楼宇型天然气分布式能源系统的典型案例分析

  目的  以各类建筑全年典型日冷、热、电负荷需求作为计算基础,得出分布式能源系统优化配置和运行策略。  方法  能源站配置了内燃机、烟气-热水型溴化锂机组、离心式电制冷（热泵）机组、地源热泵、天然气热水锅炉及水蓄冷（热）罐等多种节能节资装置,实现了能源的梯级利用,更好地匹配用户端负荷需求。  结果  研究结果表明,在技术、经济上具有一定的可行性。  结论  能源站合理配置机组可节省投资,环保节能。利用峰谷电价差,降低运行费用,提高系统效益。     

燃煤发电机组耦合余热利用技术研究进展

  目的  为实现燃煤发电机组进一步扩大其热电比的需求,结合原有机组特点耦合余热利用技术成为了有效方式之一。现有余热利用技术的适应特点以及调节能力具有较大差异。  方法  综合评述了几种余热回收利用方式,同时对比了其原理、优缺点,并通过介绍常用的评价指标进一步评述了当下余热回收技术的关注点。  结果  对于余热回收利用技术方式,目前主要有烟气余热回收,循环水余热回收,空气源余热回收,工业废气回收等方式。其温度区间分别为120～150 ℃、15～35 ℃、0～60 ℃、300 ℃以下。耦合余热利用技术的评价方法主要包括通过性能评价、经济性评价以及系统参数关联评价,其中以热耗、热效率等评价参数为主。  结论  文章给出了余热回收利用技术的发展方向及相关建议。耦合余热回收利用技术目前主要应用于热泵系统,在未来更高热电比需求下,采用冷端余热供热的低压缸改造技术将成为一大发展重点。     

电网企业数据中心能效测量与计算方法研究

  [目的]  在国内,电网企业数据中心的能耗正日益提高。为有效地计算出数据中心的整体能源效率状况,提出了一种可行的电网企业数据中心能效测量标准与计算方法。  [方法]  通过研究国内外数据中心能效的测评方法,针对电网企业数据中心多与办公楼公用部分基础设施的特点,提出了准确计算IT负载、优化机柜配电单元耗电量估算、优化冷却水系统耗电量估算等3种优化方法,给出了优化的能效测量计算方法。  [结果]  研究成果表明:应用该方法,可将非数据中心区域消耗的能源在计算中分离出来,比常规的计算方法更准确,更贴近于国际通用的数据中心能效定义,能更真实地反映电网企业数据中心的能效水平。  [结论]  所提方法简单有效,可为电网企业不同数据中心之间的能源效率比较和节能水平评估提供依据。     

推动二氧化碳热泵技术转化应用 促进数据中心从能源消费者向提供者转变

为解决数据中心制冷系统能耗不断提升、余热未被合理利用、含“氟”制冷剂大量使用等问题,本文突破数据中心自身的限制,研究提出结合区域规划,构建基于CO₂热泵技术的“数据中心+”能源利用方案,打造以数据中心余热为核心的区域冷热供应系统,充分利用数据中心余热为周边用户提供生活热水或供暖服务,促进数据中心从能源消费者向提供者转变。计算表明,研究所提出的方案具有显著的经济效益和节能降碳效果。     

燃气-超临界CO2联合循环发电系统

  [目的]  燃气轮机排气温度高,可增加底循环,利用排气的余热发电,从而提高燃料总的能量利用率。鉴于超临界CO₂循环热效率高,并且具有系统简单、结构紧凑、运行灵活等潜在优势,可与燃气轮机组成新型的燃气-超临界CO₂联合循环。  [方法]  为了充分利用燃气轮机排气余热,提出在简单回热超临界CO₂循环的基础上,再嵌套一个简单回热循环的布置方式,并以PG9351(FA)型燃气轮机为例,对其热效率进行了计算分析。同时,在系统中增加余热利用装置,可将剩余热量用于供热、转换为冷量或发电。  [结果]  结果表明:对于选定的燃气轮机,超临界CO₂循环最高温度可达约600 ℃,循环发电效率约32%,获得余热温度为170 ℃以上,余热热量占燃气轮机排气热量9%,联合循环发电效率约54%。  [结论]  燃气-超临界CO₂联合循环发电系统具有较高的热效率,并且保留部分较高品位的余热,可进一步用于电厂运行。     

面向数据中心的储能系统应用研究

  目的  在新基建的背景下,数据中心得到迅猛的发展,数据中心作为高密度负荷,如何最大限度采用清洁能源并降低运行能耗,得到越来越多的关注。  方法  梳理了当前储能系统主流电池技术参数及数据中心供电需求。  结果  通过电池参数分析,给出了适用于数据中心储能系统的电池选型建议,随后提出了面向数据中心储能系统的应用模式以及满足快速切换功能的储能系统拓扑结构。  结论  通过典型工程案例验证了本技术方案的有效性。     

余热复合式燃气机空调数值计算及性能研究

建立了燃气机热泵空调系统模型,包括燃气发动机、压缩机、换热器、空调系统和建筑负荷模型。通过对模型的求解及结果分析,得到了燃气机热泵空调的性能。结果显示夏季燃气机热泵系统的二次换热器能够替代常规电力空调的电再热器实现空调风再热。冬季二次换热器能够实现系统余热直接向室内供暖,室外温度不太低时可以充分利用发动机余热实现房间供暖。室外温度较低时,可以实现发动机余热和热泵系统联合供暖,节能效果明显。在夏季系统的最大一次能源利用率能达到1.6以上,冬季最高能达到1.8以上。系统具有良好的能源利用效率。     

集成小型堆和可再生能源的超临界CO2循环发电系统

  [目的]  小型模块化压水堆(小型堆)核电站由于温度参数低,其发电效率不到30%,为了提高小型堆的核能利用效率,可将小型堆与可再生能源组合,并以先进的超临界CO₂循环作为热能转换为电能的装置。  [方法]  基于简单回热模式的超临界CO₂循环,并在此基础上增加一次间冷和一次再热,将小型堆与太阳能、生物质能热源集成为新型混合发电系统,对其发电效率进行了分析。  [结果]  结果表明:对于高压透平入口温度390 ℃的系统,发电效率34.13%,对于高压透平入口温度550 ℃的系统,发电效率41.22%。此外,对系统的安全性分析表明:CO₂本身是具备核安全属性的工质,并且超临界CO₂循环还可以作为反应堆的非能动余热排出系统,确保在严重事故工况下,反应堆持续排出衰变热。  [结论]  集成小型堆和可再生能源的超临界CO₂循环发电系统具备良好的发电效率和核安全性。     

亚临界热电联产机组耦合吸收式热泵系统热经济性及环境效益分析

为了减少北方供暖能耗、提高热电厂余热利用效率,构建了亚临界热电联产机组耦合吸收式热泵系统,并实测其性能,详细对比分析亚临界机组在耦合和切除热泵两种运行工况下的经济性。试验表明：热泵机组性能系数（Coefficient of Performance, COP）为1.74,且热泵机组的制热量和回收热量随着循环水温度和驱动蒸汽压力的增大而增加;对于2台330 MW汽轮机组,热泵机组的投入可以增加供热面积166.03万m²;每年节约循环水量47.75万t,煤炭4.03万t,经济效益良好;CO₂、SO₂和NO_x排放量分别减少10.47万t、966 t和281.75 t,节能减排效果显著。     

日间供暖太阳能热泵系统负荷分析及面积优化

以青岛市某公司办公楼太阳能热泵系统为研究对象,通过TRNBuild建立建筑模型,仿真分析同一建筑全天供暖与日间供暖热负荷分布特点,针对建筑日间供暖需求建立太阳能-空气源热泵仿真供热系统,利用TRNSYS软件进行供热季仿真模拟,计算日间供暖集热器最佳设计面积。仿真结果表明：相较于全天供暖,建筑日间供暖热负荷波动更为剧烈,最大峰值约为全天供暖的2倍,针对日间供暖设计的太阳能热泵系统在集热器面积为417 m²时运行经济性最佳,系统COP可达4.1,对应太阳能贡献率为24.7%,供暖季相较于传统空气源热泵可节约电能9 091 kW·h。     

数据中心天然气分布式能源冷电联供技术方案与经济性分析

  [目的]  为了提高数据中心供电可靠性及降低运行能耗,提出了一种市电＋天然气分布式能源系统的综合解决方案,并对该解决方案技术可行性和经济性进行分析,给出方案选择的依据。  [方法]  验证方案的可行性,对某数据中心能耗及分布式能源系统进行案例分析。  [结果]  分析表明:与常规数据中心相比,配套天然气分布式能源系统的数据中心在降低能耗方面具有一定的优势;天然气价、冷价、电价搭配合理的情况下,具有一定的经济性。  [结论]  所提出的技术方案和经济性分析是正确并有效的,可以为天然气分布式能源项目投资决策提供指导。     

Evaluation and optimization of water source heat pump for district heating: A case study in steel plant

Using high-temperature heat pump technology to recover waste heat of circulating cooling water in a steel plant for central heating system not can only reduce the temperature of circulating cooling water to meet the needs of smelting process but also can save energy and protect environment as well as bring great economic benefits to steel plant that can sell heat to the heat users. The energy consumption equation of heat pump central heating system was established based on the energy consumption of heat pump, energy consumption of water pump, and heat loss. The optimal inlet water temperature, inlet flow rate, and the number of operating heat pump modules at different outdoor temperatures were calculated by genetic algorithm. The superiority and operating control strategy of heat pump central heating system were discussed. The results show that with the increase of outdoor temperature, the optimal inlet flow rate and the number of operating heat pump module decrease. However, the inlet water temperature almost does not change. It is more suitable for the heat pump central heating system to change the inlet flow and the number of operating heat pump modules. The operating control strategy equation was established by linear fitting, which provides guidance for the engineering application of heat pump central heating system.     

能耗指标与数据中心的关系研究

  目的  目前我国数据中心行业所面临的首要问题是节能评估,即“能评”问题。近年来,数据中心行业由于“能评”问题,造成大量的投资浪费,同时严重制约了我国数据中心行业的发展,进而影响我国“新基建”中的大数据中心、人工智能、工业互联网等领域的发展。  方法  结合数据中心行业的特点,通过对节能评估制度,即“能评”制度（固定资产投资项目节能评估制度）系统地、全面地分析,提炼出该制度在数据中心行业中落地的关键因素。  结果  系统地阐述了这些关键因素,即能耗指标的由来、标准煤的定义、电网电力折算标准煤系数、电力当量值与等价值的含义与区别、数据中心行业分类的变迁、数据中心工业增加值的计算方法以及电网电力碳排放的计算方法。从宏观的角度,系统地诠释能耗指标与数据中心之间的关系。  结论  对于数据中心行业参与方,通过了解这些关键因素以及因素之间的关系,有助于理解我国现有及未来制定的“数据中心”相关政策,对于推动数据中心行业的发展、进而推动“新基建”的发展,具有重要的战略指导意义。     

利用岩土储能冷热分区增强换热性能的研究

  目的  岩土储能（BTES: Borehole Thermal Energy Storage）指利用地下土壤、岩石和水的热容量进行储能的钻孔闭式循环系统,主要特点是采用冷热分区布置,以智能化控制手段结合国内地质进行创新型的开发利用。为了研究利用冷热分区提高地埋管换热效果的可行性,以多孔介质传热理论、能量守恒、有限长非移动线热源模型为基础,建立了单U型地埋管换热器井孔内、外数学模型,通过数值模拟的方法分析和验证了可行性。  方法  基于常见的土壤冷热堆积现象,通过改变管内介质流过两个划分区域的顺序,变被动防控冷热堆积为主动调配储能以跨季节利用,使两个划分区域内主动产生冷、热堆积储能,定义为“冷区”和“热区”。  结果  经过数值模拟分析,发生热堆积现象的“热区”在供暖期的换热量逐年递增,就最高换热量来说,第二年比第一年提高319 W,第三年比第二年提高308 W;出现冷堆积现象的“冷区”在制冷期的换热量逐年递增,就最高换热量来说,第二年比第一年提高209 W,第三年比第二年提高198 W。  结论  以上结果说明此方法可以增强地埋换热器的换热效果。在供暖期和制冷期交替使用两个区域既有效解决土壤源热泵系统冷热不平衡造成的能效衰减,又可以在减少打孔场地的情况下提高系统换热效果。     

预制舱式磷酸铁锂电池储能电站能耗计算研究

  目的  基于站内能量损耗来源和设备属性详细分类,提出了预制舱式磷酸铁锂电池储能电站能耗计算方法。  方法  从储能电站的角度论述了预制舱式磷酸铁锂电池储能电站能耗计算中需考虑的主要因素,进而将储能电站的能耗分为2个部分,即储能系统自身的损耗和辅助设备运行的损耗,并分别给出了每部分能耗的计算方法及效率值的选取方法。  结果  通过实际算例,分析了配置规模为2 MW/2 MWh的储能电池预制舱在典型运行方式下的全天运行能耗,并与现场试验结果进行了对比,从储能电池产热和空调传导热能的角度分析了现场试验结果和理论分析的差别,对储能电站的能耗统计提出了建议。  结论  研究提出的能耗计算方法较全面地论述了影响预制舱式磷酸铁锂电池储能电站能耗指标的主要因素,依据设备属性详细分类给出了主要设备的能耗计算方法,具有较好的工程参考价值。     

液化空气储能基本循环的热力学分析

  目的  以新能源为主体的新型电力系统对储能的需求不断增加,液化空气储能是一种新兴的长时间、大容量物理储能方法,具有广泛的应用前景。文章旨在探究液化空气储能的热力学原理以及关键参数对储能效率的影响规律。  方法  建立了液化空气储能三种基本循环:分离式循环、冷能回收循环、冷能热能回收循环的热力学模型,分析了冷能回收、热能回收、高压压力、释能压力等关键参数对液化率和循环效率的影响。  结果  结果表明液化率与循环效率正相关。分离式循环的液化率与循环效率极低,冷能回收循环由于利用了液空复温过程中的冷量可以显著提升液化率与循环效率,冷能热能回收循环在此基础上利用了压缩热而进一步提升液化率与循环效率。液化率与循环效率随冷能回收量的增加而升高、随高压压力的升高而升高、随释能压力的升高而下降。  结论  冷能热能回收循环是液化空气储能的优选方案。高效蓄冷将对提升循环效率发挥重要作用。在液空复温过程中利用工业余热、废热有助于进一步提升循环效率。