高温熔融盐斜温层单罐蓄热的热过程特性

以斜温层蓄热单罐设计理念为基础,采用硝酸熔融盐作为传热蓄热介质,锆质蓄热球与泡沫碳化硅陶瓷2种代表性的多孔介质填料作为固体蓄热体,构建了多尺度结构斜温层混合蓄热方法及系统,实验研究了多尺度结构中熔融盐的流动与蓄热特性。研究结果表明,由于斜温层的存在,系统理论蓄热效率小于80%;相对于熔融盐单相流体蓄热,采用锆质蓄热球与泡沫碳化硅的斜温层混合蓄热方式会导致系统的有效蓄热容量有所降低,但多孔介质填料的加入有利于保持熔融盐流体为理想的重力流或活塞流,并部分替代价格较高的熔融盐,需要结合蓄热容量以及经济性进行最优化设计。     

单罐熔融盐蓄热装置蓄热特性数值模拟

针对单罐熔融盐蓄热装置的斜温层厚度增加导致蓄热效率降低的问题,采用Fluent仿真软件,对蓄热流体在不同进口流速、进口温度、多孔介质的比热和导热系数下的斜温层厚度进行数值模拟。模拟仿真结果表明:增大进口流速会增大斜温层厚度,而增大进口温度会略微降低斜温层厚度;添加多孔介质可以降低斜温层的厚度,并且多孔介质材料的比热越大、导热系数越小,蓄热效率降低效果越明显;在进口温度700 K、进口速度0.01 m/s时,添加比热为2 000 J/(kg·K)、导热系数为1 W/(m·K)的多孔介质材料,可以使斜温层厚度由32.5 cm降至22.5 cm;同样情况下,比热为1 600 J/(kg·K)、导热系数为10 W/(m·K)的多孔介质材料只能使斜温层厚度降至29.5 cm。因此,选用进口速度较小、进口温度较大的蓄热流体或者选用比热较大、导热系数较小的多孔介质材料更有利于减小斜温层厚度并提高蓄热效率。     

斜温层单体蓄热罐性能改进的模拟研究

以配置水平双侧开孔布水器的圆柱形斜温层单体蓄热水罐为对象,建立了不同工况组分析模型,开展流体仿真模拟;利用斜温层厚度和无量纲?损等性能参数对仿真结果进行分析。研究蓄热罐内布水器开孔个数及开孔直径、布水器直径、罐体高径比等结构参数对蓄热罐放热性能的影响。结果表明:在流量一定时,开孔个数越多,开孔直径越大,斜温层越薄,斜温层厚度与孔口流速有一定的耦合关系;布水器外侧开孔到管壁距离应约小于布水器的半径;瘦高型蓄热罐比矮胖型的放热性能强,且斜温层在靠近上布水器附近时,扰动会加强。研究结果可为热电联产机组应用大型蓄热水罐,开展供热灵活性调峰改造提供工程指导。     

跨季节斜温层储罐蓄热太阳能供暖系统配置研究

跨季节蓄热太阳能供暖可以实现可再生能源的跨季调度和清洁供暖,是促进能源结构转型的新技术。跨季节供暖的大范围应用对储热装置的储热能力的要求更为严格,引入斜温层储热罐作为储热装置能够满足储热容量要求。针对太原集中供暖困难的某收费站,提出了跨季节斜温层储热罐蓄热太阳能供暖系统,进行了储热有效容积和太阳能集热面积的研究,对比了采用60℃、70℃、80℃与90℃热水温度方案的关键设备参数,结果显示热水温度为90℃时储罐体积最小,太阳能集热镜场面积变化较小,研究结果可用于跨季节蓄热太阳能供暖系统的分析与选型。     

斜温层单罐储热同时蓄放热过程动态特性模拟

面向储热技术在热电联产机组供热期调峰中的应用,设计单罐斜温层水储热实验系统。结合实验结果,建立可模拟同时蓄、放热过程的单罐斜温层储热物理数学模型。在单次蓄热的条件下,对数值分析结果的可靠性进行实验验证。分别针对放热、散热及连续同时蓄、放热工况,对单罐斜温层的储热性能开展数值模拟研究。结果表明,当放热温度截止因子相同时,高蓄放热温度的放热效率稍高于低蓄放热温度的放热效率;以斜温层不同位置作为初状态散热,斜温层的相对增长率和增长速率受斜温层初始厚度和位置影响;结合用于热电联产机组调峰的蓄热系统实际应用,获得同时蓄、放热时罐内温度分布,发现连续蓄放热中,随着循环次数的增加,蓄放热结束后斜温层的厚度不断增长,蓄热罐的有效利用率不断降低。研究结果对斜温层单罐储热在实际热电联产中的应用具有指导意义。     

热电厂储热罐系统建模与斜温层厚度的数值模拟研究

目前给热电供热机组配置热水储热罐可实现"热电解耦",提高机组调峰能力,而斜温层厚度是评价热水储热罐储热效率的一个重要指标。为此,以常压热水储热罐储热过程为例,通过建模与数值模拟研究了入口混合因子对储热罐斜温层厚度的影响。     

传热介质参数对相变胶囊储热罐蓄热性能与力学性能的影响分析

基于流固耦合方法,探究了不同传热介质（HTF）参数对填充球形相变材料（PCM）胶囊的单罐储热（TES）系统蓄热性能和力学性能的影响。结果表明：随着HTF进口流速从0.0007m/s增大到0.0009m/s,TES罐的蓄热总量没有显著变化,但其平均蓄热功率从5.33MW增大至6.79MW,且钢壁的最大机械应力减小;随着初始冷HTF温度从610K降至530 K,TES罐的蓄热总量增大,平均蓄热功率从5.29 MW增至6.81 MW,但钢壁最大机械应力也增加;当初始热HTF温度从730 K上升到810 K,TES罐的蓄热总量显著提高,且平均蓄热功率由3.81 MW增大到7.97 MW,但钢壁的最大机械应力也增至159.6 MPa。因此,为了优化PCM胶囊TES罐的蓄热性能,除了适当提高HTF进口流速外,应在保证TES罐钢壁结构安全的条件下,适当降低初始冷HTF温度或提高初始热HTF温度。     

NF型搪瓷蓄热元件的传热与流动特性实验

回转式空气预热器(空预器)的传热与流动特性和所用蓄热元件的类型密切相关。搭建了回转式空预器蓄热元件传热与流动特性实验台,并通过周期性的风门切换,使得冷、热风交替冲刷蓄热元件,模拟回转式空预器的非稳态换热过程。通过实验研究 NF 型搪瓷蓄热元件不同雷诺数下的努塞尔数、压降以及阻力系数的变化规律,得出其传热和流动特性的拟合公式。     

计及电转气热回收的综合能源系统蓄热罐容量规划与运行策略

针对电转气的强放热反应特性未得到充分重视和仅配置储热来增大风电消纳空间的方法存在局限的现状,在分析和考虑电转气热回收价值的基础上,建立兼顾规划经济性和弃风率的综合能源系统蓄热罐容量多目标优化模型,并使用法线边界交叉(NBI)法提供可行的求解Pareto前沿的方案。通过对比在不同电转气运行成本与不同放热效率情形下的系统规划与运行策略,分析接入电转气且考虑其热回收对配置储热的综合能源系统规划与运行的影响。基于典型算例研究,结果表明在电转气与储热装置的协同消纳弃风方式下,随着电转气放热效率提高与运行成本降低,电转气的弃风消纳能力将提高,其供热、气效益将提高,系统运行成本将降低,同时储热装置供热任务得以减轻,进而影响储热装置的规划策略。     

太阳能热气流透平发电系统流动与传热特性分析

建立了包含蓄热层和透平的太阳能热气流发电系统的流动与传热数学模型,分析了太阳辐射和透平压降对系统透平发电输出功率以及系统各部件能量损失的影响.对MW级太阳能热气流发电系统进行的二维稳态数值模拟计算结果表明:太阳辐射和透平压降对系统输出功率以及系统出口参数的影响均非常显著;当太阳辐射高于400 W/m2、透平压降高于300 Pa时,系统输出功率可达1 MW以上;大流量的流体流出烟囱是造成系统能量损失的主要因素,集热棚顶棚也会引起较高的能量损失.     

蓄热对超临界空气储能系统性能的影响

超临界空气储能系统是一种新型的储能系统,蓄热技术是提高系统效率的关键技术之一。该文建立了超临界空气储能系统在储能过程、存储过程和释能过程中的热力学模型,重点分析了蓄热对超临界系统性能的影响规律。分析结果表明,在储能过程中,储能效率随着蓄热水流量的上升而下降;在存储过程中,存储效率随存储时间的增加不断降低;在释能过程中,释能效率随蓄热水流量的上升呈现先上升后逐渐下降的趋势。系统效率随着蓄热水流量的增加先升高后降低,当蓄热水无量纲流量为0.75时,系统效率最高,为68.3%。     

考虑储能系统的直流配电网综合负载特性优化

直流综合负载接入到直流配电网中必定会影响系统的稳定性,为减轻负载对直流系统的影响,本文提出一种利用储能系统（energy storage system,ESS）对直流配电网中的综合负载进行优化的方法。首先,根据综合负载特性,研究负载和ESS之间的功率协调关系以改善负载特性。其次,在改善负载特性的同时,以ESS投资成本最小为目标对ESS进行优化配置。最后,进行算例分析,结果表明：本文提出的方法可有效改善负载特性,使得直流电压波动得到减少、直流配电网运行稳定性得到明显提高。     

蓄能技术新概念--制冷/制热潜能储存技术

通过对已采用或正在研究的蓄能技术进行评述，提出了一种崭新的蓄能技术概念，就是不直接将电能转换成冷或热能，而是先将各种能量（电能，热能或其它能量）转换成制冷／制热潜能－工作介质的化学势能，然后进行储存，当用户需要冷或热量时，可通过热冷或热泵运行方式将储存的潜能转换成冷或热能，此蓄能技术有其独特的优点：（1）工作介质均为自然物质，对环境友好；（2）潜能可在常温下长久储存；（3）工作介质蓄能密度非常高；（4）蓄能系统设备简单，投资低廉；（5）适合各种能源转换；（6）工作温度范围非常大；（7）储存的潜能既可以转换成冷能，又可转换成热能，或同时转换成冷；热能；（8）与潜能储存系统相关的技术比较成熟；（9）易于将普通空调，制冷改造成蓄能空调，制冷系统，因此，制冷／制热潜能储存技术有良好的发展前景。     

塔式太阳能热发电中熔盐储能材料的筛选

熔盐作为太阳能热发电的储热材料优势明显。随着太阳能热发电电站系统,尤其是塔式电站系统的优势越发显现,对于熔盐工作温度的提升也越来越受到重视。目前在现有电站中主要应用的是硝酸盐,然而硝酸盐的工作温度极限愈发不能满足集热器工作温度升高的需求。介绍了太阳能热发电技术的概念与三种现有形式,并通过对常用熔盐的分析,简要阐述了塔式太阳能热发电系统中熔盐储能材料的筛选方法,以及实验中应注意的事项,并基于现有研究成果以及已实际应用的熔盐的论述与分析,可以认为塔式光热电站的潜力仍然十分巨大,且熔盐的优化仍然有很大空间。     

考虑电池寿命损耗的园区综合能源电/热混合储能优化配置

针对园区综合能源系统(PIES)储能容量优化配置问题,为提升PIES规划-运行经济性,提出了考虑电池寿命损耗的PIES电/热混合储能优化配置方法.首先,构建了适用于PIES规划问题的电池寿命损耗模型,用于量化评估电池寿命损耗;进而,在考虑PIES多能互补特性基础上,引入电池置换成本体现电池寿命损耗的长期影响,以电/热混...     

计及电/热柔性负荷的区域综合能源系统储能优化配置

柔性负荷调度是优化负荷曲线、减少设备容量、促进可再生能源消纳的重要手段。考虑热网的传输延时性以及用户对温度感知的模糊性,建立了热力柔性负荷模型。同时考虑可平移负荷、可转移负荷、可削减负荷3类电力柔性负荷,以包含投资、运行、补偿成本的系统总成本最低为目标函数,建立区域综合能源系统储电、储热设备优化配置模型,并采用LINGO商业软件进行仿真分析,得到各个设备的最佳出力以及储能设备的最优容量。算例结果表明,相比于未考虑电/热柔性负荷的场景,电/热柔性负荷的参与能够优化电/热负荷曲线,减少储能设备的容量,增强区域综合能源系统的灵活调节能力,降低能耗以及储能设备的投资费用,使系统的经济性达到最优。     

含大规模储热的光热电站—风电联合系统多日自调度方法

含储热的光热电站具有良好的可调度性,其可调度能力与实时光照功率和储热装置内存储的能量有关。当光热电站与风电组成联合系统发电时,光热电站可以削减风电的不确定性,但由于风、光功率情况在不同调度日间具有波动性,因此联合系统需要的光热电站的可调度能力和光热电站的实际可调度能力每天均不相同。文中建立了基于场景方法的光热电站与风电联合系统的多日随机调度模型。该模型充分考虑多日风、光功率预测的不确定性,进行联合系统日前自调度。最后,通过算例分析,讨论了不同预测时间尺度、储能参数取值对自调度结果的影响。     

大规模电力储能技术的特性与比较

介绍储能技术分类及其在电力系统中的应用,对抽水蓄能、压缩空气、飞轮、超导、超级电容器、二次电池、液流电池和钠硫电池储能技术的特性进行了分析和比较,阐述了各种储能技术的适用领域。     

微网中的储能设备及飞轮储能特性的研究

分析了在微网中的储能设备,重点研究了飞轮储能设备的特性,并在电力系统仿真软件DIgSILENT/Power Factory中进行了仿真,验证了其正确性 。