咸水层储能与含水介质渗透性变化的实验研究

针对三维渗流砂箱实验系统,通过储热与储冷实验,结合咸水层储能模型以及胶体稳定性理论探索储能过程中导致含水介质空间结构以及渗透性能变化的主要原因。研究结果表明,储能过程中回灌溶液温度变化造成含水介质空间结构发生空间非均质性改变,最终导致渗透性能在相对短时间内发生变化。在回灌60℃咸水溶液工况下,砂箱相对渗透率下降到73%,流出溶液黏粒质量浓度最高达5.2g/L;回灌5℃咸水溶液工况下,相对渗透率只下降8%,流出液中没有黏粒物质出现。在储热与储冷实验中,引起黏粒物质重新分布的机制不同。     

咸水层储能回灌溶液盐度变化对含水介质渗透性能的影响

基于现场勘测结果,结合实验室现有条件,建立定流量供液一维砂柱渗流系统。通过对砂柱试验系统进行回灌溶液盐度突、渐变试验,结合双电层理论揭示咸水层储能过程中含水介质渗透性能以及空间结构变化的主要原因。研究结果表明,地下咸水层储能过程中,回灌溶液盐度发生变化造成含水介质粘粒产生释放、迁移与聚沉现象,最终导致渗透性能在相对短时间内发生变化。回灌溶液盐度变化幅度与递减梯度越大,粘粒释放量也越大,渗透系数变化幅度增大。在回灌100%去离子水突变试验中,流出溶液粘粒浓度最高达8.6 g/L,相对渗透系数下降53.8%;渐变试验中,流出溶液粘粒浓度最高只有3.7 g/L,相对渗透系数只下降28%。     

回灌溶液温度对咸水层渗透性能的影响

作为清洁环保的供暖和制冷方式,季节性含水层储能与热泵技术相耦合,具有很好的经济效益和环境效益。然而,当咸水储层作为储能介质时,由于回灌溶液盐度和温度的变化会导致咸水层中黏土颗粒的释放、运移和沉积,引起孔隙通道的堵塞,造成储层的渗透性能降低。通过室内一维砂柱实验,在不同回灌水头下采用不同温度的地下原水回灌时,对溶液在含有蒙脱石矿物成分的砂样中的渗透系数变化进行了实验测试,分析了回灌温度对含水层渗透性能的影响。结果显示:随着回灌温度升高,溶液在砂样内的渗透系数减小;回灌溶液温度越高,渗透系数下降程度越大,当回灌水头为0.10 m时,回灌溶液温度由5升高至80℃,渗透系数下降了14.0%;在回灌温度一定的情况下,回灌水头差越大,渗透系数下降的幅度越大,当回灌水头为0.20和0.48 m时,溶液在砂样中的渗透系数分别下降了16.0%和18.2%。通过定量地分析流体在储层内的渗透系数与回灌温度的变化规律,得到了不同回灌水头下,溶液渗透系数与回灌温度间的函数关系。     

地下咸水层水-热-盐耦合模型及其储能利用研究

基于地下水水热运移的基本原理,针对地下咸水层储能系统中地下水密度及粘滞性系数变化显著的特点,建立地下咸水层水-热-盐耦合储能模型。应用校正后的数学模型,对天津滨海某地下咸水层储能系统未来5 a的地下水动力场和温度场的变化进行了预测。结果表明:在地下咸水层水文地质条件不变的情况下,渗透系数随地下咸水层温度和浓度的增减而增减;在夏季储热期,地下水渗透流速随地下温度的上升呈逐渐上升趋势;在冬季储冷期,地下水渗透流速随地下水温度的下降呈逐渐下降趋势,从而影响地下咸水层温度场的变化,在第5年供冷期末,3#抽水井水温上升0.5℃,发生热突破现象。     

地下承压含水层水-热运移特性的模拟研究

依据地下水文地质的相关概念和渗流力学的理论基础,建立了地下含水层热量运移的数学模型.以微山地区一工程为背景,对1抽2灌井群的热量分布规律进行了求解,得出了井群的水流速度场、水头压力场以及温度场分布.经计算分析得出:①在抽灌状态下,水压的变化较温度场快,影响范围也较大.相对应的温度影响半径相对较小,变化速度较慢且不明显;②温度场的影响半径主要集中在井周围约30m范围内,其温度的变化梯度为0.17℃/m.而超出此范围的区域,影响的相应时间较长,幅度不大;③夏季抽灌温差采用:10℃大温差运行,有利于避免或减小热贯通现象,且可减少抽灌水量.     

热核聚变发电厂储能系统运行模式研究

 核聚变作为一种新型核能利用形式,其清洁绿色特性被视为人类未来的“终极能源”,也是我国在能源发展道路上的必经之路。在热核聚变发电厂中,中国聚变工程实验堆（CFETR）聚变反应堆具有一定周期性、脉冲式的输出特性,而汽轮发电机组的运行是稳定、连续的,因此核岛和常规岛之间需配有储能岛以进行储能缓冲;为实现其储能缓冲的功能,储能系统需选择合适的运行模式。  核岛与常规岛耦合运行或解耦运行,对应着储能系统不同的运行模式;文章基于CFETR核岛侧的功率输出特性,从系统配置、设备选型和运行控制等方面对储能系统运行模式的不同方案进行分析和对比。  研究结果表明,核岛与常规岛的解耦运行模式在常规岛发电效率、设备设计技术成熟性和机组运行控制上都更具优势,因此推荐热核聚变发电厂储能系统采用解耦运行模式。  储能系统解耦的运行模式方案大都采用成熟技术,可进行规模化的商业应用,因此可为实现热核聚变发电厂的商业化设计提供支撑。     

大规模储能系统控制模式研究

大规模储能系统是解决新能源并网和智能电网建设的有效途径和重要方案。文章首先介绍了储能系统的工作原理和组成,分析研究了储能系统的控制模式,包括波动平抑控制模式、调峰控制模式、调压调频控制模式、跟踪计划出力控制模式和孤岛运行控制模式,最后简要介绍了相关的支撑技术。     

基于多模式协调的飞轮储能系统故障穿越控制方法

飞轮储能是一种具有高动态响应性能的储能形式.在分析电网低电压和高电压故障下飞轮储能并网系统特性的基础上,文章提出适用于该系统的故障穿越控制策略.所提出的控制策略同时适用于电网对称故障和不对称故障,通过多模式协调控制网侧变流器和机侧变流器,可保障电网电压跌落和电网电压骤升期间飞轮储能并网系统能够持续不脱网工作,进而满足故...     

低温储能设备内部流动传热特性的数值研究

低温储能技术可以实现电力需求侧的调节管理,是促进可再生能源利用的新技术。采用计算流体力学(CFD)方法研究了用于实现低温储能的低温斜温层蓄冷罐的内部的流动传热特性。获得了斜温层厚度随时间的连续变化规律,分析了低温斜温层蓄冷罐内部的温度分布。结果表明,供冷时降低流量可有效减小斜温层厚度,且停止排出斜温层时的斜温层厚度越小效果越明显。“首次蓄冷形成斜温层-蓄冷结束时排出斜温层直至斜温层厚度为0.4m-停运一段时间-50%额定流量启动供冷0.5h后以额定流量完成正式供冷”的运行方案能够较为有效地减小供冷结束时的斜温层厚度。研究成果可为低温斜温层蓄冷罐的结构设计和操作运行提供参考指导。     

地下含水层储能的实验分析与模拟

以达西定律为理论基础，建立了模拟地下含水层储能真实环境的实验平台和模拟程序．通过实验数据和模拟程序的拟合，模拟真实环境的地下含水层温度分布和水流运移；以及回灌热水在实验台中流动和传热情况，发现回灌水对含水层的直接影响区域较小，含水层中水的横向流动和传热较为缓慢；含水层中垂向流动和热传递很小，各层间的相互影响作用较小。     

Optimization for operating modes based on simulation of seasonal underground thermal energy storage

A simulation was performed, which concerned the feasibility of seasonal underground thermal energy storage (UTES) in Tianjin, China. The investigated system consisted of 8 boreholes. In summer, residual solar thermal energy was emitted into the soil surrounding the borehole heat exchangers through which the stored energy was extracted in winter with a ground coupled heat pump (GCHP) to provide a proper heating temperature. A simulation study was performed to study the influence of system operation modes on thermal recovery based on the experimental data of a GCHP system, local meteorological conditions and soil properties in Tianjin. The results indicate a thermal recovery ratio of less than 67% and different temperature distributions under three modes. Finally, an operation mode was suggested based on both lower loss and better thermal recovery in the UTES. __________ Translated from Journal of North China Electric Power University, 2007, 34(2): 74–77 [译自: 华北电力大学学报]     

节能的地下含水层蓄热(冷)器

分析了地下含水层蓄热（冷）的特点，阐述了使用含水层蓄热（冷）的系统节能和环保的重要意义，介绍了一些欧洲应用实例。     

地下含水层储能模型的数学分析

随着能源危机以及现代城市空调的广泛应用,能源问题已经成为制约现代社会发展的重要问题。地下含水层储能为现代城市能源的短缺以及环境的保护提供了一个很好的解决途径,地下含水层储能不但可以节约有限的能源,也可以减少废气（如CO2、SO2）的排放,而且还可以避免城市热岛效应的发生,从而在很大程度上解决当今城市发展的能源与环境污染问题。介绍了地下水储能的基本原理、目前的应用情况以及含水层储能的初始条件、边界条件,在此基础上建立相关的数学模型,并对其进行了改进。     

深部地层储能技术与水源热泵联合应用工程实例

在详细阐述深部地层储能与水源热泵联合应用技术要点和设计方法的基础上，以天津市地矿珠宝公司改燃工程为实例，介绍了该工程运行系统的设计，并对系统冬季采暖运行实测数据进行了分析。结果表明：深部地层储能与水源热泵联合应用技术是一项与地质构造、水文地质条件、热(冷)负荷需求、室外温度变化、末端散热(冷)设备等多种因素相关的复杂系统。在地质条件和末端散热设备一定的前提下，室外温度是影响供暖系统运行状态参数变化的主要因素，随着室外温度的变化，系统运行参数也随之发生变化，系统运行时各参数之间相互变化规律可为今后相关的工程设计与应用提供有益的参考。     

地下含水层储能在空调领域的应用

能源危机和热岛效应成为制约城市发展的重要因素。提出利用地下含水层储能技术应对这些问题。首先阐述了含水层储能的基本原理,介绍了地下含水层储能的研究,并将其与传统供热（制冷）方式进行了对比。同时,介绍了含水层储能系统的分类及几种储能类型的优缺点。在上述基础上分析含水层储能的技术难点和在实际应用中遇到的问题,提出了相应的解决办法。最后分析了地下含水层储能技术在空调领域中使用的可行性。     

含水层储能技术的应用及储能条件的分析

能源问题已经成为制约现代社会发展的重要问题,地下含水层储能为现代城市能源的短缺以及环境的保护提供了一个很好的解决途径,同时可以减少废气(CO2、SO2等)的排放。介绍了地下水储能的基本原理、意义、在空调领域的应用及其实现的条件。     

地下含水层储能技术的应用条件及其关键科学问题

地下含水层储能已成为一项应用日益广泛的实用储能技术,可以很好的应用于大型空调项目。含水层储能系统能够跨季节利用夏季的热和冬季的冷,有效减少化石燃料的使用量进而减少对大气的污染。论述了含水层储能的基本概念、工作原理,分析了地下含水层储能技术的应用条件-水文地质条件、回灌水水质条件,进一步提出了利用地下含水层储能技术需要解决的关键问题,包括储能流体及热前沿的形状和位置、储能位置和含水层的选择、储能过程与环境的作用、储能系统的安全性、可靠性和经济性等。地下含水层储能技术具有节能和环保的重要意义,因而它具有广阔的应用前景。