开始，城市交通供需比例就会随着需求的增长而下降，由于供给能力在2014年接近极值，供需比例会持续下降，到2018年时供需比例已经严重失衡，需求量远远超出路网的供给能力，交通系统将无法正常运行。因此有必要采取一定的政策和措施来抑制需求的增长，以维持交通系统的正常运行。

五、政策分析

从供需关系的预测结果可以看出，西安市城市交通系统将会随着需求量的不断增长而最终瘫痪，因此有必要采取一些外部措施来改善系统的行为，抑制机动车出行需求的增长，使供需关系趋于合理化。根据国内外的经验，单纯地限制机动车出行和保有的办法无法从根本上解决交通问题，应该采取一系列相配套的政策措施，才能到达令人满意的效果[12]。发展公共交通被国内外一致认为是解决城市交通问题的出路，因此在限制机动车出行需求量增长的同时，要加快城市公共交通系统的建设。具体措施有：

（1）限制机动车出行需求的转化。采取如小汽车限购、提高小汽车出行费用、拥堵收费等政策，延长潜在需求的转化时间，降低其向实际需求的转化率，来降低交通需求量。设定限制机动车出行需求转化的政策干预有两种模式：一般限制（模式1）和严格限制（模式2），相应的潜在需求转化时间分别为1.5DT和2DT。

（2）发展城市公共交通系统，吸引出行者使用公共交通方式出行，如采取提高公共交通服务水平、开辟公交专用车道、建设公交枢纽、城市轨道交通系统等措施，同时限制机动车出行，使城市交通系统出行方式的结构合理化，把机动车出行比例控制在一定的范围内。根据西安市居民出行调查结果，考虑到未来一个时期机动车出行需求的增长，设定政策干预模式为控制机动车出行比例的增长上限为30%（模式3）。

在以上两类政策的影响下，通过软件的模拟运行，得到不同政策模式作用后的交通需求预测结果，如图5、图6所示。

从图5可以看出，在外部政策的作用下，交通需求的增长出现了减慢的态势，特别是在不同政策的共同作用下，需求的增长明显放缓，很好地抑制了过快的增长势头，绝大部分的交通需求得到了满足，供需关系基本上保持平衡。但是值得注意的是机动车的出行需求量仍然略大于道路网的供给能力，其主要原因是交通流在时空分布上是不均匀的，高峰时段的需求量所占的比重较大，所以在早晚高峰时段机动车的出行效率会相对低一些。因此，建议进一步发展和完善具有大容量的城市轨道交通系统，以满足高峰时段的出行需求。

六、结语

鉴于城市交通系统的动态性和非线性特征，采用系统动力学的原理与方法，在对城市交通系统供需关系及其影响因素进行研究的基础上，建立了城市交通系统动力学模型；以西安市为实例验证了模型的应用，并探讨了在相关政策作用下交通系统行为的变化趋势。通过建立城市交通系统动力学模型，模拟交通需求与供给如何产生并相互作用，反映交通系统的运行情况，有助于加深对交通系统供需关系的理解。应用模型对城市交通系统进行预测并分析不同政策Τ鞘薪煌ㄏ低彻┬韫叵档挠跋欤可在了解交通系统供需发展情况的基础上，考量各种政策作用及其对系统的影响程度，为决策和

采取相应的管理措施提供参考。

参考文献：

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[9]王其藩.管理与决策科学新前沿――系统动力学理论与应用[M].上海：复旦大学出版社，1994.

动力系统分析篇（5）

中图分类号：X24 文献标识码：A

文章编号：1005-913X（2015）07-0259-01

一、道路运输业能耗系统分析方法

系统动力学（System Dynamics，简称SD）是由麻省理工学院的Jay W. Forrester教授于1956创立的一门研究系统动态复杂性的科学。它以反馈控制理论为基础，以计算机仿真技术为手段，通过建立反馈环、设定各种变量以及建立相关方程实现系统仿真，主要用于研究复杂系统的结构、功能与动态行为之间的关系。目前，系统动力学的应用非常广泛，已深入到各领域。综上所述，系统动力学方法适用于研究道路运输业能耗系统。

二、道路运输业能耗系统分析

（一）道路运输业能耗与经济发展

道路运输业作为经济系统的重要组成部分，与经济发展关系密切。通过分析道路运输业能耗与经济发展的相互关系，建立因果关系如图1所示。图中箭头表示因果关系，正负号分别表示正反馈关系和负反馈关系。

图1包含了2个反馈环，一个正反馈环，一个负反馈环。从图中可以看出，一方面，随着道路运输需求及供给的增长态势，导致能耗增加，环境污染严重，制约经济发展；另一方面，车辆研发技术和替代能源开发提高，促进道路运输业节能减排，促进区域经济良性发展。

（二）道路运输业能耗与人口增长

道路运输业能耗与人口增长的关系如图2所示。从图中可以看出，随着人口的增长，客货运输需求增加，道路运输业能耗呈增长趋势，导致环境污染加重，有害人体健康，从而又阻碍了经济发展，形成了负反馈关系。

（三）道路运输业能耗与车辆保有量

道路运输业能耗与车辆保有量的因果关系如图3所示。车辆保有量的增加导致能耗增长，燃油价格随能耗增加而增长，最终又抑制了车辆保有量的增长，形成负反馈关系。反馈关系表明，道路运输业能耗与车辆保有量之间是相互制约关系，应该协调、均衡发展，采取一定措施控制车辆保有量的增长，这样才能促进经济的稳定有序发展。

（四）道路运输业能耗系统因果关系图

根据图4的因果关系可得出道路运输业能耗系统主要因果反馈环如下。

1.GDP交通运输业投资运输供给运输需求能耗污染GDP。该反馈环为负反馈环，表明道路运输业能耗与GDP的制约关系。

2.GDP装备技术替代能源能耗交通污染GDP。该反馈环为正反馈环，反映了道路运输业能耗与经济的相互促进关系。

3.GDP运输需求道路运输量道路运输收益GDP。该反馈环为正反馈环，表明了经济发展与道路运输业的相互促进关系。

4.车辆保有量能源消耗量燃油价格车辆保有量。该反馈环为负反馈环，反映了车辆保有量与能耗之间的制约关系。

动力系统分析篇（6）

前言

目前，随着我国电力自动化市场的快速发展，电力自动化技术在人们的日常生活中显得越来越重要。电力自动化技术是应用电气系统中关键的技术环节，由于传统电力自动化的效率较低，已经不能满足现代电力系统快速发展需求。电力自动化技术是一种新型的自动化控制技术，科学合理地运用计算机等多种高科技，能大大提高电力自动化控制的效率。目前，我国的电气系统中的电力自动化技术得到较快的发展，并且具有非常广阔的应用前景。

1 电力自动化技术在电力系统中运用的理论基础

电力自动化技术在运用过程中的理论基础包含了很多学科，主要有控制学、语言学和信息学等，电力自动化的综合性相对较强。为了确保电力自动化技术在运用过程中具有较强的实际操作性，一般是结合计算机技术对其进行可操作性的实验。对电力自动化技术的研究是电气系统中的主要内容。电力自动化已经发展成为现代计算机技术中的高端技术，同时，电力自动化技术正逐渐被应用到电气系统的自动化控制的过程中。当然，电力自动化技术在电气系统的应用过程中已经取得了很多成果。自动化技术在电气系统中的应用，不仅可以提高电力自动化控制过程中的工作效率，还能在一定程度上降低工程的成本，从而减轻控制人员的工作压力，更利于实现对人力资源的合理利用。因此，认识到电力自动化技术在电力系统中运用的理论基础对于提高我国电力自动化技术的应用水平显得非常重要。

2 电力自动化技术的特点

2.1 技术涵盖面广泛

目前，电力自动化技术在我国电力系统中的应用越来越广泛。导致电力自动化技术在电力系统中的应用也变得更加复杂。由于电力自动化技术在电力系统中的应用涵盖的技术面比较广泛，因而需要完全掌握电力自动化技术的应用技能。同时，现代化的电力自动化技术主要是建立在电子信息技术和网络技术等基础上的，电力自动化技术的技术含量比较高，因而在整个电力自动化系统设计的过程中不仅要加强对电力自动化系统硬件的设计，还需要加强对电力自动化系统软件的设计，当然，电力自动化系统的设计应该根据使用范围的不同而设计不同的设计方案。因此，电力自动化技术具有非常广泛的知识面和技术涵盖面。

2.2 对电子技术依赖性强

目前，电力自动化技术对现代化的电子技术具有很强的依赖性，尤其是对一个完整的电力自动化系统，无论是信号采集系统还是电力自动化系统中的传感器，都需要采用现代电子计算机技术实现对信号的控制。因此，现代化的电力自动化技术是建立在电子技术的基础上的，电力自动化技术对电子技术和网络技术等都具有很强的依赖性。

3 电力自动化技术在电力系统中的具体应用

3.1 自动化控制

随着我国电子科学技术的不断发展，自动化技术在电力自动化技术中的应用也越来越广泛，将自动化控制技术和电力自动化技术结合，应用于电力系统中，就能较好地实现对电力系统的自动化控制。电力自动化技术还能给电力自动化控制过程创造一个良好的发展空间。电力自动化技术在电力系统中的广泛应用也在一定程度上说明了自动化技术较好的优越性。电力自动化技术在电力系统中的应用就是一个很好的说明。

3.2 优化设计

在电气系统设计的过程中，电力系统中会涉及到不同电气设备的设计，并且电力系统的电气设备的设计过程又非常复杂，这一过程不仅要求设计人员掌握磁力、电气和电路等学科有关的知识，还要能将这些知识合理地运用到实际的设计工作中去，并且它还要求设计者拥有较多的工作经验。然而，传统的设计方式主要是通过实验与经验的结合来进行，这种设计方案的效率很低，出现问题后修改的难度也比较大。而现在的设计技术可以利用计算机辅助软件来完成，这样不仅减少了设计时间，最重要的是设计出来的方案具有较高的质量和性能保障。

3.3 故障诊断

在电气系统运行的过程中，电力系统的电气设备出现故障是不可避免的，然而，在故障发生前，一定会有与故障有关的症状产生，在电力系统中应用电力自动化技术时，就能很好地对其进行全面且准确的诊断。变压器是电气设备中非常重要的设备之一，监测电力系统中电气设备的工作人员对它的工作状况都比较重视，这就需要检测人员及时地对其进行检测和维修，即使这样做也不能完全保证电气设备不出现故障，因此，为了能及时地将电气设备的故障诊断出来，将电气设备的故障所带来损失降到最低，电力自动化技术的应用无疑就是最好的选择。运用电力自动化技术对变压器的故障进行诊断时，一般采用的诊断方法就是对变压器中渗漏油的分解气体进行检测和分析，从而快速找到变压器发生故障的原因，然后再进一步把故障出现的原因缩小，进而能找出发生故障的具置和原因，并对其进行检修。因此，电力自动化技术在电力系统中的使用还具有加快故障的诊断和检修速度的作用。

3.4 智能电网技术的应用

因为智能电网的自动化程度相对较高，这就需要在智能电网运行的过程之中时刻保持正常的工作状态，只有在这样的工作状态下，才能保证智能电网提供的电力的高质量和稳定性。针对这样的情况，需要利用电力自动化技术有效地排除谐波对电力系统的破坏，防止智能电网的正常运行受到干扰，截至目前为止，智能电网在运行的过程之中已广泛地使用超导无功补偿设置，来满足智能电网内部无功补偿的需要。

3.5 电力自动化技术在智能电网智能发电过程中的应用

近几年来，随着智能电网建设的逐步开展，电力自动化技术在电力系统中的应用也逐步完善起来，通过对相应的电力电子器件使用，有效完成了电力系统内部的电能之间的转化和控制。通过将电力自动化技术在电力系统中的应用，能够有效地降低电力系统中机电设备的损耗费用，有效提升电力系统的运行效率。因此，电力自动化技术在智能电网发电过程中的应用也显得非常重要。

4 结束语

总而言之，电力自动化技术在电力系统中的应用不仅加强了电气设备进行自动化控制的能力，而且它还为电气工程的快速和安全运行打下了坚实的基础。目前，电力自动化技术在电力系统中的应用越来越广，与人们实际生活的关系也越来越大。但是，电力系统在利用电力自动化技术时也遇到了一些问题，从而导致电力自动化技术在电力系统不能被广泛应用。

参考文献

[1]易婵鸣.简析电力自动化技术在电力系统的应用策略[J].信息技术，2014（25）：104.

[2]李茜.电力自动化技术在电力系统中的应用[J].科技论坛，2013（18）：43-44.

动力系统分析篇（7）

电力拖动系统中包括电源、电动机、控制设备等部分。其中，作为控制设备与电动机的能源，电源主要分为直流电源和交流电源;电动机作为生产机械的原动机，它将电能转化为机械能;控制设备控制着电动机的运转，而传动机构则传递着电动机与生产机械之间的力量。本文针对电力拖动系统运行过程展开讨论。

1.电力拖动系统的基本知识

要对电力拖动系统的运行过程进行分析，首先必须掌握该运行过程所需要的知识，采取正确方法，对相应的电力拖动系统运行过程进行分析，从而获取出想要的数据以及客观的结论，使得准确分析出该系统的运行状态，保证系统的稳定性以及安全性。

1.1 旋转运动方程式Tem -TL=GD375・dndt

Tem、TL和n的方向在电力拖动系统运作过程中都是不确定的，所以需要对运动方程式规定正方向。通常把电动机工作状态中的旋转方向定为正方向，而电磁转矩和转速方向与电动机旋转方向相同时规定为正方向，反之为负方向。当负载转矩与规定正方向相反则为正，相同则为负。规定方向后即可判断电力拖动系统是处于加速、减速或者恒速运行状态中哪一种状态。

1.2 电动机的特性及其方程式

因电动机分为直流电动机和交流电动机两种，所以应当根据电力拖动系统运行中所用电动机的类型对其自身特性、人为特性等机械特性进行准确判断。同时，应当理解与其相关的方程式，譬如：感应电势方程式、电压平衡方程式、磁势平衡方程式等。

1.3 负载的特性

在运行电力拖动系统前应当对负载的机械特性进行详细了解。通常，机械的实际负载特性是由几种类型特性叠加而成。所以，应当先了解最基本负载的机械特性，如恒功率负载等，再通过将其进行再组合，写出最终负载特性方程式，并根据特性方程式绘出负载特性曲线。最后，根据所学动力学知识对其特性方程式以及曲线图进行分析，从而判断出是否会发生变化，若发生变化，应当对新的机械特性进行重新分析。

1.4 过渡过程

电动机在电力拖动系统中是非常重要的组成部分。当电力拖动系统正确运行时，根据运动方程式，电磁转矩的大小是由其负载转矩决定的。所以，拖动系统在负载转矩出现变化等被外部干扰或人为改变电动机参数时，都会使电力拖动系统的正常稳定运行造成极大的影响。

1.5 静态稳定性

当只考虑系统机械惯性时，电力拖动系统能够在某点保持稳定运行，需满足以下条件：首先必须在电动机的机械特性与其负载特性之间具有交点，其次需要有稳定运行数据条件。

1.6 运行状态

电力运行是电动机产生的电磁转矩和系统旋转方向相同时，T与n同号即同处于正数或负数。制动运行是电动机产生的电磁转矩和系统的旋转方向相反时，T与n异号。制动运行又分为回馈制动和能耗制动两种制动方式。

2.分析方法

利用上述知识，可以采用图解法或者代数法对电力拖动系统进行分析。因图解法的直观、便于理解等特点，下面主要对图解法进行过程分析。

（1）在同一个坐标系内将电动机的机械性能与负载性能同时画出来，坐标系设置为T―n。

（2）根据电力拖动系统的数据，通过计算，分析系统的初始运行状态是否满足稳定运行的条件，并判断其是否有稳定运行点。如果能在某点稳定运行，则对其运行状态进行分析。

（3）若没有受到外界或人为因素的干扰而造成系统中负载特性与机械特性在运转时出现变化，则应将其变化呈现于坐标系中。

（4）由于过渡过程是沿着电机机械特性运行的，当运行至稳定时电磁转矩是由负载转矩的大小决定的，从而根据运动方程式以及电动机工作原理的基本方程式推出。

（5）根据电力拖动系统运行状态以及过渡状态中每段曲线以及特殊点进行运动状态分析。

3.安全保护

对电力拖动系统的保护方式由两方面组成：一方面是对电器的保护，另一方面是对计算机系统的安全保护。

3.1 电器保护

这是一种最基本的保护形式。一般包括短路保护、过流保护等。

3.2 计算机系统的安全保护

计算机的保护属于上端保护。

首先是短路保护，短路电流通常会导致电器的绝缘设备被破坏，原因是电流过强引起的电动应力加强，是的电动机的绕组失去承受能力，最终导致损坏。其次是过流保护。电动机启动异常或者超过其负载都可能会引起过流电流，而这种电流的流通通常相当大，会引起一些传动器件甚至电动机本身的损伤。接着，是过热保护。当电动机长时间运行时，产生的热量会使电动机的绕组温度超过其承受能力，从而导致电动机无法正常运作。

再者是欠电压保护。欠压是由电源电压过分降低导致的，这可能会导致电动机转速降低更可能导致是停止运转。与此同时，欠压形成的释放气体也会阻碍电路正常运行。

还有安全链的保护。它涉及过流保护、水压保护、欠压保护等多方面保护，必须对其涉及的所有方面进行保护。

最后是整体系统故障保护。通常计算机在其自身能够正常运行时能够保证稳定的自动控制，可以对意外的古装做出处理。

4.电力拖动系统安全稳定运行的涵义

假设一个电力拖动系统原先是在一定的转速中稳定运行的，忽然收到一定外力或人为作用，譬如负载转矩有所变化或者人为对电动机的参数进行改变，使得系统不能够在原先的转速之下运行。然而，如果系统能够在一个新条件下达到新平衡的话，则能够在一个新的稳定点上正常运行，或是在外界影响失灵时系统又能够恢复到原先运行状态，则称之为系统稳定，相反，若失去影响后系统恢复不到之前状态，则该系统是不稳定的。

5.总结

电力拖动系统在实现电能向机械能转变中尤其重要。然而，电力拖动系统的运行过程是比较复杂的。首先要确定其转向，再要熟悉其机械特性和负载特性，并掌握相关方程式，明确其正常运行时需要的条件，从而对其运行状态进行判断。所以，只有深刻理解这些知识点并采用正确的方法，譬如图解法，才能够准确分析拖动系统的运行状态和运行过程。

参考文献

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动力系统分析篇（8）

0 引言

动力电池热管理（Battery Thermal Management System， BTMS）是汽车动力电池系统的重要组成部分，它不仅对电池性能、寿命、安全等有重要影响，而且它是电动汽车整车热管理的重要组成部分，与整车热管理有着密不可分的关系。随着电动汽车市场推广程度的逐渐深入，对电池系统热管理的要求也越来越高。目前已有不少学者对动力电池热管理系统进行研究。电池生热理论是电池热管理首先需要解决的问题，这个领域研究较早。有关研究系统分析了电池散热能力的影响因素[1]。有研究提出了BTMS的设计方法，并详细论述了各种散热系统，包括空冷系统、液冷系统、相变冷却、热管冷却和复合冷却等[2]。但是，该研究仅仅讨论了各种冷却系统，并没有全面分析与探讨完善的热管理系统。同样地，有些研究把问题焦点集中在电池散热上，包括散热结构设计、仿真分析等等[3-4]，很少有研究从总体上较全面的讨论动力电池热管理系统设计。鉴于此，本论文对动力电池热管理进行系统分析，并对总体设计做一论述。

1 动力电池热管理系统结构与功能的分析

从宏观上讲，动力电池热管理是对电池系统内部热环境进行控制、调节和利用。其目的是为了使动力电池工作在一个最佳的热环境，充分发挥电池的性能。同时，提供一个能量平衡的环境，实现整车能量的综合利用。具体而言，热管理就是在电池系统中温度过高时，对系统进行降温；在温度过低时，对系统进行升温；在特殊情况下，譬如停车等待过程中，要对系统进行保温。根据热管理的不同应用场合和功能，分为冷却系统、加热系统和保温系统。

1.1 冷却系统的基本构成与功能

冷却系统是动力电池热管理系统中最重要的组成部分。受制于目前技术瓶颈的限制，动力电池工作的温度环境要满足特定的要求。譬如磷酸铁锂电池的一般环境温度为-20℃～60℃。电池在充放电过程中会不断地产生热量，电池系统内部温度很容易超过这一范围，因此一般的电池系统都需要引入冷却系统。

根据冷却介质的不同，冷却系统通常可分为空气冷却、液体风冷和相变液冷三种冷却方式。这三种冷却方式的散热能力是依次增强的。同时，冷却系统的结构复杂度也依次增加。由于相变冷却成本比较高，考虑到降低成本的因素，目前工程技术上常采用空气冷却和液体冷却两种方式。

除了根据冷却介质区分冷却系统以外，冷却系统也常常分为主动冷却和被动冷却两种形式。通常被动冷却系统直接将电池内部的热空气排出车体，而主动冷却系统通常具有一个内循环系统，并且根据电池系统内部的温度进行主动调节，以达到最大散热能力。一般而言，被动冷却形式具有结构简单、零部件数量少、成本低等优点，被广泛用于电池冷却系统设计中。

无论是空冷系统，还是液冷系统，一个完整的冷却系统应包含以下组成部分：①冷却动力部件，风冷系统主要是风机或风扇；液冷系统是水泵；②传递路径，是指冷却系统介质流经的路径，风冷系统由风管组成，液冷系统由水管组成；③接头件，由于传递路径不可避免的存在分叉，这些分叉部位需要接头件进行连接；④密封件，通常在进出风口或液置进行安装；⑤其它附件，主要是组成冷却系统的一些必备连接件、防尘件、卡环等等。

1.2 加热系统的基本构成与功能

一般而言，加热系统是为了满足在低温环境下能够使电池能正常充电。加热系统主要由加热元件和电路组成，其中加热元件是最重要的部分。常见的加热元件有可变电阻加热元件和恒定电阻加热元件，前者通常称为PTC（Positive Temperature Coefficient），后者则是通常由金属加热丝组成的加热膜，譬如硅胶加热膜、挠性电加热膜等。由于汽车地域适用性较为广泛，在寒冷地区要使电动汽车能正常使用，必须对电池加入额外的加热系统以满足要求。

PTC由于使用安全、热转换效率高、升温迅速、无明火、自动恒温等特点而被广泛使用。其中陶瓷PTC元件较为常用，其成本较低，对于目前价格较高的动力电池来说，是一个有利的因素。陶瓷PTC元件通常不能直接用于加热，而需要设计金属外壳体，陶瓷PTC通过加热外壳体而将热量传导给其他结构。

然而，使用陶瓷PTC作为加热元件的缺点也很明显。首先，包含PTC的加热件体积较大，会占据电池系统内部较大的空间。其次，PTC的外壳是金属件，会存在绝缘问题。除了常规的陶瓷PTC这类相对硬度较高的材质，还存在一类柔性PTC。柔性PTC是指其PTC的组织结构柔软、重量轻、厚度小（通常可做到0.5mm以下），它可以根据需要作成任何形状。这类PTC广泛的用于汽车坐垫加热，目前也正逐步在电池加热中使用。但是，这类PTC加热器的成本会相对较高。

绝缘挠性电加热膜是另一种加热器，它可以根据工件的任意形状弯曲，确保与工件紧密接触，保证最大的热能传递，并且其厚度可以达到0.25mm左右。硅胶加热器是传统金属加热器无以伦比的具有柔软性的薄形面发热体。它在玻璃纤维布上下二片中夹入硅胶后适压而成的二片薄片构成，具有良好的传热性（标准1.5mm）。由于柔性，它可以与被加热物体完全密切接触。这两种加热器都属于恒定电阻加热器，其安全性要比PTC差些

1.3 保温系统的基本构成与功能

保温系统与加热系统的功能有点类似，但是严格地讲又有区别。保温系统更多的情况下是为了满足短期内电池系统内部温度热环境在正常区间内。例如，在冬天低温下，电动汽车临时停车2个小时后再工作，那么在2个小时时间内，必须要有保温系统的作用，以防止电池系统内部温度过快的下降造成的影响。保温系统设计通常采用保温材料或者保温漆等，起到隔绝的作用，防止电池系统内部温度过快的散发。

2 动力电池热管理系统总体设计目标与流程

2.1 动力电池热管理系统设计的基本目标

BTMS设计首先要提出明确的设计指标，包括定性指标和定量指标两个方面。通常，定性指标根据实际情况与理论分析，相对比较容易提炼；而定量指标需要在反复设计、试验以及论证后才能得出比较科学的数据。同时，在获取各项指标的过程中，不仅包括要考虑与分析电池系统的结构与功能，还要充分考虑电动汽车整体系统的设计。

目前，常见的热管理的设计指标主要包括以下三类：

（1）电池系统热环境温度范围。这是热管理系统设计的基本指标和要求。不同类型的电池对温度范围界定并不相同。根据理论研究与设计经验，磷酸铁锂电池这个设计值的范围大多落在-30℃～60℃之间。

（2）热环境一致性。该设计指标非常关键，是评价冷却系统优劣的重要技术指标。目前，工程技术上大多取5度范围内，但由于pack的结构、空间等因素的限制，要满足5度的设计指标比较困难。

（3）低温加热温度控制。对于磷酸铁锂电池，低温充电的性能较弱，因此通常需要引入加热系统。低温加热的温度控制也是一个重要的热管理性能指标。

2.2 动力电池热管理系统设计的总体流程

（1）确定外部输入。这一部分通常是指考虑与分析整车使用要求和环境要求，比如功率、能量、放电倍率、行车工况、环境温度等因素。

（2）根据外部输入确定电池功率需求以及能量需求。

（3）计算电池生热量。通常，电池生热量可以根据电化学理论、热力学理论等计算。但在工程中，可以用简单的焦耳热去代替。

（4）根据车辆使用的环境要求，确定动力电池系统是否需要设计冷却系统、加热系统和保温系统。同时，在冷却系统设计中要确定是使用自然冷却方案、强制风冷方案还是强制液冷方案。

（5）根据1～4确定设计说明书，如果计算结果超过热管理设计目标，那么要重新考虑电池选型或者电池热使用环境。

（6）根据设计书进行详细设计，包括结构设计以及仿真分析。在这一阶段，CFD仿真和热仿真占用了大量时间，结构设计根据仿真结果进行调整与完善。

（7）动力电池的试制。

（8）动力电池热管理性能测试，包括冷却效果测试、加热效果测试和保温效果测试三个基本方面。

3 总结

针对目前动力电池热管理研究过于集中冷却系统上，本文从理论分析与工程技术的角度，完整地讨论与分析了动力电池热管理系统的各种组成部分与功能，包括冷却系统、加热系统和保温系统。同时，根据前人的有关研究与实际设计，对动力电池热管理系统的总体设计流程进行了分析与阐述，从整体上展现了汽车动力电池热管理系统设计的基本目标、基本流程与基本要求。

【参考文献】

[1]林成涛，田光宇，仇斌，等.MH-Ni动力电池散热能力影响因素分析[J].电源技术，2008，32（2）：115-119.

动力系统分析篇（9）

中图分类号：X1 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）31-0023-03

随着经济的快速发展，其所带来的环境问题也越来越多，而这些环境问题也成为了国家与地方政府关注的焦点。系统动力学（System Dynamics，SD）是1956年由美国麻省理工学院的Forrester教授所创立的，其是一门研究信息反馈的科学，也是一门认识系统问题与解决系统问题相互交叉的综合性科学。系统动力学主要是将计算机模拟技术作为主要手段，通过功能分析，对复杂动态反馈性系统问题进行研究与解决的一种仿真方法。系统动力学是一种适合进行动态预测与政策影响分析的方法，其可以有效地将系统内的各个因素组织起来，并对它们之间的关系进行全面的分析，从而为科学决策提供依据。因此，将系统动力学应用于环境保护中对实现环境的可持续发展起着很重要的意义。

1 系统动力学的特点与优势

系统动力学能够从宏观和微观两个方面入手对所研究的整个系统进行综合的分析，而其主要特点则是能够对系统的结构——功能进行模拟分析。一般系统动力学所研究的对象是整个开放系统，而在进行该类系统的研究时，其主要是从微观结构入手，研究分析系统内部元素之间存在的因果关系以及反馈环的动态行为，然后利用分析结果将系统的基本结构构造出来，最后再应用计算机技术根据其基本结构构建一个相互作用的流图与仿真模型，采用该模型模拟不同因素可能对系统造成的影响，根据模拟结构制定不同的决策方案，最终达到有效地调控系统的目的。

由于系统动力学的建模方法与模拟语言较为成熟，因此在应用过程中和其他的方法相比则具有很多优势：能够解决高阶次、非线性、多重反馈以及复杂时变等系统问题；能够明确地体现出系统内部与外部因素之间的关系；能对系统进行动态模拟以及战略性的研究，对系统的行为以及发展趋势进行分析；其使定性分析与定量分析实现了统一；其能进行长期性与周期性仿真，即使数据不多，仍能进行研究；其有专用的模拟软件，因此操作更方便、容易。

2 系统动力学应用于环境保护

系统动力学作为一种系统分析和仿真的方法，目前其在国内外的环境中已经被广泛地应用，而且取得了一定的成绩。下面我们将简单地分析其在环境保护中的某些领域的应用。

2.1 在水资源保护中的应用

水资源是人类赖以生存的重要资源，而随着水污染情况的加剧，水资源的保护则越来越重要。水资源的保护是一项系统的工程，要想水资源的污染情况好转，则必须加强水污染处理、再生水回用等方面的探索与研究，同时，督促人们保护环境。系统动力学在水污染保护中的广泛应用大约是从20世纪80年代末开始的，国内外学者均对系统动力学在水资源保护中的应用进行了研究。如国外学者Simonovic将第三世界模型作为基本模型，建立了全球水资源系统动力学模型，对世界范围内的用水情况和工业发展之间的关系进行了研究，指出了水资源保护中所面临的重要问题。而国内学者也在这方面做过很多研究，例如袁汝华等将广东省北江下游影响区作为研究区域，在该区域建立了水资源供需系统动力学模型，并进行了动态的仿真模拟。总之，系统动力学在水资源保护中的应用主要是建立系统动力学模型，对水资源的污染情况、再生水作为饮用水的方法、区域水资源的动态仿真以及水资源承载力的研究等方面进行探析。

2.2 在固体废弃物管理中的应用

固体废弃物主要是指在生产生活以及其他领域中已经失去了原有的价值或是仍保留原有价值但是已被抛弃的固体、半固体、置于容器中的气体物质以及法律和行政法规纳入固体废弃物管理中的物质。固体废弃物的组成成分较为复杂，且其排放的地域较广，因此存在着难以处置和管理的问题。系统动力学在这方面的应用国内外学者也进行了相关的研究。例如Chaerul等将印度尼西亚雅加达作为研究对象，建立了医疗废物管理的系统动力学模型。又如蔡林应用系统动力学方法建立了一个北京市人口、经济和垃圾处理协调发展的系统动力学模型，对人口随着经济发展的变化、垃圾排放污染以及占地损失、绿色GDP核算、居民家庭、企事业单位生活垃圾和建筑垃圾组合收费方案等问题进行了研究。系统动力学应用于固体废弃物管理中主要是对固体废弃物的产生、处理以及管理收费等环节进行深入的探讨，以达到保护环境的

目的。

2.3 在环境影响评价中的应用

环境影响评价主要是指对拟议中的规划与建设项目实施后可能对环境造成的影响进行分析、预测以及评估，从而提出预防或是降低对环境影响的策略、措施等。环境评价是一项相当复杂的工作，其对环境的可持续发展起着非常关键的作用。系统动力学在其中的应用主要是通过建立系统动力学模型的方式将环境影响因子的动态变化过程反映出来，从而达到对环境影响评价的目的。系统动力学是目前环境影响评价的系统方法中较为理想的一种方法。其应用于环境影响评价中主要是进行环境经济评价、环境战略评价、累积环境影响评价以及环境区域规划评价等。

2.4 在土地资源利用及规划中的应用

土地资源是人类赖以生存与发展的重要物质基础，而在人类的发展中，土地资源的开发与利用存在一些问题，这也为可持续发展带来了一定的影响。随着系统动力学在环境保护中的应用，其在土地资源的利用及规划中也发挥了一定的作用。将系统动力学应用于土地资源利用与规划中可以对土地规划方案的可行性进行验证，并为科学决策与管理提供有利的依据。系统动力学在土地资源利用与规划中的应用主要是研究农业土地资源的合理利用、城市土地的规划以及土地承载力等。

2.5 在生态环境保护中的应用

生态环境主要是指对人类生存和发展有影响的自然资源，其与社会和经济的可持续发展息息相关。在人类的发展过程中，为了自身的利益利用与改造自然环境的过程中对生态环境造成了很大的破坏与干扰。在人们意识到生态环境保护的重要性后，开始对生态环境进行保护与恢复，而很多学者在这方面也有较深入的研究。系统动力学在生态环境保护中的应用也是非常广泛的，很多学者在研究过程中采用系统动力学对生态环境进行了情景模拟，从而了解与判断生态环境系统的发展情况。系统动力学在生态环境保护中起着非常重要的作用，其主要是研究系统生态、种群生态以及生态承载力等问题。

3 结语

近年来，系统动力学在环境保护中的应用越来越广泛，而且其应用于环境保护中所解决的环境问题也越来越复杂。虽然系统动力学应用于环境保护中已经取得了一定的成绩，但是从目前的研究状况以及未来的发展来看，系统动力学还应在自身理论、完善模拟软件功能、模型的适用性与其他理论和方法相结合等方面进行深入的研究，从而为环境保护提供更好的理论依据。

参考文献

动力系统分析篇（10）

关键词 电力系统；机电扰动；传播特性

中图分类号TM7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）61-0016-02

低频振荡同时也是功率振荡，其根本在于电力系统的机电扰动引发的电机功角之间的相对振荡，同时也将使发电机的输出电功率发生周期性的振荡。从更大范围上而言，电力系统不是静态的，而是动态的，在电机的扰动状态下将产生功率振荡，只要在电机扰动作用下都能形成功率振荡，而是在弱阻尼的状态下，相应的系统并不能迅速完成系统的振荡过程，而在负阻尼的作用下，都将产生增幅振荡的情况。而当系统产生低频振荡时，电力系统的发电机发生低频振荡时，系统的每台发电机都将相对于其他发电机产生一定的振荡，同时低频振荡也将将分为本地模式以及区间模式，本地模式也将体现出在一定区间机组范围内的相对振荡，而系统区间模式是电力系统之间产生的相互作用的后果。

相应的电力系统的机电扰动的低频振荡研究，并从电力系统的机电扰动的传播特性角度分析，但电力系统的众多问题都与都与运动过程中的能量相关，通过对电力系统的机电扰动传播特性进行分析，明确了区域内部机组之间由于机电扰动而形成的本地模式将相互削弱。但同一区域内的区间模式将相互叠加以及增强，从而导致了联络线振幅较大。通过相应的仿真分析了解到，在互联系统中，电力系统间的机电扰动还可通过联络线渗透传播，渗透传播的速度受到发电机转动惯量的影响。

1 电力系统的低频振荡分析

1）电力系统的供电区域内，机电扰动将引发当前所在区域内的本地振荡模式以及区间振荡模式。电力机组输出电力功率的增量由本地振荡分量以及区间振荡分量两个部分构成；

2）在同一供电区域内部，不同的机组输出的电功率的区间模式的分量符号应保持一致，而本地模式的振荡分量符号则应保持相反；

3）相同的供电区域内部，若干机组并联在同一条母线上，那么在母线的连接处，区域之间的模式幅值将增强，而本地模式的幅值将遭到削弱，由此联络线一般振幅较大。

2 电力系统机电扰动的传播速度

长久的研究以来，人们普遍以为有功功率一光速速率在电网中传播，在相关的研究人员通过同步测量电力系统的机电动态响应后了解到，机电扰动的速度比光速要晓得多。要实现从理论上研究机电扰动的传播速度，还应建立电力系统的连续系统模型，从波动理论这一视角研究电力系统的机电暂态，建立了由多台发电机构成的链式电力系统的机电系统模型。假设电力系统中连接起来的模型参数处于均匀分布状况，当发电机相互靠近，两台发电机之间的间隔距离接近于零时，可以得出离散模型到连续体模型的电力系统机电波方程。

根据所推出公式得知，电力系统连续体中以密度为基本分类形式的发电机组的转子角动量、阻尼和机械功率以及线路电纳以及电导等。若是电力系统机组的连续体具有均匀的参数且长度为无限，那么在实际的理论研究中，假设不考虑初始速度的影响，而后可推出对电力系统机电波方程的通解。

由机电波的传播速度公式可了解到，机电扰动的传播速度与线路的电纳以及发电机的转子角惯量相关，但发电机的转子角惯量与转子角速度有关，当系统中的线路参数以及角的频率保持在一定的数值时，电力系统机电扰动传播速度只受到电力系统发电机转动惯量的变化影响。那么，电力系统中无连接的发电机组长距离的输电线路，由于转动惯量趋向于零，那么其具有较大的传播速率，其传播速率与光速接近。

3 电力系统机电扰动传播的仿真分析

3.1 机电振荡模式

为了明确电力系统中机电扰动低频振荡的传播过程，在该模式基础之上，以IEEE 4机11节点系统为实例进行仿真研究和说明。响应的系统结构图如图1所示。在未安装PSS的状况下，通过测试电力系统的三种机电的振荡模式，在模式一的振荡试验中，振荡频率为0.64，振荡模式2中的振荡频率为1.12，最后振荡模式3中的振荡频率为1.16，呈现递增的发展趋势。

在图1系统中的G1处施加机电扰动为具体研究实例，实现机电扰动传播特性的研究，在0.5s后在机电连接组的G1开端施加扰动，0.5s后消除扰动，为观察机电波的变化状况，揭示其实质，在研究过程中采用了Prony方法对相关支路的波形进行分解，分解后的波形图呈现持续变化的模式，也就是本地模式在受到小干扰后呈现波动到平稳的发展曲线，而区间模式则呈现出由平稳到波动的发展曲线。将电力系统受到小干扰后的机电波形通过Prony 分解完成后了解到，其结构为区间模式分量以及本地模式分量两个部分构成，而机电振荡模式1下，相应的特征值为0.1080±j4.0258，频率为0.6407，阻尼比为-0.0268。模式2的特征值为-0.6788±j7.0460，频率为1.1214，阻尼比为0.0958。

4 结论

通过发电机输出功率的增量方程了解到，机电扰动将引发电力系统供应区域的多个区间以及本地模式之间的振荡，使用小扰动的仿真分析方式，将连接在同一母线上的不同支路振荡输出响应可了解到，在同一个供电区域内部，不同自己之间的本地振荡模式符号相反，然而区间模式的符合则保持一致。由此可了解到，在母线的连接处，本地模式将遭到削弱，而区间模式则得以加强。并且，以联络线两端有功功率的相角对比，明确了电力系统中机电扰动的平均传播速度与发电机惯量密切相关，机电扰动在机电组中的平均传播速度远小于光速。

参考文献

[1]王德林，王晓茹.电力系统连续体模型中机电波传播特性研究[J].中国电机工程学报，2007(16).

动力系统分析篇（11）

1 热能动力联产系统理论分析

就热能动力联产理论分析而言，其中心思想是合理利用联产系统中的化学能和物理能，简而言之，就是有效掌控二氧化碳的排放量，这对监控热能动力联产以及促进系统优化起着极其关键的作用。

1.1 物理能与化学能的综合利用

就理论上的热能联产系统分析得出，它通常是根据物理能与化学能的综合式阶梯运用产生的。在以往的热力运作系统构建中，一般是将热力理论中的卡诺定律作为中心思想。这一理论原理即将燃料品味有效转换成热能品味，这是一种不参与燃料化学反应的热能运作模式。所以，相较于其它热能系统而言，它是有一定限制范围的。依据旧有的电能理论剖析，我国热能学科教授构建了能有效反映自由能、燃料化学能和热能品味间的关系模式，将此作为学科理论，探究出将化学能控制转变为热能动力联产的有机模式。据数据调查得出，同一能量间的相互转换是一种高效的耦合机制，对此，动力侧和化工侧间的综合即电力系统中的聚合因素，此类分析的中心论点即能量存储的阶梯式利用。其具体运作如图1所示：

图1动力联产系统化学能物理能的综合利用

1.2 能量转换，二氧化碳的一体化控制

图2 热能动力联产系统运作模式

实现电能间的相互转换即利用二氧化碳中的一体化控制。就我国当前的技术水平而言，针对热能系统中的大气污染控制，其中心思想大多停留在工作后期的污染气体脱除中，即传统运作模式中的污染之后再治理的方式。近代科学家研究，转变传统的污染治理机制，使其在能量转换过程中促进二氧化碳的一体化控制机制的形成，这是一种将二氧化碳进行阶梯式运用的形式，在二氧化碳物质分解过程中，提升其能源利用效率，从而在一定程度上减小污染物的排放量。其具体运作模式如上图2所示。

2 完善热能动力联产系统

就热能动力联产系统来说，它所参与的范围很广泛，主要包括了工程电能运作、锅炉燃烧以及电站运行等一系列过程，它是针对每一系统运作模式进行建设的，是整体石化企业中最大的工程系统。就传统热能动力联产系统而言，它是互不干扰，各司其职的电力管理系统，就时代的要求，这一管理模式是需要进行一定改造来实现系统规划的。例如：“以汽定电”在热能动力联产系统中的运用，以下就将如何确定汽量范围进行系统论述。科学的用汽量设定并不是传统意义上的工程、辅助以及公共用汽量的总和，而是在全方位掌控用汽含量的基础上进行的统筹优化。因此，合理配置用汽量对整体化工厂运作非常重要。例如，在化工企业，绝大部分的用汽都被投入到了灌区、管线保温处理中。采取合理的配置措施，可以更好地用汽，在将恰当温度的蒸汽代替用汽时，节省化工厂运作成本。

在化工厂进行日常工作时，不同设备所产生的剩于热量都是来自于锅炉以及蒸汽设备，然而这类热量是否能得到充分利用？是否可以用来供应用汽？其锅炉配置应怎样开展等？对于这类问题的处理，工程人员可以统一化工工作，对工作流程部门、辅助部门以及动力部门进行系统协调，规划好化工企业工作。

石化企业热能动力联产系统的配置策划案是多样化的，如果工程人员仅仅依靠之前的工作经验采取任何一种举措，则很难做出最好的热能动力联产系统优化方案。然而就近年来最新科技成果研究发现，综合利用现代信息设备、优化技术以及单元设备模型技术可以有效促进整体热能动力联产系统优化工作。这一方式在国外广泛采用，而就目前国内科技水平而言，其尚处于开发阶段。联产系统优化管理模式具有着相当大的发展潜能，它能依据石化企业实际工作情况，及时提出应变措施，制定出最优化的调节模式。例如，它能智能化地控制石化企业中锅炉或者是其它机器设备的运转工作，提供自动化的燃料供给机制，在一定基础上将燃料消耗减小到最低，在节制资本的同时，促进企业效益的最大化。

3 结束语

热能动力的多联产即运用系统集成的模式将动力能源与化工能源结合，促进化工产业的供热以及发电机制，这是一种能大范围的技能综合运用模式，事实上，多联系即多种技术的融合，是一种能量的阶梯式转换。本文通过对多联产系统的概念分析，统筹出有利于系统优化的措施，进一步促进我国化工企业的高速发展。

参考文献：

[1]刘辉，王洪杰.热能动力类技术基础课程创新教学模式研究与实践[J].中国电力教育，2013（1）.