太阳能热化学混合储能装置的储热性能

结合化学储能和显热储能设计新型太阳能热化学混合储能装置,利用碟式太阳能系统实验研究混合储能装置的储热性能.实验结果表明,太阳直射辐射强度约为600W/m2时,储能装置20min即可达到甲烷二氧化碳重整所需温度(750℃),但装置内部温度分布不均匀.根据储能装置传热规律与聚光太阳能非均匀分布特性建立数值模型,发现储能装置的温度分布和变化规律与实验相符,系统加热过程中温度分布具有不均匀性和非稳态性.     

基于热化学再吸附变温原理的低品位热能升温储能特性

基于热化学再吸附变温原理,提出并实施了一种以低品位热能升温储能为目的的热力循环，并对其循环特性及储能供能升温性能进行了理论分析.在此基础上,采用吸附储能工质对MnCl2 NaBr NH3研究了热化学再吸附升温储能特性.结果表明：利用固 气可逆化学反应过程中热能与化学吸附势能的相互转化可实现热能的高效储存，采用热化学再吸附变温技术在实现热能储存的同时还可有效实现低品位热能的能量品位提升，从而可为低品位热能的高效储存及利用提供新的思路.当储能阶段输入温度为128 °C时，根据外界不同温级热能的需求，释能阶段输出温度提升至140 °C和144 °C时，对应的储热效率分别为0.21和0.11，对应的效率分别为0.25和0.13，且热化学升温幅度越大，储能效率越低.     

热化学就地生热促进稠油水热裂解实验研究

针对稠油就地水热裂解反应因地层温度有限而受影响的情况,开展了利用热化学就地生热提升地层温度促进稠油水热裂解反应的模拟实验。结果表明:向反应釜中注入5mL浓度为5mol/L的NaNO2/NH4Cl放热体系后,反应釜温度从200℃提升到了240℃以上,压力增加了近0.4MPa,反应后稠油降黏率增加了40%左右,饱和烃、芳香烃含量明显增加,胶质、沥青质含量明显降低,热化学生热提温可促进稠油水热裂解反应。分析认为现场热化学体系注入工艺可行、放热反应速度与热峰位置可控、对地层无伤害,热化学生热提温促进稠油就地水热裂解降黏具有可行性,具体应用时应深入分析热化学就地生热提温的影响因素并优化相关操作参数。     

太阳能热发电过程的多模型控制策略

太阳能热发电技术是将太阳能首先转化为热能,再利用热能发电的技术,是对太阳能的高品位利用。文中总结了太阳能热发电系统的结构和原理,分析了不同情况下太阳能热发电的运行模式和热发电系统中的控制难点问题,进而提出了多模型控制策略,并与传统的单内模控制策略进行仿真对比,验证了多模型控制策略对时变不确定对象有很好的控制效果。     

固定床反应器的径向和轴向参数分布

进行放热反应的工业固定床反应器,系统内的温度和组成不仅随床层轴向变化,而且随床层径向变化。对于这种反应器需使用二维模型进行模拟分析。强放热过程,例如乙烯氧化生产环氧乙烷,二维模型的模拟结果表明2.1厘米直径的反应管内径向温差可超过40℃,忽视这个因素就可能导致反应选择性变坏,催化剂使用时间缩短,甚至反应器操作失控。利用二维模型模拟获得的管中心温度对平均温度作图,即可由一维模型计算结果得到管中心最高温度的数据,从而提高了一维模型的使用价值。     

自然运行下乡村太阳能建筑热工参数对室内空气温度的影响

我国西北地区太阳能资源丰富,但传统乡村建筑的太阳能热利用效率并不理想。以宁夏中卫地区的气候特征和乡村建筑模型为例,采用调研测试与建筑热平衡分析相结合的方法,揭示了自然运行条件下乡村太阳能建筑的构造参数对冬季室内空气温度的影响规律。结果表明,建筑的南向窗墙面积比、外墙传热系数对冬季室内温度影响显著,而外窗的构造及热工参数影响较小。南向窗墙面积比由0.30增大至0.55时,采暖期室内平均温度可提高35.9%,最冷月室内平均温度可提高153.3%。南向窗墙面积比为0.5时,采用SI-3型夹芯保温构造墙体,自然运行条件下,采暖期平均室内温度可达10.2℃,1月份室内平均温度可达5.2℃。研究结果可为西北乡村太阳能采暖建筑构造优化及室内热环境改善提供理论参考。     

太阳能辅助火炕供暖系统热工性能

目的研究毛细管网型太阳能辅助火炕供暖系统的热工性能和效果.提出利用毛细管网型火炕的供暖模式,提高炕面的舒适性.方法利用数值模拟和实验测试两种手段分析两个对比房间的炕面温度和室内温度的变化趋势和规律.结果测试数据显示普通房间炕头、炕中、炕尾的平均温度分别为65.7℃、43.28℃、39.82℃,炕面温差大于20℃,而采用该系统的房间炕头、炕中、炕尾的平均温度分别为51.34℃、38.26℃、33.79℃,普通室内房间平均温度为12.2℃,太阳能辅热火炕房间室内平均温度为18.5℃,比普通房间室内平均温度高6.3℃.结论毛细管网末端热惯性小,运行时室内温度迅速升高,炕面的温度分布比普通火炕均匀,可依据主观意愿实时改善室内热环境,辅助火炕运行时有效地改善了农居室内及炕面的热舒适性.     

太阳能热驱动的吸附式冷热联供系统性能测试

由太阳能热驱动的吸附式冷热联供系统可以输出温度适宜的冷风和生活用水,且无需冷水回路和冷水驱动水泵,可满足小型化应用的需求.为了探究该系统的运行性能及其影响因素,对1种由2个吸附床、1个冷凝器和1个重力热管型蒸发器组成的硅胶-水吸附式冷风机进行了实验研究,确定了机组的动态运行特性.结果表明,机组能够有效利用62～85℃范围内的太阳能热水,系统的冷量为0.95～2.76 kW,制冷性能系数为0.24～0.46,综合性能系数为1.48～2.40,机组单个循环最佳制冷时间为750 s.当驱动热水、冷却水和冷风的进口平均温度分别为85.1℃、29.9℃和29.5℃时,冷风和冷却水的出口平均温度分别为22.4℃和40.1℃.实验结果为高效利用太阳能实现冷热联供提供参考依据.     

使用混合工质的新型电冷联产循环系统研究

利用氨－水混合物低沸点的特点，设计了以氨－水混合物为工质的电冷联产循环系统，该循环系统可以利用400－450K的低温热源，实现了发电与制冷联合生产，整个循环系统的热效率比利用同样温度热源常规热力发电的热效率高出7％左右，为低温太阳能，地热能，电厂废热的高效利用提供了一个新方法，通过对整个系统的数值模拟，进一步分析了该联产系统中汽轮机初压，背压，热源温度，吸收器工作温度等参数之间的关系，结果表明，汽轮机的初压增加及背压下降，会使系统的循环效率线性增加，而初温增加会使系统的循环效率先增加后逐渐下降。     

天然气CO2转化化学回热热力循环

提出了一种由天然气CO2转化化学回热动力循环和氨吸收制冷循环构成的新型O2/CO2热力循环系统.其中,采用天然气CO2转化化学回热回收较高温度的燃气透平排气热量,采用氨吸收制冷循环回收较低温度的排气热量,并利用制冷循环产生冷量作CO2循环压气机进气冷却.研究了该循环的热力学性能及其影响参数,考察了循环压比和进气冷却温度对系统循环的影响规律.新循环的系统模拟结果表明,基于1 kg/s的CH4进料流量及透平初温1 573.15 K条件,系统产功24.799 MW,发电效率达到49.6%,并可输出冷量0.609 MW.系统综合火用效率达到47.9%.同时,可回收2.246 kg/s的水,捕集2.743 kg/s液态形式的CO2,实现了循环系统的CO2和NOx准零排放.     

汤姆逊效应和附加热阻对热电模块性能的影响

针对热电模块运行过程中的影响因素,考虑汤姆逊效应和陶瓷板、金属导流片、接触表面等产生的附加热阻,建立了新的热电能量平衡方程,并据此研究了汤姆逊效应与附加热阻对热电模块的输出功率、热电转化效率及效率的影响规律.结果表明:在本文计算条件下,汤姆逊效应及附加热阻对热电模块性能的影响随着热电模块工作电流的增加而增大;同时,汤姆逊效应和附加热阻均使得热电模块的最大输出功率、最大热电转化效率对应的最佳工作电流减小,这一点在热电发电装置的设计时必须予以考虑.     

基于鲁棒控制的光伏并网系统中抽水蓄能参与电网调频控制策略

抽水蓄能作为技术发展较为成熟的储能型式,主要参与系统的调峰、调频、调相等运行。本文针对抽水蓄能电站参与含大规模光伏电力系统中的调频运行进行研究,同时兼顾了火力发电的经济性与系统偏差调节速率,建立以综合考虑最大限度发挥抽水蓄能电站调节能力以及快速实现区域控制偏差为目标函数,以库容上下限、机组出力上下限等为约束条件的决策模型。同时提出将鲁棒控制应用于抽水蓄能参与电网调频的应用控制中,建立了火电-抽蓄联合调节的发电控制系统模型。最后,以以IEEE39节点系统为例,通过matlab仿真验证了本文提出的模型的有效性及可行性。     

计及高比例可再生能源的配网系统储能多场景优化配置

为解决传统方法中可再生能源出力波动大、可再生能源和储能利用效率不高等问题,提出一种计及高比例可再生能源的配网系统储能多场景优化配置方法。通过在配网系统电源侧接入储能,定义配网系统储能配置场景,采用一阶低通滤波,结合波动率期望值确定方法,将低通滤波时间常数作为储能容量配置的关键参数,计算能源发电波动场景储能目标输出功率。采用上下限约束法,计算负荷储能释能场景储能目标输出功率。结合配网系统运行成本,构建储能多场景优化配置模型,求解储能最优功率和容量最优解,获得储能最优配置方案。实验结果表明,所提方法减少了风电出力和光伏出力的最大波动量、最大波动率,可再生能源出力更加平稳,减少了弃风率和弃光率,增加了储能出力,提高了可再生能源和储能利用效率。     

储能辅助电网参与调频的控制策略研究

目的 研究储能电站在风光发电情况下保持电力系统稳态的调节原理与方法,并在此基础上设计了一种虚拟同步发电机三级模型用有源支持控制方式辅助火电机组维持电网频率稳定的主动支撑控制策略。方法 利用储能电池快速响应的特性,建立储能系统,对储能换流器的控制进行改进,在传统的控制架构的基础上改进为在电压中加入虚拟阻抗的外环调节器和基于准PR控制器的电流内环控制,深入分析控制策略的原理和同步发电机的对应关系。结果 随着新能源渗透率越来越高,在储能电站并网参与频率调节的情况下,频率波动的次数变少。结论 控制方法可以给新能源发电系统带来一定的惯性和阻尼,从而增强了系统的稳定性,并且证明了储能电站参与电网调频的必要性和可实施性,为储能电站的分布和储能电池的容量配置提供了一定的实际的参考意义。     

可变速抽水蓄能发电技术的应用与进展

 可变速抽水蓄能可成为电网负荷频率控制、平衡可再生能源发电出力波动的有效手段。论文在介绍可变速抽水蓄能整体结构的基础上,重点介绍了交交方式和交直交方式变频励磁单元的拓扑和构成。说明了交交方式具有器件少、可靠性高、易于大容量化等优点,但存在频率只能整数倍减小、无法实现大范围连续调节、响应速度较慢等缺点。而交直交方式具有频率可大范围连续调节、响应速度较快等特点,其性价比呈快速上升趋势。分析了机组在发电方式和电动方式时运行的变速原理和调节过程。通过发电出力与转速的关系曲线说明通过转速控制实现最佳出力的过程。通过泵类负荷输入功率与转速的关系,描述了电动方式下调节转速对电网功率调节的作用。综合考虑能量平衡、波动负荷与可再生能源发电出力跟踪控制及电压稳定控制的需求,形成参考功率。在此基础上,采用d-q解耦方法实现可变速机组有功与无功功率的控制。最后,通过电网功率调节、电压波动控制及风电功率波动抑制示例,阐述了可变速机组对电网运行的控制作用。     

考虑储能装置容量安全差值的日前优化调度

为应对新能源出力的不确定性,提高储能装置在电力系统中应用的灵活性尤为重要.根据实际生产活动,提出了一种储能装置的初始时刻和最终时刻容量设置安全差值的优化方式.在此基础上构建火电、风电、光伏、抽水蓄能机组和蓄电池共同参与的日前优化调度模型.该模型以发电侧成本最低为目标,将水库和蓄电池的初始时刻和最终时刻容量设置一定的安全...     

液压能量调节型风力发电机组储能发电的恒频控制

为了消除风能波动性和间歇性对电网平稳运行的冲击影响,实现风轮捕获能量的储存与调节,将储能系统引入到液压型风力发电机组的泵控马达闭式液压系统中,利用AMESim软件建立了无风时独立依靠储能系统储存液压能驱动马达旋转的数学模型.针对这种新型液压风力机液压系统的组成和工作原理,提出了一种恒压差+恒转速的双闭环马达恒转速控制策略以保证储能发电时发电机始终工作在同步转速.对比分析了在恒压差单闭环与恒压差+恒转速双闭环控制作用下系统各变量的响应曲线和变化趋势.仿真结果表明所设计的双闭环马达恒转速控制策略可以使马达转速稳定在1 500 r/min,满足储能单独发电时对输出电能频率的要求.     

天然气制烯烃发电多联产系统的模拟与火用分析

以天然气为原料,构建全新天然气制烯烃发电多联产系统,实现制烃系统和联合循环发电系统的有机耦合.采用Aspen Plus模拟软件对该系统进行流程模拟,计算出各物流的(火用)值,并对各单元进行热力学分析.输入输出(火用)分析结果表明,当甲醇合成单元的未反应气全部循环时系统的(火用)效率最高,为53.5%.从系统的(火用)损失量来看,(火用)损主要发生在天然气制合成气和尾气发电单元,两者分别占系统总(火用)损的36.4%和42.1%.     

面向光伏消纳的光伏-废弃矿井抽蓄-蓄电池联合发电系统优化调度策略

 为提高光伏消纳能力,构建了一种含废弃矿井抽蓄-蓄电池混合储能的联合发电系统。针对联合发电系统,分别研究了光伏、废弃矿井抽蓄电站及蓄电池的数学模型,引入弃光成本,提出了以联合发电系统总运行成本最低和光伏消纳量最大为目标的优化调度模型,结合功率平衡约束、废弃矿井抽蓄电站运行约束、电池储能运行等约束,利用CPLEX优化工具实现调度模型最优解求取。通过算例,对系统在光伏-废弃矿井抽蓄、光伏-电池储能和光伏-废弃矿井抽蓄-电池储能3种不同调度方式下的光伏消纳效果进行对比,结果表明,本调度策略可以达到系统运行成本最优、降低弃光的效果。