半导体温差发电在机车能量回收中的应用

利用半导体温差发电技术对电力机车冷却系统散热器中的废热进行回收,并将散热器中所含的低品位能源转化为电能储存在蓄电池中。通过对电力机车冷却系统余热的回收和转换及温差发电性能的分析,建立了温差发电系统模型;并针对温差发电系统的输出电压不稳定问题,设计了稳压电路;通过Matlab/Simulink仿真分析验证了设计的可行性,为此后的蓄电池组储能奠定了基础。     

月球原位能源支撑技术探索构想

随着探月工程规模的不断扩大,仅仅依靠太阳能电池或小型放射性同位素电源将难以为月基活动提供充足持续的能源供应,研发月球原位能源供给技术是各类月基活动的关键基础。本文基于月壤和月岩恒温层与月球表面存在巨大温差的特性,提出了利用该温差进行发电的月基原位能源支撑技术构想,设计了月球温差热电材料热伏发电技术和月球温差磁悬浮发电技术及实施构想。月球温差热电材料热伏发电系统直接利用热电材料实现昼夜连续工作的热电转换,将月表辐射能（白天）以及月壤的热能（夜晚）连续转化为电能;月球温差磁悬浮发电系统和技术利用氨-铝热虹吸管取热和磁悬浮透平发电机发电的方案将月球表面与月球月岩恒温层之间的温差转换为电能。两类月基温差发电技术具有无机械摩擦、效率高、寿命长、质量轻的优点,可为探月活动原位能源供给提供相关技术支撑。     

太阳能温差发电系统的性能

建立太阳能温差发电系统的数学模型,利用温差发电技术将太阳能直接转化为电能.考虑冷却系统的功耗,分析聚焦倍率以及冷却水流量对太阳能温差发电系统的净输出功率与净发电效率的影响.结果表明,存在最优的冷却水流量及最优的聚焦倍率,使得系统发电性能最大,最大净输出功率与净发电效率分别为15.86 W和5.61%;对温差发电器热端进行必要的保温,能够提高系统的发电性能.     

汽车尾气温差发电装置热端与消声器集成研究

提出一种将汽车尾气温差发电装置热端与消声器集成的设计方案,这种集成式结构不仅解决温差发电系统与汽车排气系统兼容性低的问题,而且提高了汽车底盘空间利用率和温差发电系统的比功率.基于传热学及流体动力学理论,利用STAR-CCM+软件计算得出集成式废热通道表面温度场和内部流体场,同时,耦合GT-POWER软件分析其结构的声学性能.根据集成式废热通道的热场仿真和声学分析结果,从汽车尾气温差发电装置和排气系统性能要求的角度,集成式废热通道满足高效的尾气温差发电器对热端的热场性能要求,并保持消声器的降噪特性,从而在理论上验证集成式废热通道设计的可行性.     

太阳能辅助小温差热发电系统的初步研究

太阳能辅助小温差热发电系统以工业废热作为第一级热源、太阳能集热器作为第二级热源,循环工质在热源中蒸发并过热后,在汽轮机中膨胀做功,从而驱动电机发电.分析了该系统的工作原理和循环过程,并在理论分析的基础上,进行了系统的热力计算.理论计算结果表明:在循环工质为R717,循环工质蒸发侧相变温度为60℃,冷凝侧相变温度为27℃的条件下,此太阳能辅助小温差热发电系统的总的发电效率可达7.15%,表明该小温差发电装置具有较好的应用前景.     

汽车尾气温差发电装置热场数值模拟分析

提出了一种改善温差发电装置的热端和冷端温度分布均匀性的集成结构.基于Fluent软件,针对现有汽车尾气废热温差发电系统试验台架所使用的温差发电转换装置进行热-流-固耦合场的数值模拟,完成了发电装置三大子系统:热交换气箱、热电模块以及散热水箱的热场仿真分析,并进一步通过在温差发电装置中做切面的方法具体分析了子系统间热流的情况.根据分析结果,该温差发电装置各子系统间的热流情况符合理论传热原理,该研究可以为汽车尾气温差发电的进一步研究提供基础和参考.     

能量梯级利用型温差发电系统的动态特性研究

为了增强对温差发电系统的动态特性的认识,提高系统级发电效率,从而拓展温差发电技术在分布式能源以及耦合常规热源发电方面的应用前景,针对一种能量梯级利用型温差发电系统进行数学建模及仿真计算,并据此搭建了实验台.实验与仿真计算的结果证明,温差发电系统的数学模型能够较好地反映系统的动态性能,且合理地布置高、中、低温温差发电模块能够有效地实现对热源的梯级利用,系统级发电功率及发电效率可分别达到393.33 W和7.05%.     

温差电组件串并联连接的热阻解析模型

为了选择合适的温差电组件和外部换热器,根据非平衡态热力学理论和牛顿冷却定律,对温差电组件采用串并联连接方式的温差发电系统进行了研究,导出了系统输出功率的热阻解析模型,探讨了温差电组件总数量、并联组件数量、热电模块及其热端和冷端的热阻等对系统性能的影响.结果表明,系统电阻与负载电阻、热电模块热阻与其热端和冷端的热阻之间存在匹配关系,能使系统获得最大的输出功率;随着并联组件数量的增加,最大输出功率和回路电流得到了提高,但系统的输出电压却降低了.研究结果为温差发电系统的合理装配及性能优化提供了理论参考.     

发动机尾气温差发电装置

为了对发动机尾气中蕴含的高温能量进行回收利用,对基于温差发电的发动机尾气温差发电装置进行试验。首先基于现有发动机台架试验系统增加温度、电压和电流测量系统,在此基础上,通过测量不同内部结构集热器表面温度和排气噪声的变化得到集热器内部结构对温差发电性能的影响规律,通过测量不同冷却方式下温差发电片两端温度以及输出电压和电流的变化,得到散热器冷却方式对温差发电性能的影响规律。结果表明,集热器内部结构采用中空结构时,不同位置表面温度差在6 ℃以内,有利于保持其表面温度的均匀性,有利于电能输出,但是对于降低噪声没有帮助;采用强制风冷方式有助于提高温差发电装置两端温差,相对于自然冷却方式温差大约可提高14 ℃,从而提升输出电能,但是由于风速的提升可以同时增加冷端和热端的表面换热效率,使得较多的热量扩散到环境中,从而产生当风速达到某一数值后温差不变的现象;相比于侧面冷却,正面冷却方式更具有优势,大约将温差发电器两端的温差提升15 ℃,但是只能冷却一面。     

接触热阻对相变耦合温差发电系统的影响

在汽车尾气温差发电系统中, 热量在传递的过程中通常要经过若干个接触界面。而界面间的接触热阻影响 着热量的传递效率和热电器件冷热两侧的实际温差, 进而影响到系统的发电性能。利用工业热风机模拟汽车运行实 际工况, 使用装载有相变材料(phase change material, PCM) 的温差发电系统, 通过涂抹不同导热系数的导热硅脂来 调节热电器件与系统间的接触热阻, 研究了接触热阻对PCM 以及系统输出电压的影响。研究发现, 同时减小热电 器件两侧与系统间的接触热阻会削弱PCM 的储热能力; 相较于减小热电器件热面与系统间的接触热阻, 减小热电 器件冷面与冷端换热器间接触热阻, 对温差发电系统输出电压的提升效果更为显著。     

热电发电技术回收工业余热分析

工业余热资源形式多样且总量巨大,节能潜力可观。利用热电发电技术将工业余热资源转化为电能,既能提升能源利用率又可以降低热污染,是实现双碳目标的重要技术途径。介绍了工业中不同类型余热的分布占比情况和热电发电的基本原理,重点对热电发电技术在工业领域中的应用研究进展进行了综述,并针对热电发电技术以及该技术在工业应用中存在的一些问题进行了分析、总结和展望。     

含风光水气火蓄的多能源电力系统日运行优化调度方法

针对当前多能源电力系统中大量弃风、弃光和弃水的问题,文中通过构建含风光水气火蓄的多能源电力系统日运行优化调度方法,有效提升可再生能源的消纳能力.首先,在保证火电最小经济技术出力及水电强迫出力的前提下,根据系统负荷大小确定可再生能源发电运行可行域.其次,在可再生能源发电运行可行域内优先安排风-光-径流水发电,若其满发有剩余,则安排抽水蓄能电站进行抽水,若抽水至满库容后风-光-径流水发电仍有剩余,则按负荷实际需求,按风电、光伏和径流水装机比例调降各自出力;若风-光-径流水满发后不能满足负荷需求,则优先安排可调节水发电,剩余负荷由火电、燃气和抽蓄电站以其总运行成本最小为目标来安排发电.最后采用CPLEX进行求解.实例分析表明文中方法能够提升可再生能源的消纳水平、减少非再生能源的消耗.     

200MW热电联产机组的能耗分析

一般化的供热系统由燃料能释放与转移子系统、电量发生子系统、电能输配子系统、热量发生子系统、热量输配子系统和热用户子系统构成。利用“单耗分析理论”，分析了热电联产系统的能耗构成。以 ２００ ＭＷ供热机组构成的热电联产系统为对象，定量分析了环境温度、热网供（回）水参数、供热距离和供热抽汽参数对各子系统附加单耗和热电联产系统总能耗的影响，得出了一些有益于改善热电联产节能效果的结论。     

分布式能源系统及其运行特性分析

介绍了日本某学术研究都市的分布式能源系统所采用的发电技术和余热利用系统,并对此系统的历年运行数据进行了分析.通过分析发现,燃料电池的余热利用效果不理想,其综合能源利用效率低;而燃气内燃机的余热利用较好,综合能源利用效率达到60%以上.因此提高整个系统的余热利用率是该系统优化运行的重要课题.     

充分利用我国太阳能资源,开发太阳能光伏产业

介绍了太阳能资源的分布状况,结合实例综述了太阳能发电(包括热发电和光伏发电)的发展现状.在此基础上,重点介绍了光伏发电的原理、产业基础以及我国光伏发电的现状;结合国情,对我国加快发展光伏产业及市场提出了具体的建议.     

电力电子技术在可再生能源发电系统中的应用

电力电子技术作为可再生能源发电的关键技术，直接关系到可再生能源发电技术的发展．首先对太阳能光伏发电、风力发电、燃料电池发电及混合能源可再生能源发电系统进行了简述．并对逆变器及并网控制技术、太阳能充电控制器、变速恒频风力发电系统、燃料电池功率调节系统及可再生能源发电系统中的谐波抑制技术等电力电子技术在可再生能源发电系统中的应用和发展趋势进行了详细的综述，为再生能源发电系统中的电力电子技术研究提供了有价值的参考．     

高压变频技术在600MW超临界机组引风机中的应用

随着发电厂对节能降耗工作的不断深化,变频调速技术在发电厂的应用逐步增多。在火电企业厂用辅机中,普遍存在容量偏大、效率低、耗能大的问题。本文就某发电公司利用高压变频技术在600MW超临界机组引风机上的应用实例,对其节能效果进行了分析。     

火电机组参与风光消纳的问题分析及建议

随着环境压力的增大和可持续性发展的需要,越来越多的可再生能源引入了电力行业,引起了我国电力结构的巨大变化,对电力调峰提出了更高的要求。分析了近年来我国电网供电和用电发展变化的趋势和现状,介绍了深度调峰火电机组的灵活性改造技术。分析了在现行辅助电力市场规则下,推广火电机组灵活性改造技术的难点;对火电厂、电网公司和政府提出了改进建议。这为电网消纳更多风能、太阳能等可再生能源发电,促进电源结构的改善提供参考。     

区域分布式能源改变中国电力低碳发展格局

在碳减排的历史趋势下,2010年-2020年期间中国电力低碳发展的战略途径并非只有可再生能源一条.在非常规天然气和智能电网快速发展的前提下,充分发挥中国城市工业、商住、居民终端用能需求的冷、热、电、汽负荷可以集成供应,并与电网调峰相结合的国情特点,在系统技术和运作机制2方面集成创新,到2015年/2020年有可能与快速发展工业园区和新城区同步,建设一大批天然气分布式冷热电联供能源系统（DES/CCHP）,总装机容量达到110/220 GW,发电量达到0.5/1万亿kW h/a;2020年占总发电量14%,达到美国2010年的水平.这样,不仅能够基本解决电网昼夜调峰问题,节省数千亿元电力、电网和煤炭开发建设投资,减少对煤炭的过度依赖和碳减排压力,而且可对中国工业和商住能效提高到世界平均水平作出决定性的贡献.