基于热电效应的地热资源发电技术

地热资源是一种低碳环保的可再生清洁能源,高效合理开发地热资源对于我国能源产业结构调整,推进实现“碳达峰”与“碳中和”目标具有重要意义。针对传统地热发电转化效率低、规模化开发难等问题,提出一种基于热电效应的地热资源发电技术,通过设计井下热电机装置,构建具有流体温度差的闭合回路,实现井下热电高效转化;建立井下热流温度场数学模型,定量预测井筒热量传递效率;创建地热发电经济评价指标,评估地热发电经济可行性。研究结果表明,井下地热发电技术能有效将热能转换为电能,适用于高含水的油气井;通过提高注入速率,串联安装多个热电机,可以有效提高发电量;地热发电技术单位电量费用为0.6元/(kW·h),随着规模化应用发电成本会进一步下降。研究结果为我国地热发电技术提供了一种低成本、大规模、高效开发的解决方案,为我国能源结构调整和节能降耗减排等研究提供借鉴。     

世界地热能发电新进展

 简要回顾了国际地热发电的历史,介绍了过去5年全球地热能开发的理论、技术和设备等方面的巨大变化。2005年开始的高油价以及减少温室气体排放的全球性需求使各国开始把注意力聚焦在可再生能源方面。地热能的开发在全世界范围内发展迅速,既有像新西兰、印度尼西亚和美国这样长久以来热衷于开发地热能的国家,也有像澳大利亚和德国这样过去对地热能不太感兴趣的国家。分析表明,一些新的地热开发项目依旧遵循传统思路在火山活动区域使用常规水热资源,而另一些则选择在非火山活动区采用增强地热系统(EGS)技术开发干热岩地热能。目前,部分国家已经建立一些EGS项目,比如美国,有6个建设中的EGS项目,试图在不同的技术层面进行探索和研究。现代地热开采和发电技术使得人们可以在缺少冷却水以及交通不便的情况下对温度较低的常规地热资源进行开发。根据目前情况来看,预计未来地热工业的发展在发现新的地热田以及提高现有地热田开发程度方面将面临较大的技术挑战,主要可能有以下两个关键问题：(1) 在开发过程中的“生产盲区”问题,这主要针对那些温度不高也不低的地热田,温度不太高但又高到无法下泵,温度不太低但又不能采用闪蒸方法发电;(2) 可靠的EGS开发方案和技术研发,要求可以确保有可持续、足够高的产能(温度与流量),并能向公众,特别是项目附近的居民保证不会诱发地震灾害。     

未来中国的SO2和CO2排放控制对策

应用能源 -环境耦合的 MARKAL模型研究未来中国的 SO2 和 CO2 排放控制对策。模型的运行结果表明 :若2 0 5 0年 SO2 排放量控制在 10 Mt,终端能源消费构成中天然气的份额需达 3 2 .2 8% ,而有脱硫作用的高效先进煤电及油气发电机组的装机容量在总装机容量中的份额将达49.44 % ;若 2 0 5 0年 CO2 排放控制在 2 1亿 t(以碳计 ) ,核能、水电以及风能、太阳能、地热能等新能源在一次能源消费构成中的份额需达 3 4.91%。因此 ,SO2 排放控制的主要对策在于城市清洁能源的大规模应用以及有脱硫作用的高效先进火电机组的推广 ;而 CO2 排放控制的主要对策在于新能源与可再生能源的大力开发与应用     

资源循环助推碳中和的路径

 再生资源的循环利用是实现可持续发展和碳中和目标的强大支撑。为了定量评估再生资源循环利用的碳减排潜力，基于物质流分析和生命周期评价方法，核算了大宗物质资源，主要包括水泥、沙子、碎石、砖块、石灰、玻璃、橡胶、木材、塑料、沥青、钢铁、铝和铜等的循环利用潜力，特别对“高耗能、高排放、高产量”的钢铁和水泥行业的碳减排路径和碳中和潜力进行了梳理和分析。测算结果表明，大宗物质资源的需求量将在2022—2025年达峰后持续减少，2030年后物质资源报废量将逐年增加，并于2060年达到约54.6亿t/a，建筑垃圾的比例高达90%且集中在东南沿海省份； 2019—2060年，大宗物质资源需求量的减少导致了碳排放的持续降低，若协同资源高效循环策略，2060年碳排放量将下降至4.3亿t/a，比2018年排放水平低77%。其中，废金属尤其是废钢铁的循环利用碳减排潜力最大，若在2060年将废钢铁的循环利用率提高至90%以上，碳减排量将达到4.4亿t/a，比2018年碳排放量降低90%。相比之下，水泥由于回收处理技术和产品回收价值的限制，仅能通过提高资源使用效率和延长产品使用寿命等策略达到碳减排效果。最后，阐述了“十四五”时期作为推动再生资源循环利用的关键期和窗口期需要部署的资源循环政策、模式和技术等，为助力碳中和目标的实现提供重要支撑。     

超临界CO2热泵蛇形管气冷器传热特性研究

为了减少能源消耗、提高CO₂热泵的效率,基于Fluent软件,采用数值模拟方法对超临界CO₂在蛇形管气冷器中的传热特性进行研究。主要探究蛇形管内超临界CO₂的流动特性,通过改变操作压力、CO₂和冷却水的质量流量,分析蛇形管的传热性能。结果表明,蛇形管中离心力周期反向,会使温度和速度梯度呈周期性的内侧和外侧交互扩散的趋势;超临界CO₂压力越靠近临界点,平均传热系数越高,压力为8 MPa下的平均传热系数相较于9 MPa和10 MPa分别提高了24.37%和42.53%;超临界CO₂的平均传热系数随着CO₂质量流量的增加而增大,随着冷却水质量流量的增加而降低,冷却水质量流量的增加不会对峰值点的传热系数产生影响,但会使峰值点出现的位置提前。研究结果为超临界CO₂热泵蛇形管气冷器的设计、运行及热效率的提升提供了理论依据。     

台湾住商部门因应温室气体减量之策略

在经济迅速成长,生活质量不断提升之下,台湾住商部门能源需求之成长率在近年均超过6%,能源消耗为本部门主要之CO2排放因子.为此提议八个节能方案,分别为:发展节能之建材,强化建筑外壳节能设计,建立建筑空调及照明节能设计基准,提升耗能器具能源效率标准,推动旧建筑节能改善服务,日常节能之教育倡导,推广建筑物利用再生能源,及调整累进电价之差别费率.以上方案为无悔策略,目标为节约能源,预估2015年累计年节约364万公秉油当量,降低CO2排放量994万吨,2025年累计年节约873万公秉油当量,降低CO2排放量2383万吨.     

CO2减排情景下中国能源发展若干问题

全球应对气候变化对中国社会经济发展带来越来越大的压力。按中国目前大力推进节能和优化能源结构的战略,到2020年能源消费和相应CO2排放仍会有较快增长,其后尽管增长速度放缓,但2050年前尚不能实现CO2排放的零增长。如果采取强力措施力图到2030年左右实现CO2排放零增长,并考虑改善国家能源安全,降低石油供应的对外依存度,除超常规发展低碳能源供应技术外,尚需大力发展与清洁煤发电相结合的碳埋存技术和煤基液态燃料,但这将降低能源系统的效率并导致能源总需求量的上升,同时也会大幅提高能源供应系统的成本。面对日益紧迫的全球减排温室气体形势,中国需要对外努力争取合理的碳排放空间,对内则应积极应对,大力推进能源领域的技术创新,尽快形成核能、风能、生物质发电和纤维素乙醇等低碳能源技术的大规模产业化的体系,为全球减缓温室气体排放做出积极贡献。     

Discontinuous Operation of Geothermal Heat Exchangers

IntroductionGround- source heat pumps (GSHPs) have beenextensively used in heating and air- conditioning ofbuildings in the United States and Europe since theoil crisis in the early1 970 s.This technology hasalso aroused more and more interest in China in…     

光伏发电系统的碳值分析

基于能值分析理论和碳足迹分析法,提出了碳值的概念,以此为基础建立了可再生能源利用系统的碳值分析方法,并建立相关系统分析模型和评价指标如CO2回收期、产出投入能值率、CO2减排能值转换率,这些指标可以全面的评价可再生能源利用系统在节能和减排方面的能力,并应用此方法对光伏发电系统的节能减碳能力进行了分析评价,并对中国的太阳能资源光伏利用潜力进行了初步的评价。     

生物柴油掺燃乙醇对发动机影响的试验研究

前期的试验研究表明,相对于传统的矿物柴油,生物柴油作为再生能源,含氧量高,可大幅降低烟度的排放,并能在一定程度降低CO排放.为进一步降低排放,在生物柴油中掺燃不同比例乙醇,就最大转矩转速和标定转速工况下进行了负荷特性试验研究,排放检测采用了最新的AVL排气分析仪.结果表明,与纯生物柴油相比,混合燃料(乙醇掺烧率小于30%)的动力性能良好,当量油耗率在较大负荷工况下有所改善;碳烟在整个运转工况范围内均有大幅度的降低,而HC排放则反之;CO和NO_x排放受乙醇掺烧率影响,NO_x排放量在乙醇掺烧率为10%～20%时明显减少,如继续增大乙醇掺混比例,NO_x排放增加;CO排放量在乙醇掺烧率为10%时最佳,大负荷工况下有明显的降低.     

中国大陆干热岩地热资源潜力评估

 地热资源是一种极具竞争力的清洁可再生能源,按其成因和产出条件可分为水热型和干热岩型,其中,干热岩型地热资源以其分布的普遍性和高热储温度而更具开发潜力与前景。干热岩地热资源潜力评估是干热岩开发的基础工作。本文基于大量热流数据,编制了新版中国大陆地区热流图。进而依据岩石热物性数据库,计算评价了中国大陆地区干热岩地热资源。评价方法主要采用体积法,文中详细介绍了评价方法中各参数选取的原则与数据来源。计算结果表明,中国大陆(3—10km深度)干热岩地热资源总量为20.9×10⁶EJ,合714.9×10¹²t标准煤。若按2%的可开采资源量计算,是传统水热型地热资源量的168倍,相当于中国2010年能源消耗总量的4400倍。但是,囿于干热岩开发的经济性和现有技术条件,近期应着眼于4—7km深度段干热岩地热资源的开发,热储目标温度是150—250℃,干热岩开发的有利靶区包括藏南地区、云南西部(腾冲)、东南沿海(浙闽粤)、华北(渤海湾盆地)、鄂尔多斯盆地东南缘的汾渭地堑、东北(松辽盆地)等地区。最后,指出了现阶段干热岩研究的主要任务。     

基于因素分解的碳排放分析及情景预测——以东营市为例

笔者采用因素分解法对东营市的一次能源碳排放进行分析,并利用IPAT方程对东营市未来中长期的经济发展与碳排放进行了情景预测．研究表明：2005—2009年东营市一次能源消费的碳排放总量逐年增长,年均增长率为7．5％;人均碳排放量随着人口的增长呈增长趋势,年均增长速率为6．6％;碳排放强度呈下降趋势,年均下降速率为7．2％;能源结构不断优化,碳能源强度逐年下降,年均下降率为0．5％;第二产业能源消费所占比重最高,是影响碳排放的主要产业部门;低碳情景是东营市实现可持发展的最佳方案且该情景的实现在一定程度上是以减缓经济增长桌宴现节能减排目标的     

自然工质CO_2和三种氟利昂制冷剂性能对比

基于氟利昂制冷剂的ODP和GWP问题,运用热力学方法,分别对环境友好性的自然工质CO2和三种常规氟利昂制冷剂R22、R134a及R152a的比热、导热系数、表面张力等物性参数进行了对比,并对相应的循环性能进行了分析,为高效、节能的CO2跨临界循环热泵热水器的研究提供了基础资料。     

西藏地区太阳能、毛细管网采暖系统应用分析

在日照特别充足的地区使用太阳能作为空调的热源能节能60％,太阳能粟暖系统包括集热系统、蓄热系统、辅助热源系统、室内采暖系统、控制系统;毛细管网具有热效率高、节能、舒适度高、方便施工、寿命长等优点,室内使用毛细管网将更大程度的节省运行费用。     

污水资源化是节能减排的重要途径

从污水回用和利用热泵技术回收热量两方面介绍了污水资源化的技术及实际应用,通过提高污水回用率和能量利用,推动实现节能减排。     

数据中心综合能源系统配置与运行的集成优化

采用清洁高效、环保节能的综合能源系统替代传统供能系统,是实现数据中心绿色可持续发展的有效措施。综合能源系统的设计与运行优化通常被分割成两个阶段进行考虑,而并未实现系统的最优规划。本文基于数据中心全年能耗特点,设计了一种以天然气、太阳能及地热能为能源,集成有机朗肯循环发电系统、吸收式制冷机组、换热器等余热利用设备的综合能源系统。以投资成本、运行成本、碳税成本及太阳能丢弃惩罚成本等在内的综合成本为优化目标,建立了综合能源系统混合整数线性规划模型,对各设备容量以及调度策略进行了集成优化。以某小型数据中心为例进行了案例研究,结果显示：与传统供能方式相比,所构建的综合能源系统费用年值节约率为35.72%,二氧化碳减排率为55.11%,一次能源节约率为39.86%。     

我国工业部门能源结构调整的节能减排效果分析

根据生产技术集,构建了一非径向环境DEA模型.结合2010年中国各省工业部门能源消耗数据,运用该模型研究了能源结构调整对于潜在能源节约量以及二氧化碳减排的影响.实证研究结果显示:对于给定的能源消耗总量,能源结构的调整可有效减少碳排放量;目前,我国东部地区拥有最多的潜在能源节约量与碳减排量;但能源结构调整是一长期的过程,为了达到更好的节能减排效果,需同时提高各类能源的运输能力.     

建筑物冷热电联动智能控制技术应用

将建筑物集中供应的卫生热水需要的热能与中央空调制冷过程中排放的冷却水热能、直燃机烟气排放的热能联动、沟通供热与放热这两个价值链、形成建筑物内的热能循环.将现代控制技术应用于传统的高能耗运行系统,通过对传统的能耗运行系统进行优化控制,实现热能循环利用、提高能源使用效率,达到减少排放、节约能源的目的.     

浅层地热能与干热岩资源潜力及其开发前景对比分析

 浅层地热能与干热岩是地热能中最具潜力的部分,前者通过给建筑供暖(制冷)减少国家能源需求,后者则通过高温发电增加国家可再生能源供给,两者都具有资源潜力大、清洁环保的优势,其开发技术地源热泵与增强型地热系统也具有原理上的相似性。本文对比分析了浅层地温能与干热岩的基本概念、资源潜力、节能效果、经济效益、环境影响等,讨论了两者间的优缺点及开发前景,针对中国地热资源赋存特征及国家能源发展规划,提出了未来地热向深部发展的建议。     

秸杆生物质在上吸式固定床气化炉中的气化特性分析

生物质是可再生的重要资源之一,具有取之不竭、用之不尽的特点,作为今后能源发展的重要方向具有战略意义。通过对固定床气化炉进行改进,研制了上吸式固定床气化炉,作为秸秆等生物质的气化设备,研究和开发高效率气化设备。针对水稻、油莱和棉花等3种生物质秸秆气化应用表明,气化效率分别为73．2％、75．5％和77．8％,符合Q／BDl-2013产品标准的要求,气体主要以H2、N2、CH4、CO和C02等为主,并含有少量的C2H2、C2H4和C2H6等,锅炉烟气中的SO2、NOx、烟尘排放浓度和黑度均达到GBl3271—2001排放标准限值的要求,不需对锅炉烟气中污染物进行治理就可直接排放,