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。     

可用于建筑节能的相变储热材料

按照储热方式的不同,储热技术可以分为显热储热、潜热储热和化学反应储热3类。其中,潜热储热是利用相变材料的相变潜热来储热,储热密度大,储热装置简单、体积小,而且储热过程中储热材料近似恒温,可以较容易地实现室温     

圆形和椭圆形孔道固体蓄热装置蓄放热特性模拟

为了研究固体蓄热装置的蓄放热特性,以综合性能较好的MgO固体作为蓄热体,在其中分别开设不同孔数的圆形或椭圆形孔道,将空气作为热能转换与传输介质,分析了蓄热体中放热孔形和孔数对其蓄放热特性的影响,并进行了蓄热体的蓄热时间和放热换热量等参数的数值计算与对比分析。结果表明:采用椭圆形孔道且按长轴与蓄热流方向相同布置时更有利于快速蓄热;随着气流的深入,孔数越多,相同位置下的气流速度、温度的变化越大,初始时的放热量越多,达到相同放热流量的时间越短;孔形对放热的影响不大。研究结果可为蓄热体放热孔形的优化选择及合理布置提供依据,为其实际应用提供参考。     

太阳能热气流发电系统非稳态数值模拟

对太阳能热气流发电系统及蓄热层中的传热与流动特性进行了数值模拟.建立了集热棚、烟囱以及蓄热层内部的传热流动数学模型,分析了太阳辐射对蓄热层蓄热性能的影响.计算结果表明:土壤具有热惯性和较强的蓄热作用;蓄热层表面平均温度和烟囱出口平均温度随时间有一个较大的波动,且蓄热层表面平均温度的波动幅度更显著;蓄热介质的平均温度及系统散热量随时间波动,采用双层玻璃或薄膜材料可减小集热棚顶棚能量损失.     

太阳能供热系统储热水箱散热机理分析研究

为实施太阳能供热系统改造，将其储热水箱放置于地下土壤中，以便提高保温效果和在冬夏秋季的运行稳定性，从而解决太阳能供热工程的重要技术难题冬夏热量平衡问题。运用模拟计算方法对其在不同情况下的散热效果进行了计算和对比分析，以储热水箱的内外散热温差为衡量标准时，发现不同季节、不同材料及不同性能对水箱的散热都是有影响的，而土壤的湿度对散热的影响程度不大，一般情况下可以忽略不计。这些计算和分析结果，为储热水箱的工程方案设计和运行维护提供了参考。     

高温熔盐储能提高二次再热机组灵活性研究

针对某660MW超超临界二次再热机组,提出通过一次和二次高再冷段抽汽高温熔盐储能和高温熔盐换热器替代高压加热器的放热来提高二次再热机组运行灵活性方案。论文模拟仿真了高温熔盐储能系统在100%THA工况储热和放热过程对二次再热机组锅炉和汽轮机负荷响应特性,以及系统的热力性能变化。研究结果表明,储热过程能够提高的最大调峰量为6.82%Pe,负荷相应时间缩短600s;放热过程最大调峰量为1.82%Pe,负荷相应时间缩短1800s,能够有效改善二次再热机组响应速度。在储热和释热过程中,100%THA过程中,蓄热过程中的爬坡率为6.82%Pe,而在热释放过程中的爬坡率为1.82%Pe,分别显著提高了机组负荷爬坡率。研究结果表明,高温熔盐蓄热系统可以提高二次再热机组对电网负荷相应速率。     

新型地下跨季节复合储热系统热量损失机理研究

可再生能源受天气、地域、季节限制,具有间歇性和不稳定性等属性,从而导致供需不匹配。跨季节储热是解决上述问题的有效方法。然而,传统地下跨季节储热具有储热方式单一、热量损失大等缺点。该文将水箱储热(hot water energystorage,HWES)和地埋管储热(boreholethermal energy storage,BTES)方式相结合,建立跨季节复合储热系统,研究该复合储热系统的储释热温度和储释热量变化规律,揭示系统热量损失机理。结果表明:复合储热模式的储热量和释热量均大于水箱储热模式和地埋管储热模式,其储热量随着运行年限的增长而逐渐降低,释热量则随着运行年限的增长而逐渐增加;对比3种不同储热模式的土壤平均温度,得出地埋管储热模式最高,水箱储热模式最低,复合储热模式居于两者中间;此外,研究发现,复合储热模式的热量损失主要来自上边界,系统运行至第五年上边界的热量损失占比高达42.2%,因此需要对复合储热模式上边界进行有效保温,降低热量损失,提高复合储热系统效率。     

槽式太阳能热发电站系统配置的经济性分析

基于槽式太阳能热发电技术特点,综述带熔融盐储热系统的槽式太阳能热发电技术系统流程,提出太阳倍数及储热时间是影响槽式太阳能热发电站经济性的关键因素。提出槽式太阳能热发电项目供电量与太阳倍数(SM)和储热时间的关系,并给出项目年利用小时数与太阳倍数的简化计算公式。依托内蒙古鄂尔多斯地区太阳能资源条件,以50 MW装机规模为基础,分析了项目供电量随太阳倍数、储热时间的变化关系,并依据此计算了50 MW项目投资水平及项目电价水平随太阳倍数及储热时间的变化趋势,为工程设计中技术经济优化奠定基础。     

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。     

太阳能燃气轮机发电技术综述

在目前能源资源日趋紧张、环境压力逐渐增加的情况下,发挥可再生清洁能源的优势,发展新型发电技术尤为重要。本文介绍了太阳能燃气轮机发电系统的工作过程、项目试验以及关键技术的研究现状,对集热、储热、回热和控制策略等关键技术进行了总结。针对关键技术指出:管式和容积式吸热器可将空气加热至600~1 000℃高温,且布置在透平机入口前技术优势更为明显;显热储热材料加热后温度可升至1 000℃以上,化学储热材料储放热温度稳定且储热密度高,可达0.5~1.0 k W·h/kg;回热器以主表面式和板翅式为主,以提高能源利用效率;控制策略需要协同系统各部件,其优化方案仍需进一步研究。     

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。     

新型平板热管相变蓄热器蓄放热性能分析

采用石蜡作为蓄热换热介质,将新型平板热管作为换热元件以强化换热,并在平板热管两侧平面添加纵向翅片,设计了一套热管式相变储热换热器实验装置,对相变蓄热换热器的蓄、放热特性进行了实验研究。测定了石蜡的温度分布随时间变化的规律;改变充、放热流体工况,分析了不同流量和流体温度对蓄放热过程的影响。通过分析发现,新型平板微热管阵列在相变蓄热器的蓄放热过程很好地发挥了强化传热元件的作用,蓄热过程中,传热流体温度越高,相变材料的熔化速率也越大;放热过程中,相同的流体温度下,随着流体流速的增大,蓄热器的放热速率逐渐增加。实验结果表明,新型平板热管蓄热器蓄放热效果良好。     

基于ANSYS的小型双罐储热系统模拟研究

为了推广储热系统在小型太阳能热电站的应用,针对双罐储热系统进行设计、建模,利用ANSYS软件模拟分析,结果表明:熔盐罐内温主体温度随时间变化不明显,边沿与底部温降较大;侧壁保温层比顶部保温层对保温性能的贡献更大;热损失随储热温度的提高而增大,且增幅递减;高径比对热损失影响不大。     

风电-抽凝机组耦合系统供暖方案研究

为优选风电-抽凝机组耦合系统供暖方案,以350 MW抽凝机组为例,通过利用Ebsilon软件构建抽凝机组仿真模型获得了主蒸汽消耗量与电热负荷关系,分别计算了增设储热罐、增设蓄热电锅炉、增设电热泵和储热罐耦合装置、增设吸收式热泵4种供暖方案和原抽汽供暖方案下消纳风电容量、主蒸汽消耗量及热负荷扩大比例等参数。结果表明:与原抽汽供暖方案相比,其余4种供暖方案进一步提高机组消纳风电能力受约束限制情况影响;降低主蒸汽消耗量由大到小的顺序是增设电热泵和储热罐耦合装置、增设蓄热电锅炉、吸收式热泵和增设储热罐;热负荷扩大比例由大到小的顺序是增设电热泵和储热罐耦合装置、增设蓄热电锅炉、增设储热罐和增设吸收式热泵。     

降低火电机组调峰成本的光热电站储热容量配置方法

光热发电是大规模利用太阳能的新兴方式,其储热系统能够调节光热电站的出力特性,进而缓解光热电站并网带来的火电机组调峰问题。合理配置光热电站储热容量,能够有效降低火电机组调峰成本。该文提出一种光热电站储热容量配置方法,在对光热电站运行特性及其对电网调峰影响分析的基础上,综合考虑了火电机组向下调峰成本与储热成本对储热系统容量配置的影响。最后分别基于IEEE 30节点系统以及西北某省电网系统的仿真算例,验证了该文方法的可行性和有效性。     

环形翅片对用于太阳能光热电站的相变储热罐蓄热性能的影响

传热翅片可用于改善相变类材料(PCM)储热罐的运行性能。基于COMSOL软件，初步评估了环形翅片参数(翅片长度、厚度及倾斜角度)对双套管式相变储热罐蓄热性能的影响。结果表明：随着翅片长度从1.0 m增加到1.2 m,相变熔盐的总熔化时间从8 h缩短到5 h；当翅片厚度从40 mm增加到60 mm时，相变熔盐的总熔化时间从10 h缩短至6 h左右，平均蓄热速率从1.3×10⁸ k J/h增加到14.8×10⁸ k J/h；当翅片角度为–15°时，储热罐内PCM的总熔化时间最短，平均蓄热速率最大，为14.3×10⁸ k J/h，对于本文双套管式PCM储热罐，最佳倾斜角度为–15°。研究结果可为用于太阳能光热电站的双套管式相变储热罐的设计提供依据。     

热网特性对弃风消纳效果的影响研究

储热可平移热负荷,通过削热峰填热谷解耦热电机组"以热定电"约束,提高风电消纳率,故而研究了热网储热、衰减、延时特性对弃风消纳效果的影响。分析了不考虑热网衰减、延时特性时管网储热的弃风消纳机理以及热网衰减、延时特性对管网储热弃风消纳效果的影响。建立了管网储热模型,构建了计及热网储热、衰减、延时特性的电热联合系统调度模型。实例仿真分析结果表明:管网储热配合电锅炉可进一步消纳弃风,且可替代储热式电锅炉的储热装置,节约装置成本;衰减特性引起了热网供热损耗和热源供热功率增加以及管网储热量减少,不利于消纳弃风;延时特性使热电机组供热功率与风电错峰,有利于消纳更多弃风,但不会影响管网储热量和管网储热的弃风消纳效果。     

1 MW塔式太阳能发电蓄热系统热力计算及分析

以1 MW塔式太阳能发电蓄热系统为研究对象,通过理论分析,建立了水和水蒸气热力性质、换热器以及高、低温蓄热装置的冷罐和热罐的热力计算模型.借助于MATLAB/SIMULINK仿真平台,计算分析了在光照强度变化下蓄热装置各参数点的变化特性.研究表明,随着太阳能集热器出口热量的减少,蓄热系统维持额定负荷运行的时间不断减少,此结果为蓄热控制系统的设计提供了依据.     

基于Benders分解法的电热综合能源系统低碳经济调度

电、热系统协调运行能够提高电力系统的灵活性,缓解我国"三北"地区供暖期间的弃风问题。提出一种综合能源系统低碳经济调度模型,并建立极限消纳风电的储热放热速率与电锅炉电功率的综合协调模型。针对电、热系统信息的隐私性问题,采用Benders分解算法对模型进行求解。算例仿真分析5种情景下系统储热和电锅炉对风电消纳的促进作用,比较电锅炉加装在热网始端、中间及末端对热网热损失的影响,最后,通过对比不同储热放热速率与电锅炉电功率协调供热的系统弃风情况,验证所提极限消纳风电的储热与电锅炉综合协调模型的正确性。     

基于弃风消纳的热网主动储热优化

为解决由热电联产机组热电耦合特性所引起的弃风现象,基于热负荷可调性,提出基于热网主动储热的综合能源系统运行优化策略。通过分析不同场景下机组输出功率、热网储热效果及等效热负荷变化情况,分别探究了热网被动储热和热负荷可调性对风电消纳和系统运行性能的影响。结果表明：热网被动储热和柔性热负荷都可以提高风电消纳水平,但后者要优于前者。此外,热负荷可调性在一定程度上可以实现热网储热的主动性。