多能互补技术发展现状分析

梳理了国内外多能互补发展与趋势,主要从综合能源系统基地多能互补系统和终端一体化多能互补系统两个方面,分析了多能互补系统模式,重点从多能互补规划设计分析、协调优化控制技术、多能混合建模技术、综合能量管理系统、储能技术几个方面分析了多能互补能源系统技术发展,并对多能互补能源系统案例进行了分析。最后,从充分利用矿区资源优势,开发和建设多能互补能源基地的角度,对电力企业矿区低碳转型发展提出建议。     

基于热需求响应的综合能源系统可靠供能能力评估

随着多能互补能源结构的规模化发展,综合能源系统将成为未来能源系统的主要形式.针对综合能源系统各能源子系统的复杂耦合特性的特点,采用基于非支配排序的多目标差分进化算法的协同进化算法对综合能源系统的多维可靠供能区间进行求解.以供暖型热负荷参与需求响应为例,分析了需求响应的实施对系统的可靠供能能力的影响.通过仿真案例验证了该...     

空间梯度分布式能源集成利用原理及其关键技术研究

针对分布式可再生能源利用效率低和能量输出随机性的问题,开展其集成利用原理及关键技术研究.基于可再生能源的空间梯度分布特征、工程利用因素与多能互补发电装备多样性,分析了太阳能、风能、波浪能及潮流能利用原理,提出了由能量获取、能量合成、电能转换以及储存方式组成的四阶段分布式可再生能源集成利用的新思路.研究表明:通过能量获取技术、能量合成技术、能量稳态控制技术与电能储存技术4个关键技术,可以实现多能互补集成利用系统的稳态高效电能输出.研究结果为分布式可再生能源集成利用新技术和新装置的开发提供了一定的参考.     

一种基于模糊控制的发电系统优化设计研究

本文提出一种多能源智能调度系统,能够对风光互补发电系统进行统一调度,根据电网用电负荷的波动来控制并网功率,使电网的供电质量更可靠。首先介绍光伏发电原理及其并网系统的结构,进而介绍风光互补发电系统的工作状态,最后研究对多能源的调度在MATLAB/simulink环境下建立了多种能源仿真模型,引入模糊控制算法,仿真结果达到了预期的目标。     

水源热泵在实际工程设计中的几点探讨

本文首先介绍了水源热泵技术的概念和工作原理,以及水源热泵在实际工程中受到的局限性。根据洛阳规划设计院办公楼水源热泵空调系统工程的设计方案,阐述了水源热泵中央空调系统的使用灵活性,可满足同时冬季供热,夏季制冷,及热水供应,能最大限度地满足用户的需要,并与冬季使用锅炉及夏季使用普通空调在能源利用角度作了对比,得出水源热泵技术是利用可再生能源的一种技术,该技术比传统供热、制冷技术更为清洁、环保、节能。并且根据本项目地理位置的水资源条件分析,得出本项目可以使用水源热泵中央空调系统。     

基于TRNSYS软件多能互补耦合系统的模拟分析

多能互补耦合系统是未来能源供应的主要形式,其核心在于因地制宜建立最小能耗组合不同的可再生能源,使得各种能源间优劣互补、相辅相成。本文基于TRNSYS软件对南京地区某科研楼的多能互补耦合示范项目进行模拟,得到太阳能-地源热泵-水源热泵-空气源热泵多能互补耦合系统,全天候保证科研楼的供暖和制冷需求,维持55～70℃的热水供应。系统的全年最小能耗为125 MW·h,能效比(COP)约为3。系统的总造价为31.89万元,运行约2年即可回归成本,具有良好的经济效益。     

内蒙古西部超低能耗草原民居多能互补供暖系统集成配制

内蒙古西部草原民居冬季取暖以传统火炕和土暖气为主,由于供暖效果较差,无法满足居民热舒适需求。为改善供暖效果,充分利用太阳能、风能等可再生能源,通过实地调研,统计得出内蒙古西部典型草原民居最冷月室内外温度,利用数值模拟方法建立太阳能、风能等多能互补的内蒙古西部草原民居供热模型,并进行模拟验证。结果表明:多能互补供暖方式下客厅和主次卧的最冷月日平均温度均值分别提高7. 0℃、6. 2℃和7. 5℃,室内温度和热稳定性显著提高,热舒适性较好。研究结果为草原民居设计建造中充分利用太阳能、风能资源,构建多能互补供暖方式,提高室内温度和热舒适性提供了理论依据。     

新能源供电多能互补发电系统设计

为了克服单一新能源发电具有转换效率不足、电能输出不稳定和新能源利用率较低等缺点,设计一款以风能、太阳能和海洋能等多能融合实时互补的发电系统,包括互补发电能源转换装置的设计、斩波电路、电能储能电路的设计和基于MATLAB(SIMULINK)的系统仿真验证。主要研究能源获取后进行的DC-DC斩波技术和充电技术。结果表明互补电能变换电路能够获取稳定的直流电压;直流母线通过逆变电路可以为后续的交流负载供电,同时可以通过充电电路给蓄电池供电,蓄电池采用分组管理的方式解决了过量充放电的问题并降低了充放电次数,蓄电池可以通过逆变为交流负载供电或者直接为直流负责供电,整个蓄电池储电部分达到了电能缓冲的目的。设计的新能源供电多能互补发电系统很好地解决了单一发电系统存在的问题,并给出了系统实现的完整方案,经过仿真验证系统能够实现新能源多能互补的发电目的,为新能源的有效利用提供了一个可行的途径。     

太阳能系统与地源热泵系统联合运行方式的探讨

地源热泵技术是可再生能源应用的主要应用方向之一,即利用浅层地热能资源进行供热与空调,具有良好的节能与环境效益,近年来在国内得到了日益广泛的应用。太阳能技术也是可再生能源应用的主要应用方向之一。太阳能是永不枯竭的清洁能源,量大,资源丰富,绿色环保。如果两种能源能够联合使用,这样能互相弥补自身的不足,提高资源利用率。     

基于“热负荷三角区”法的热电联产能耗分析与优化

在对热负荷延续时间图分析的基础上,指出了引起热电联产供热系统能耗较大的"调峰三角区"和"低效率三角区".在"三角区"内采用分布式燃气锅炉供热具有显著的节能效益.对不同纬度地区的9个城市"热负荷三角区"的能耗分析与优化结果表明:"低效率三角区"对低纬度采暖地区的供热能耗影响更大.考虑我国的实际情况,在燃气资源丰富、燃气价格不高或城市环境要求较高的地区,采用燃煤热电联产同时配以分布式燃气锅炉调峰的供热方式,是区域供热系统节能的有效措施.应发挥不同类型能源的优势,合理匹配集中式热源与分布式热源,才能使变负荷条件下更具灵活性和可靠性.     

可再生能源开发及多能互补分析——以青海为例

积极开发可再生能源是中国实现“双碳”目标的重要途径之一。该文总结了2020年中国各类电力装机容量，对比了中国与世界的电力“绿色程度”,提出了可用于模拟计算梯级水库群水电调峰能力的一种方法，给出了进行多电源互补的过程，通过对黄河上游梯级电站的模拟，获得了青海省在2030规划水平年逐月的调峰电量和电网多能互补分析结果。负荷的逐月平衡分析表明：丰水年份，风电和光伏发电产生较多弃电，而平水年、枯水年的发电能力与电网负荷需求基本匹配。典型日逐时多能互补分析表明：丰水年夏季，风电、光伏入网将导致负荷峰谷差变大，风、光产生较多弃电；枯水年冬季，水电和火电的电量与调峰能力不足，需要从外网购电，但这同时会导致弃光和弃风。青海电网应推动储能建设及其他电源的建设，秉持电网基荷电量和调峰能力建设并重，以减少网内弃电和外网购电。该文所介绍的水库群电力调节能力模拟方法和多能互补过程可用于其他电网，所得结论对青海的电源发展具有一定的参考价值。     

基于多能互补的内蒙古西部超低能耗草原民居供暖系统综合效果评价

内蒙古西部草原民居现有供暖系统存在着能耗高、热舒适度差、环境污染严重等问题。为评价太阳能、风能及传统供暖方式组成的多能互补供暖系统的综合效果,通过实地调研,得出内蒙古西部草原民居基础模型,之后利用数值模拟方法构建传统供暖系统与多能互补供暖系统,并在典型气象条件下进行模拟计算。结果表明:多能互补供暖系统较传统供暖系统年采暖能耗需求量降低了11096.63 kW·h,年采暖能耗降低率为66.18%,非清洁能源使用量减少了2.33吨原煤;客厅和主次卧的最冷月室内日平均温度明显提高,且热稳定性更好;年运行费用降低额大于年均摊成本支出费用。研究结果为草原民居结合实地情况设计建造多能互补供暖系统提供了参考。     

基于综合需求侧响应的多能存储系统优化配置

相比单一储能和需求响应(demand response,DR),多能存储和综合需求响应(integrated demand response,IDR)可显著改善多能源系统的经济性.首先构建基于激励手段的综合需求响应模型,接着对多能存储系统进行分析及建模,同时引入用户用能舒适度指标模型.最后,基于典型日负荷轮廓,以系统年最低总成本为优化目标建立多能存储系统优化配置模型.算例分析表明多能存储和综合需求响应可协同优化各时段能源供给和柔性负荷需求,可显著提高多能存储系统的经济性.     

西藏阿里地区水光互补能源利用模式探讨

根据西藏阿里地区各类能源资源开发利用条件和系统用电需求,研究可能的能源电力供应方案;通过对各方案在满足电力系统需求、运行维护、环境保护及经济性等方面的综合比较,提出"调节水库电站+光伏"互补运行的清洁能源利用模式,并对该地区水光互补系统的构成、发电特性、运行效果等方面进行分析,结果表明该模式利用调节水库电站与光伏双向互补发电特性有利于并网光伏电能消纳及电网安全稳定运行。     

面向低碳供暖的城市中水余热跨季节储热系统性能分析

为促进跨季节储热技术在寒冷地区的推广应用,以实现北方低碳清洁供暖,提出一种城市中水余热跨季节储热系统。基于TRNSYS建模仿真研究系统长期运行性能,结合建筑供暖需求和运行成本对中水流量与储热体体积进行优化匹配分析,并从环保与经济性角度论证系统可行性。研究结果表明：所述系统可以高效稳定用于区域供暖,连续运行10 a土壤温升为2.84℃,相比传统地源热泵能效比可提升2.80%～18.22%。适当增大储热体体积有利于提高系统储热效率及最大供热能力,在进行系统设计时可按照“大体积、小流量”的原则对储热体体积及中水流量进行匹配,以实现在相同供热能力下最佳经济性。优化匹配后的系统碳排放量与太阳能跨季节储热系统接近,相比于传统供暖系统可减少59.10%,供热费用年值相比太阳能系统与传统供暖系统可分别降低36.51%和24.64%。     

基于模糊神经网络的供热负荷预测

首先在对供热负荷预测算法的发展现状主要成果阐述的基础上,对影响供热预测因素采用模糊量化的方式进行研究处理,并由此推断将模糊神经网络算法应用于供热负荷预测可以得到良好的效果.研究模型的设计核心是BP神经网络,即将模糊量化后的影响因素作为系统的输入值,去调整神经网络的权值,从而得到预测的网络模型.建立预测模型和预测策略后,可以采用Matlab科学计算软件开发程序对预测模型效果进行模拟仿真,结果表明,预测的结果能够满足要求,相对误差在合理的范围内,并且模糊神经网络算法比单纯神经网络算法具有更好的预测精度和鲁棒特性,从而达到节能的目的.且适应性强,可以应用到类似的供热工程上.     

耦合可再生能源的分布式联供系统设计及运行策略优化

基于通用数学建模(the general algebraic modeling system,GAMS)软件,针对耦合可再生能源技术的分布式冷热电联供(renewable energy coupled combined cooling,heating and power,RCCHP)系统构建数学模型,并结合上海市某综合区域为案例,选取2项经济性指标和1项环境性指标,对4种情景下RCCHP系统的运行情况进行模拟计算与分析,分析该系统的设备组合、逐时运行策略、经济性与环境性,同时分析了可再生清洁发电技术与能源政策对分布式多联供系统的影响.结果表明,夜间采用电网购电与风力发电互补供应电负荷、白天使用CCHP耦合风力发电联合互补供能是经济性最佳的运行策略,能够抑制可再生能源的波动性并且实现多种电能的完全消纳.与传统分产(separated production,SP)系统相比,RCCHP系统能够极大地降低系统对电网的依赖度,减少耗气量,同时极大地提高系统的环境性,但其较高的初始投资费用限制了其经济性与实用性.     

太阳能-地源热泵与热网互补供热系统运行特性

目的为缓解能源危机、综合利用能源、提高能源利用效率,研究太阳能-地源热泵与热网互补供热系统在严寒地区的运行特性.方法建立两种模式的太阳能-地源热泵与热网互补供热系统:模式一为循环流体先进入蓄热水箱;模式二为循环流体先进入地下埋管换热器,并对系统的运行特性进行对比.以TRNSYS瞬时模拟软件为平台,建立互补供热系统仿真模型,对整个供暖期系统的动态性能进行分析.结果模式一的水箱总蓄热量为134 858 k Wh大于模式二的132 296 k Wh;模式二热泵机组的性能系数(COP)为4.06大于模式一的4.04,模式二的地埋管总换热量为201 149 k W大于模式一的198 571 k Wh.结论热网补热时间集中在12月中旬到次年的2月中旬,而在供暖初期和末期补热需求较少.当以太阳能为主要热源时,可以考虑采用模式一,以确保集热器的高效率,提高集热器集热量;当以地源热泵为主要热源时,模式二可以合理利用太阳能,节省更多的电能.     

水风光多能互补联合运行增益分配研究

多能互补运行是电力系统发展的必然趋势,构建多利益主体间公平、合理的分配方式,是实现多能互补运行的关键.基于合作博弈理论,分析了水风光多能互补运行博弈特征,构建了水风光多能互补增益函数和电站收益函数,结合多能互补发电系统的运行特点,利用互补系数法对联合发电互补性进行评价,分析不同分配策略下联盟的增益分配值和分配策略的吸引...     

热泵技术基本分析及农业工程应用

热泵技术是高效供热供冷的节能环保技术,当前其农业工程领域主要在农业环境调控与干燥场合,开发应用潜力巨大。文章以技术功能、技术形式、应用形式以及应用领域等方面及其相互影响作基本依据,在热泵技术基本分析基础上,进行了热泵技术的农业工程应用分析。文章强调应用场合的拓展、可再生能源与被动式系统应用以及优化设计等方面的基本分析,并讨论应用重点方向与内容。