太阳能燃气轮机与卡林那循环联合的热发电系统

本文提出了一种带间冷回热的太阳能燃气轮机与卡林那循环组成的联合循环发电系统,对其热力性能进行了分析,并研究了关键运行参数对热力性能影响。塔式太阳能接收器将经过间冷压缩的压缩空气加热至1000℃用以驱动燃气轮机做功。卡林那循环用以回收燃气余热发电。基于蔡睿贤的比较法,推导出了该系统太阳能热发电效率的简明解析式。结果表明,当燃气轮机入口温度为1000℃时,该系统的(火用)效率和太阳能热发电效率分别可达到29%和27.5%,比太阳能燃气-蒸汽联合循环分别高1.8%和1.6%。该系统的提出,为提高太阳能热发电系统的太阳能热发电效率提供了一种方法,并且对太阳能热发电耗水大的问题提供了一个解决途径。     

新型太阳能与燃气轮机联合循环互补系统集热场优化研究

新型太阳能与燃气轮机联合循环互补系统根据不同类型的太阳能集热装置的集热特性,实现其与燃气轮机联合循环系统的梯级互补,将太阳能直接蒸汽发生系统(DSG)与高压蒸汽蒸发过程耦合,同时将低压蒸汽的生成过程与热管式真空管集热器进行耦合。本文主要针对真空管集热场中集热器行间距及倾斜角等参数的优化问题,开展其对全年有效太阳热能及平均集热效率影响规律的研究。     

槽式太阳能集热与化学热泵耦合的复合发电系统

本文提出了一种抛物槽式太阳能集热与化学热泵耦合的复合发电系统,对其热力性能进行了分析,并研究了反应器中反应蒸汽温度、镜场加热给水温度等关键运行参数对系统性能的影响。研究了太阳能特征参数对系统性能的影响规律,分析了太阳直射辐照强度(DNI)高于设计工况时,储能材料氧化钙的量与DNI的关系。设计工况下,系统输出功335.7 MW,热效率为30.4%,发电效率23.6%。所提出的系统,为解决槽式太阳能单独热发电系统蒸汽参数低导致动力循环热效率低的难题提供了新途径。     

太阳能甲烷重整热化学互补发电系统性能研究

本研究搭建了太阳能热化学实验平台,依托室内太阳模拟平台,进行了2 kW太阳能甲烷重整反应器的实验研究,探究了反应温度、反应物流量等关键参数对系统性能(甲烷转化率、产物选择性)的影响,并基于燃气-蒸汽联合循环发电系统模型,模拟计算了太阳能热化学互补发电系统性能。结果表明,当反应器腔体的平均温度为880℃、甲烷流量为5.5 L·min^-1、水碳比为3:1时,甲烷的转化率为55.8%,太阳能净发电效率可达26.0%。     

新型微燃机分布式冷热电联供系统热力性能分析

本文提出了一种新型微型燃气轮机分布式冷热电联供系统,集成了微型燃气轮机、氨水Rankine循环,单双效复合溴化锂吸收式制冷机,烟气热水换热器。氨水Rankine循环中,混合工质升温蒸发过程回收微燃机烟气余热,降温冷凝过程热量用于驱动吸收式制冷机。研究了新系统的热力性能、与没有集成氨水Rankine循环的典型微燃机分布式冷热电系统进行了对比分析,并对关键过程进行了能量品位(EUD)分析。热力性能结果表明,集成了氨水Rankine循环的新型系统热力性能优异,相对节能率为22.41%,(?)效率为31.64%,新系统可以在不影响系统相对节能率的前提下调整系统的冷负荷(35.6~51 kW)。能量品位分析表明,新系统性能提升的原因在于新系统氨水Rankine循环的吸热、放热过程与冷热源的能量品位差减小。     

太阳能驱动的生物质气化发电系统研究

本文提出一种基于太阳能驱动生物质气化的新型发电系统,利用塔式定日镜场聚光产生1000~1500 K高温太阳热能驱动生物质进行气化反应,并集成先进燃气-蒸汽联合循环发电系统高效利用气化合成气。对该系统进行了热力学性能分析,结果表明:与常规生物质气化方式相比,通过驱动生物质发生气化反应,不仅将间歇性的太阳能转化为稳定的合成气化学能,并增加了气化合成气的化学能,同时合成气中的H_2和CO的摩尔含量之比在气化温度为1000~1500 K时达到1.65~2.44,有利于直接合成甲醇等清洁液体燃料。在设计工况下,系统的太阳能热功转化效率将达到23.68%,随着气化反应温度的升高,系统的太阳能份额和输出的电功率增大,系统的总热效率和总效率均下降。研究成果将为高效利用我国西部丰富的太阳能与生物质能提供一条有效途径。     

中温太阳能驱动甲烷化学链重整冷热电系统及性能研究

针对高温太阳能与天然气热化学互补分布式能源系统存在聚光比高、互补反应温度高、变工况性能不稳定的技术瓶颈,本文探索了一种能实现主动调控的中温太阳能与天然气互补的化学链重整冷热电联产系统。利用约500℃太阳热能驱动天然气基-氧化镍化学链重整,生成合成气太阳能燃料,通过燃气轮机冷热电联产系统,实现中温太阳能与天然气综合梯级利用.研究结果表明:在设计点工况条件下,系统的总能效率可达到80.9%,太阳能集热面积节约率达到53.2%,太阳能净发电效率可达27.3%.分析了关键参数如NiO和甲烷摩尔比(Ni/C)和太阳辐照强度(DNI)对系统热力学性能的影响。     

太阳能辅助燃煤发电系统蓄热运行策略优化

太阳能辅助燃煤发电已经被证明是一种有效利用太阳能的发电方式。与纯太阳能光热发电系统不同,太阳能辅助燃煤互补发电系统(下简称互补发电系统)中采用不同的蓄热运行策略将对互补系统的性能产生显著影响。本文针对槽式互补发电系统,建立了槽式太阳能集热场以及互补系统的数学模型,采用了真实的气象数据进行仿真模拟,研究分析了互补发电系统的年性能,得出了不同太阳能倍数、蓄热小时数对互补系统的太阳能发电成本LCOE的影响规律,并据此优化蓄热运行策略。其结果表明:三种策略中,削峰填谷策略是最适合互补发电系统的运行策略,在0.5蓄热小时数、1.2太阳能倍数下,其太阳能发电成本取得极小值,为0.064$/kWh。     

中型直膨式太阳能PVT热泵系统性能实验研究

对一种中型直膨式太阳能PVT(光伏/光热)热泵热电联产系统进行了实验研究。通过对PV(光伏)组件与直膨式集热/蒸发器的合理耦合构建PVT热泵系统,直膨式背板可吸收太阳能电池废热,降低太阳能电池温度,有效提高光伏组件发电效率,同时提高了热泵循环蒸发温度和蒸发压力,改善了热泵系统的运行性能。背板采用新型直膨式集热/蒸发器流道结构,结合PVT组件阵列管路设计,有效提升了冷媒分布均一性和PVT组件工作温度的均匀性。实验结果表明系统在热水模式下的平均COP(Coefficient of Performance)可达6.45,供暖模式的平均COP达4.24。系统所发电量可用于自身压缩机、水泵运行或并入电网,且提供55?C以上的热水,从而实现太阳能PVT热泵系统高效热电联产。     

集成两级MCFC回收燃机排放CO_2的复合动力系统研究

本文以燃气轮机联合循环为基准系统,集成氧离子传输模(OTM)和两级熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)提出了一个回收CO_2的新型燃气轮机复合动力系统。采用与余热驱动制冷相结合的CO_2压缩液化新方法减少了总系统能耗。通过Aspen plus模拟分析了CO_2回收率,电流密度,燃料利用率对系统性能的影响,研究结果表明当碳捕获率为80.06%时,新系统效率(55.83%)比传统不回收CO_2的燃气轮机联合循环(56.03%)仅仅低了0.2个百分点,比常温冷却压缩CO_2方法(55.25%)高出了近0.6个百分点。本文研究成果将为回收CO_2的MCFC复合系统研究提供有益参考。     

太阳能与LNG冷能耦合发电系统研究

基于能的梯级利用和品位提升原理,本文提出一种耦合太阳能和LNG冷能应用的新型燃气-氨水联合循环发电系统。该系统将中低温太阳热能间接转化为高品质电能,以氨水作为朗肯循环工质,并最大化地利用LNG冷能。从系统性能和节能潜力出发,该系统热力学第一定律效率达65%~75%,系统(火用)效率达56%~64%,均远高于常规天然气基联合循环,而引入中低温太阳热能、高温燃气新途径利用、氨水工质朗肯循环以及LNG冷能应用是系统性能提高的关键过程。本文为化石能源和可再生能源的综合互补应用提供了新思路。     

高性能太阳能固体吸附式制冷与供热联合循环研究

以电加热器为热驱动源,对所提出的太阳能供热与制冷联合循环的复合机系统进行了实际测试及性能分析。实验结果表明,供热与制冷联合循环的复合机装置,能有效地应用于太阳能为驱动源的固体吸附式制冷装置之中,并在制冷的同时对外供热,系统的总能利用得到了较大的提高,为太阳能制冷技术的有效利用作出了积极的探索。     

新型CO2近零排放中低温太阳能化石能源互补系统研究

本文提出了新的CO₂近零排放中低温太阳能化石能源互补系统（ZE-SOLRGT）并对其进行了热力性能分析。该系统在SOLRGT系统基础上引入纯氧燃烧,构成以水为工质的准联合循环。中低温太阳能集热与水蒸发过程相集成,改善了换热匹配,增大了工质流量,提高了输出功与热效率;并通过热化学反应品位得以提升,最终借由燃机循环实现高效热功转换。系统以低能耗实现了CO₂近零排放。研究表明ZF-SOLRGT相对SOLRGT尾气排放（火用）损减少了50.5%,热效率提高了3.6%,实现了CO₂分离与能源高效利用的一体化集成。     

太阳能热化学与化学回热联合的冷热电系统

提出了一种太阳能热化学与化学回热过程联合的冷热电联产系统。利用太阳能驱动甲醇分解反应,产生的合成气在内燃机中燃烧作功,内燃机排烟余热与导热油换热,并驱动甲醇分解反应以回收余热。对系统进行了热力学性能分析,探究了全年典型日下系统热力性能与储能特性规律.研究结果表明:设计工况下系统一次能源利用率为78.4%,太阳能净发电效率为21.1%。在300~1000 W/m~2的直射辐照强度范围内,系统可以实现稳定运行,太阳能净发电效率稳定在19.3%~21.5%的变化范围内。     

太阳能光伏光热扁管式蒸发器性能分析

根据太阳能光伏光热蒸发器与制冷系统之间的能量平衡,建立了光伏光热扁管式蒸发器性能的数理模型。该模型考虑了光伏光热扁管式蒸发器的传热系数变化,并分析了太阳辐射强度、环境温度、制冷循环的蒸发温度对光伏光热扁管式蒸发器的电池板温度、电池板光电转换效率、电池板发电功率以及光伏光热蒸发器散热量的影响。     

直接式S-CO_2塔式太阳能热发电系统光-热-功一体化热力学分析

本文将简单回热,预压缩,再压缩,部分冷却和中间冷却超临界二氧化碳(S-CO_2)布雷顿循环分别与塔式太阳能热发电(SPT)系统结合,建立了直接式S-CO_2塔式太阳能热发电系统的光-热-功一体化模型,对5种S-CO_2循环下整个SPT系统在不同透平入口温度下的热力学性能进行了对比分析。结果表明:随着透平入口温度的增大,整个SPT系统的效率在650℃附近具有最大值,表明直接式S-CO_2塔式太阳能热发电系统的运行温度并非越高越好;在本文研究的透平入口温度范围内(500~800℃),中间冷却和部分冷却S-CO_2循环下的SPT系统具有最高的效率,但系统也最为复杂;再压缩S-CO_2循环下的SPT系统在高温范围(650~800℃)具有较高的效率,且系统比较简单,具有巨大的应用潜力。     

中低温太阳能-甲醇重整互补供能系统动力学提升与系统优化

本文考察了中低温-甲醇重整互补制氢及其与高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)结合的中低温太阳能-甲醇重整互补发电系统,并分析、优化了两供能系统的性能。从动力学性能优化角度,研发了一种适用于甲醇重整制氢反应的新型复合金属氧化物纳米催化剂,并测试了不同反应物体积流量与反应温度下的催化剂性能。基于动力学实验结果,模拟了太阳能-甲醇重整互补供能系统的性能。模拟结果显示,在太阳直射辐照强度为1000 W·m^-2、反应物体积流量为1.70 mL·min^-1时,采用新型纳米催化剂的互补制氢系统太阳能制氢效率与能量利用总效率分别为52.5%与87.5%,比采用铜锌铝商业催化剂的系统提高了12.4个百分点和3.3个百分点。如将重整产物气用于高温质子交换膜燃料电池发电,则太阳直射辐照强度为10000 W·m^-2、反应物体积流量为1.75 mL·min^-1时,中低温太阳能-甲醇重整互补发电系统太阳能净发电效率(40.9%)比应用商业催化剂的系统提高10.4个百分点。     

燃气-蒸汽混合循环热力学分析

燃气-蒸汽混合循环装置因其具有高效率、高比功、变工况性能好等特点,越来越受到人们的重视。混合循环的性能与很多因素有关,这些因素之间也存在着相互作用和相互影响。本文对进入燃气轮机的燃气和水蒸汽的混合物(湿燃气)热力性质计算方法进行了探讨;编制了关于混合循环的计算机程序,并采用它分析了各循环参数对循环性能的影响。对联合循环和混合循环进行了比较分析。     

蒸汽侧循环给水加热系统的综合优化

1前言联合循环中蒸汽侧循环给水加热系统的综合优化是总系统整体优化必不可少的重要环节。虽然也有一些相关的研究，但至今仍很不充分，对给水加热系统的设计多凭经验进行，依赖于设计者的直觉而缺乏科学的依据。另外，对不同的蒸汽循环系统，其给水加热系统差异很大；而增压流化床燃煤联合循环PFBC—CC［‘］中给水加热系统比较复杂，为多加热源，不仅要合理抽汽加热，还要充分利用燃机的排气余热。再者，PFBC—CC是以蒸汽侧循环为主的联合循环，蒸汽侧循环给水加热系统的优化对整个系统性能的改善有更大的意义。本文以复杂的PFBC—…     

太阳能喷射式制冷循环的热力学熵分析

利用熵分析法对太阳能喷射式制冷循环进行分析。找出系统中不可逆损失在各环节中的分布情况,分析其原因。并且研究发生温度、蒸发温度等系统参数对循环的影响,还分析了工况的变化对循环性能的影响。