蓄热式电锅炉蓄热实验及研究

对固体蓄热式电锅炉结构进行研究,针对固体蓄热式电锅炉蓄热体的结构,探究其对于电锅炉蓄热过程的影响。固体蓄热式电锅炉利用低谷电蓄热将电能转化为热能,实现绿色环保节能减排。采用有限元分析软件ANSYS对蓄热体几种不同结构的蓄热放热情况进行模拟,观察研究所得温度分布情况,对进一步优化固体蓄热式电锅炉有一定的指导意义。     

蓄热电锅炉参与能源互联的应用模式探究及发展趋势分析

针对大规模新能源发电和分布式可再生能源发展过程中出现的严重弃风、弃光现象,结合“洁能+储能+智能”的未来发展方向,提出蓄热电锅炉参与能源互联的应用模式。对蓄热锅炉的发展现状进行梳理和分析,并简要介绍目前蓄热电锅炉的运行机理和主要的运行模式。在此基础上,探究蓄热电锅炉在能源互联中“源-网-荷”三侧的应用,提出蓄热电锅炉参与能源互联的集中控制与分散控制两种应用模式。     

火电机组不同灵活性改造方式盈亏平衡电价的计算及对比分析

阐述了火电机组不同灵活性改造方式的技术特点，提出了盈亏平衡电价的定义和计算原则并给出了不同灵活性改造方式盈亏平衡电价的计算方法，以某350MW超临界机组为例，计算并对比分析了固体储热式电锅炉、电极式电锅炉与蓄热罐组合、主蒸汽减温减压与蓄热罐组合、液流电池、锂离子电池以及机组启停调峰6种灵活性改造方式的盈亏平衡电价，得出主蒸汽减温减压与蓄热罐组合盈亏平衡电价最低，锂电池盈亏平衡电价最高的结论，通过计算灵活性改造方式的盈亏平衡电价可以指导电厂进行灵活性改造决策。     

基于固体蓄热材料的蓄热过程分析

以实际工程中固体蓄热装置的蓄热砖体作为研究对象,将蓄热砖体简化为仿真模型,添加不同蓄热材料属性,通过定容及定功率两种分析路径,得出现有几种蓄热材料基于实际工程结构的温度场变化。结果表明:镁砖、硅砖、陶瓷在定容分析中最终时刻的蓄热温度差值率分别为:1.15、0.82、1.31,在定功率分析中最终时刻的蓄热温度差值率分别为:1.36、0.73、1.47,由此得出在性能方面,镁砖是现有固体蓄热材料中最优蓄热材料,相比硅砖、陶瓷蓄热材料,其基于工程结构的蓄热温差范围小,单位蓄热密度高。     

蓄热电锅炉负荷参与消纳受阻风电的主从博弈交易决策方法

随着新能源接入电网比例的不断提高,新能源送端电网常规电源调峰能力不足造成的风电消纳受阻问题凸显,急需挖掘负荷的可调节潜力以增加对风电的消纳能力。蓄热电锅炉负荷具有可调节特性,通过合理的市场交易方法激励蓄热电锅炉企业参与调节成为消纳受阻风电的新途径。为此,提出了一种蓄热电锅炉负荷参与消纳受阻风电的主从博弈交易决策方法。首先分析了蓄热电锅炉负荷参与调控对消纳受阻风电的作用机理;其次对蓄热电锅炉负荷参与消纳风电的荷源双边收益以及主从博弈关系进行了研究;基于此,提出了蓄热电锅炉负荷参与消纳受阻风电的主从博弈交易决策方法;最后,采用某新能源送端电网荷源实际运行数据进行仿真分析,验证了所提决策方法可充分调动蓄热电锅炉企业参与消纳风电的积极性,从而有效提升风电消纳能力。     

太阳能热泵-蓄热电锅炉弃风消纳策略仿真

随着清洁能源政策的不断完善,风能和太阳能资源得到了充分的利用,但是风电的“昼低夜高”反调峰特性会导致风电消纳能力受限。为了更大限度且更加灵活地消纳弃风电量,文章设计了以蓄热式电锅炉储热为主导,直接供电模式下的太阳能热泵-弃风蓄热供暖系统。同时,为兼顾系统运行成本和弃风消纳电量,建立了系统的优化调度数学模型,综合考虑弃风量、电锅炉功率、热功率及蓄热量等约束条件,采用NSGAII多目标优化算法对模型进行求解,从而获得蓄热电锅炉运行功率的优化调度方案。研究结果表明,优化调度方案可在保证系统经济运行下合理调度蓄热电锅炉的运行功率,与优化调度前相比,优化后的系统能够多消纳弃风电功率3 261 kW,弃风消纳率可达26%。     

耦合电锅炉和蓄热罐的热电机组供热能力提升

基于国内外研究现状，以某300MW热电联产机组为研究对象，通过耦合蓄热罐和电锅炉等储热装置，分析了外接热源情况下的热电特性及调峰容量，并采用单目标约束优化方法对电锅炉及参数进行了寻优，从而得到了蓄热装置的最优参数配置。研究表明：附加蓄热罐可以一定程度上增加机组的调峰能力，但受到机组容量限制；当蓄热罐和电锅炉容量分别为73MW和70MW时，调峰深度增量为187.1MW,机组最大供热能力提高了72.3%。     

光热发电高温固体蓄热系统的优化设计

为了解决原有光热发电蓄热系统蓄热温度低和蓄热成本高等问题,设计出一种由取热、蓄热和用热三个子系统组成的新型高温固体蓄热系统。以空气作为热媒介质、安全耐高温蓄热体作为蓄热材料的高温固体蓄热系统为研究对象,分析计算了蓄热器的保温特性以及蓄热系统整体热效率和流动阻力。结果表明,蓄热系统运行稳定,蓄热器散热损失小于5%,系统整体热效率大于85%,可供实际工程设计参考。     

对蓄能电锅炉的改进意见

针对目前蓄能电锅炉蓄热水箱过大,以至于严重制约该类锅炉发展的问题,本文提出了有效的改造建议,望蓄能电锅炉能在我国采暧领域得到迅速推广普及,为我国环保节能事业作贡献.     

蓄热量高于水四十倍的长寿命蓄热材料

日本三菱油化公司,开发了一种蓄热量比水高四十倍的蓄热材料。利用潜热的蓄热材料具有电液体变成固体时,释放出大量能量的特性。 利用潜热蓄热材料的特点有:在接近融点处的狭窄温度区域内,能贮藏大量的热能;贮藏的热量多,但温度不升高,热损失也小;比水蓄热装置来可做到小型化。     

辅助火电机组调峰系统的储热参数设计研究

目的  为适应原有火电机组对新能源电力消纳的需求,提高其调峰能力是关键因素之一。 方法  储热系统作为燃煤热电机组“热电解耦”的重要方式,评价其参数匹配性具有工程参考价值。文章采用一种耦合储热装置来增加燃煤机组深度调峰能力的方法,并结合热负荷以及电负荷的功率曲线,对储热装置参数的影响规律展开了系统研究。 结果  结果表明：以区域负荷曲线为典型案例,随着储热罐的储热容量和充放热速率参数的提高,储热系统对机组的热负荷调节能力先逐渐提升并在分别在112.75 MW和129 37 MW·min时达到上限,此时深度调峰参数为77 MW左右;此外,储热容量与充放热速率具有一定的匹配关联,二者中瓶颈因素将直接制约系统的深度调峰性能。 结论  通过对储热和放热边界情景的积分,精确的展示了储热罐在辅助调峰过程的中作用,同时结合其运行策略的优化设计能够进一步分析储热辅助调峰系统的参数匹配关系,为后续火电机组耦合储热系统的参数设计提供参考。     

Thermal-fluid-solid coupling of electric heat storage device based on wind power absorption

电网调峰能力不足，弃风问题严重，已成为我国风力发电规模进一步扩大的瓶颈。通过配置蓄热装置参与风电调峰，改变传统“以热定电”的约束模式，是解决我国大量弃风问题的一个趋势。提高电热蓄能装置效率及优化蓄热装置分布对于实现有效调峰具有重要意义。本文针对固体电蓄热装置内流动、传热、应力等现象，建立了热-流-固多场三维耦合传热数学模型，采用流-固耦合传热模型将难以确定的热流边界转化为系统内部边界，分析固体电蓄热装置温度场及应力场分布，并对比三种不同孔隙率、电热丝排布方式对蓄热装置温度分布均匀性及热膨胀量的影响。研究结果对提高固体电蓄热装置的效率以及电网调峰具有一定的参考价值。     

基于圆柱形单元的储热装置放热实验研究

蓄热水箱作为太阳能供暖系统的重要核心设备,其性能直接影响着储能系统的整体运行效率。设计一种基于圆柱形相变单元的相变储热装置,并搭建相变蓄热水箱性能测试平台,通过单一控制变量法得到储热装置放热过程的温度变化曲线。研究表明：对于空间一定的储热装置,在等质量相变材料（PCM）时,相变单元的直径对装置放热速率的影响较大;相变单元之间的间距对装置放热速率的影响较小;当增大换热流体（HTF）的入口流量及降低HTF入口温度时,能大大减少储热装置的放热时间,提高储热装置的整体性能。     

Development and Testing of an Energy Storage Material/Phase Change Material Enhanced Heat Sink

A concept of using energy storage material (ESM) or phase change material (PCM) to enhance the heat transfer dissipation by a conventional compact fin-based heat sink is demonstrated. An actual design is developed, fabricated, and tested to demonstrate the heat transfer enhancement. The heat sink is light weight (made with Aluminum) and miniature in size with a total fin length of 26 mm. Test results demonstrated that under a high peak load (4.4 W/cm²) and low duty power cycle (30/55 on/off ratio with a period of 85 sec), the peak temperature at the heating surface with the ESM/PCM heat sink is 5°C lower than that of a conventional heat sink. At the tip of the fin, the peak temperature with the ESM/PCM heat sink is 3°C lower than that of a conventional heat sink. When the external heat transfer coefficient increases (with increase air velocity), the impact of the PCM/ESM on the heat transfer performance is less. A numerical model, based on COMSOL, is developed to provide a theoretical understanding of the experimental observation.     

抽凝机组耦合热电转换辅助调峰系统参数设计

目的  为适应新能源电力并网需求,原有抽凝热电联产机组深度调峰供热改造已为重要途径之一。现有包括电热泵和电锅炉在内的热电转换装置为辅助火电机组调峰提供了潜在途径。 方法  以350 MW抽凝机组为例,建立了以热电转换装置辅助调峰参数优化模型,重点分析了热电转换设备参数对深度调峰性能的影响;其次,分别对比了电热泵和蓄热电锅炉两种典型热电转换系统在不同装置容量、不同放热速率下的调峰深度;最后,介绍了300 MW燃煤机组的煤耗率与污染物排放水平,指出本系统的节能效益,并给出热电转换装置的最优参数。 结果  结果显示：当电热泵的热功率为100 MW、放热速率与热功率相匹配也为100 MW时,机组的调峰深度达到最大值,为73 MW左右;当蓄热式电锅炉的电功率为45 MW、放热速率为100 MW时,机组的调峰深度达到最大值,为70.05 MW。蓄热式电锅炉的储热量在24 h中内略有增加,净储热量的数值为967.5 kWh。 结论  功率和放热速率是衡量热电转换装置辅助机组调峰能力的重要参数,且二者之间要有一定程度上的匹配性,针对不同情景灵活匹配热电转换装置的类型与参数可大幅提升机组的调峰深度。     

A study on latent heat storage exchangers with the high‐temperature phase‐change material

This paper presents a theoretical analysis and an experimental test on a shell‐and‐tube latent heat storage exchanger. The heat exchanger is used to recover high‐temperature waste heat from industrial furnaces and off‐peak electricity. It can also be integrated into a renewable energy system as an energy storage component. A mathematical model describing the unsteady freezing problem coupled with forced convection is solved numerically to predict the performance of the heat exchanger. It provides the basis for an optimum design of the heat exchanger. The experimental study on the heat exchanger is carried out under various operating conditions. Effects of various parameters, such as the inlet temperature, the mass flow rate, the thickness of the phase‐change material and the length of the pipes, on the heat transfer performance of the unit are discussed combined with theoretical prediction. The criterion for analyzing and evaluating the performance of heat exchanger is also proposed. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

相变蓄热装置内部温度场的理论与实验研究

对螺旋盘管相变蓄热装置性能和相变材料 (PCM)的传热特性开展理论和试验研究,建立相变蓄热装置物理和数学模型,对蓄热温度场进行了数值模拟和实验测试。结果表明 ：自然对流换热对PCM的熔化过程影响很大,当考虑自然对流时,相变蓄热速率加快,相变分层现象明显;实验实测温度与模拟温度相近,说明所建立的模型适用于相变装置内部温度场的模拟。     

蓄能材料PCM-S自动灌装机的研制

介绍相变蓄热材料和蓄换热装置,分析相变蓄热材料的灌装要求。从温度控制、压力控制、惰性气体保护等方面综合考虑,研制了蓄热体自动灌装系统,解决了相变蓄热材料灌装过程中的凝固、变性等问题,实现了蓄热材料的定量灌装。经太阳能热水器的放水试验验证:带蓄热体的太阳能热水器输出热水量比无蓄热体的多约20%。     

相变蓄热供热装置热性能试验研究与系统经济性分析

为分析相变蓄热装置在充热和放热过程中的热性能,设计并搭建一套相变蓄热供热装置中试实验系统,研究主要运行参数对相变蓄热装置热性能的影响;在此基础上,结合项目案例,对相变蓄热供热系统经济性进行分析。结果表明：相变材料(Phase Change Material, PCM)凝固过程中的传热主要受相变介质内部导热控制;而在其熔化过程中自然对流对传热起重要控制作用;蓄热装置充热速率快于放热速率。提高传热流体流量有助于增强PCM中的热传递,缩短充/放热时间,但蓄热装置内PCM温度分布均匀性有所降低;为降低系统能耗,提高储放热效率,优先选用小流量进行充/放热。该相变蓄热供热项目的动态投资回收期为3.55年,具有良好的经济性。研究结果可对相变蓄热供热系统的设计及应用推广提供参考依据。     

球形单元储热装置蓄热特性的分析与优化

为提高太阳能利用率，设计一套相变蓄热装置，研究球形相变单元蓄热影响因素，保持相变材料（PCM）总质量维持在较小浮动范围内，对比不同直径、孔隙率、层间距，探究整个装置的蓄热性能。实验与模拟结果表明：同等条件下，相变球直径越小，蓄热时间越短。而考虑到加工制造难度及成本，直径为46或50 mm的蓄热球是最优选择；孔隙率、入口温度和入口流量对整体蓄热时间影响较大；相反，改变蓄热球层间距对蓄热时间的影响较小。