智慧建筑能源物联网冷热输送管网优化研究

在前期研究工作中,作者提出基于天然气基分布式能源系统智慧建筑能源物联网(NDES-SG)概念以及框架,而本文则重点对NDES-SG中,冷热输送管网能量耗散关键影响因素—保温层优化设计展开研究。本文以冷热物流管网输配为研究对象,研究冷热物流输送管道保温层厚度与输送距离(供冷、热半径)的协同关系,以及选取不同保温材料时,管网经济特性规律。分析结果表明,任意一种保温材料在一定约束条件下,冷热输配管网存在保温厚度与供能半径最优协同关系,即"二者协同最优"拐点值。在NDES-SG中,基于天然气基的分布式产能系统及大中型蓄能系统的位置布点、物联网总能系统效率与输送管网的损失密切相关,因此此研究成果将为智慧建筑能源物联网的冷热电管网输配优化设计以及产能系统和蓄能系统容量的选择和布点的研究提供了理论指导与研究思路。     

新型双燃料多功能能源系统开拓研究

本文开拓性地提出了一种新型多种化石能源输入(煤和天然气)、多种产品输出(电力和化工产品)的多功能能源系统。该系统将天然气／水蒸气重整过程和煤的燃烧过程有机整合,用煤燃烧替代了传统重整过程清洁的燃料天然气和弛放气燃烧,实现了煤和天然气的综合互补利用;将甲醇生产系统与发电系统有机整合,实现了化工系统弛放气的梯级利用同时,对甲醇生产系统余热进行了更加有效的利用。研究表明生产相同量的甲醇和电,多功能系统比参比系统少消耗 20％的天然气。本文工作为煤和天然气综合高效利用提供了新途径．     

一种新型分布式冷热电联产系统热力学分析

本文对一个多能源互补功冷并供的分布式能源系统进行了热力学性能分析。该系统通过太阳能和甲醇热化学互补以及余热驱动的功冷并供,实现了燃料化学能与物理能的综合梯级利用。对系统及其参比系统进行了品位分析,结果表明系统化石能源相对节能率为35.2%,比参比的常规分布式能源系统提高13.5个百分点。本文提出的新型分布式冷热电联产系统,为多能源互补和梯级利用的能源系统集成提供了新方法。     

紧凑高重复频率加速器的初级能源

 介绍了一种输出脉冲峰值功率在GW量级,脉宽约6 ns,重复频率1~300 Hz可调的加速器的初级能源系统的设计与实验研究。它的初级能源由商用三相电源供能,利用硅堆整流,并通过固体开关及继电器等装置控制来实现对Tesla变压器初级线圈的重复谐振充电。实验表明该装置运行稳定,通过变压器升压之后可在120 W负载端得到300 kV的重复高电压脉冲。同时,该回路还利用了晶闸管拥有的自关断特性实现了能量的回收,提高了装置的能量利用率。     

紧凑高重复频率加速器的初级能源

介绍了一种输出脉冲峰值功率在GW量级,脉宽约6 ns,重复频率1~300 Hz可调的加速器的初级能源系统的设计与实验研究。它的初级能源由商用三相电源供能,利用硅堆整流,并通过固体开关及继电器等装置控制来实现对Tesla变压器初级线圈的重复谐振充电。实验表明该装置运行稳定,通过变压器升压之后可在120 W负载端得到300 kV的重复高电压脉冲。同时,该回路还利用了晶闸管拥有的自关断特性实现了能量的回收,提高了装置的能量利用率。     

能源健康管理系统在集中供热工程中的应用研究

供热工程作为传统的重大能源供应领域,存在系统能耗高、占地空间大、系统分布广及关键环节多等特点,使得能源系统的可靠、安全地管理对于供热质量和稳定具有决定性的作用,对我国城市居民生活水平具有巨大的影响；能源系统科学管理对改善城市环境,降低城市污染、节能减排等具有重要的意义；通过将健康管理机制、技术、系统引入供热工程的能源管理中,采用数字化、信息化管理手段及技术,建立能源健康管理系统,实现对能源系统的水温、端差、压力、振动频率、湿度等性能参数全寿命周期监控、报警、以及热换器、水泵等关键设备诊断及评价分析,有效解决了影响能源系统健康的关键设备故障诊断与健康水平定量评价,达到供热工程中能源系统的全面掌控与科学管理的目的,为创造和谐人居环境、塑造城市形象、保证城市可持续发展提供有力的保障。     

论能源利用的评价基准

本文主要分析和论证建立能源利用评价基准的有关问题,目的在于为从总能系统的伞局定量分析节能减排的效果或潜力提供理论依据.本文分析了一般化能源利用系统的构成和特性,阐述了能源利卅的单耗分析方法和评价原则.分析了能源利用的三个层面以及它们作为评价基准所具有的特性,指出应以电网主力机组之供电燃料单耗为能源利用的评价基准,推导了热电联产总能系统的临界热电比和节能条件.证明能源利用存在统一的评价基准,不解决能源利用的评价基准问题,有关总能系统节能的问题将永远纠缠不清.     

生物质气化-天然气重整-甲醇动力多联产系统特性分析

本文根据生物质能源具有的自身特点,提出一个适合生物质能源利用的新型多联产系统.在原有天然气基甲醇生产系统中增加生物质气化子系统,充分利用天然气-水蒸气重整与生物质气化制取合成气中碳氢有效成分互补的特点,通过合理配气满足最佳的甲醇合成要求,因此屏蔽掉了变换,补碳,脱碳等分产必需的工艺过程,同时借助动力系统实现未反应气的合理利用,在满足较高的甲醇产率前提下降低了化工产品能耗,动力系统借助化工过程克服燃料燃烧过程品位损失过大的难题,是组分对口分级转化能量梯级利用的本质体现.针对不同天然气生物质输入比情况下合成气一次性通过,以及最佳输入比情况下未反应气适度循环两种方案,本文分别进行了深入分析,具有8%～14%的节能潜力.为生物质能的高效应用以及缓解能源危机提供了一条有效的途径.     

开拓人类能源新时代的核裂变能

 能源是人类社会繁荣和发展的象征。几千年来,人类为了生存和发展不断地向大自然探求和索取能源。１９世纪电力出现后,极大地提高了社会生产率,从根本上改变了人类社会面貌。进入２０世纪５０年代后,石油和天然气的消耗量超过煤炭,二者成为世界的主要能源,大大促进了世界经济的繁荣和发展,然而石化能源是一次性能源,它的储量极其有限,地球上现储的石化能源充其量也只能供人类使用２００多年的时间;另一方面石化能源的使用,特别是２０世纪５０年代以来掠夺性的开采和使用使人类的生存环境遭到严重破坏,并且正在不断地趋向恶化。于是寻求代替石化能源的能源就成为当今世界各国普遍关注的一个问题,它是人类社会可持续发展的一个战略问题。     

带有能源塔的自复叠热泵系统及其热力分析

提出一种将闭式能源塔热泵技术与自复叠系统相结合的热泵系统,该系统在保证提供55℃热水的前提下,利用自复叠系统-39℃~-14℃的蒸发温度,通过能源塔提取空气能,实现冬季寒冷地区的能量传递,系统运行中通过制冰浓缩方式控制乙二醇喷淋液的浓度;通过REFPROP软件,进行了该热泵系统的热力分析;分析表明,系统具有较好的可行性。     

理想蓄能模式下蓄能位置对联供系统性能影响

以天然气为燃料,燃气轮机驱动的建筑冷、热、电联产系统具有能源效率高,污染物排放少,供能安全、可靠等优点。将蓄能与联供系统相结合,选择合适的蓄能位置,对改善系统变工况性能意义重大。本文建立了带理想蓄能装置的冷电联产系统(燃气轮机、吸收机)简化数学模型,以一次能耗最小为目标,分析比较了不同蓄能位置对系统性能的影响。结果表明在联供系统中加入蓄能装置能有效起到减容增效的作用,理想蓄能装置放在吸收机后更有利于提高系统性能。     

基于特征值的电–热综合能源系统扰动分析

电–热综合能源系统中,热力、电力子系统间耦合日益紧密,单一系统扰动不仅在该子系统内传播,还会演化至其他子系统,使得系统整体稳定问题更加复杂。由于热力系统传输约束的复杂度且与电力系统分析方法的不兼容性,现有综合能源系统的稳定性分析难以准确考虑热量传输延迟特性及建筑围护储热特性对系统整体动态响应特性的影响。本文建立了包含热电联产装置和电热泵等电热耦合元件,考虑热量传输延迟与建筑围护结构储热特性的电–热综合能源系统整体动态模型,导出了系统状态微分方程。基于特征值分析方法,判断小扰动下系统的稳定性,并结合时域仿真进行了验证。同时,定量分析了系统结构参数及运行参数对电–热综合能源系统稳定性的影响规律。     

清洁可再生能源——大型聚光光伏电站

<正>人类从钻木取火开始,对能源的需求与日俱增。在近代,随着科学技术的高速发展,对能源已经产生了依赖。人类长期赖以生存的能源,如煤炭、石油和天然气等都属于化石能源。虽然还没有准确的方法可以预测化石能源究竟可以开采、使用多少年,     

基于蓄热完善度的联供系统最佳相变温度求解

以天然气为燃料,燃气轮机驱动的建筑冷热电联供系统是分布式能源系统的主要形式之一。将蓄能与联供系统相结合,可有效改善系统变工况性能,对系统起到减容增效的作用。本文提出蓄热完善度的概念,用以评价实际相变蓄能与理想蓄能在热性能上的差异,并分析其对系统整体能耗的影响。通过建立简化的系统模型,以系统一次能耗最小为优化目标,求得最佳相变温度的解析表达式,对实际相变蓄能型联供系统优化设计具有一定指导意义。     

新区综合能源系统多目标最优化设计

经济性和碳排放的平衡是未来城市能源利用的主要方向。新城区开发需要先进的能源系统设计方法,以定量化计算不同设计方案下的经济性与碳排放。基于城市能源系统的主要特征,本文提出了一种新区综合能源系统多目标最优化设计方法。在需求侧,通过能耗指标分摊法预测负荷;在供应侧,利用超结构建模包含各种能源-技术组合,求解混合整数线性规划问题。本文以雄安新区启动区能源系统为案例进行多目标最优化设计,探讨了碳排放与成本之间的权衡取舍。     

分布式能源系统与微型燃气轮机的发展与应用

集中式与分布式有机结合是21世纪能源工业重要发展方向,新的能源系统将可能影响到人类的生活方式和社会发展的进程。先进燃气轮机技术是21世纪能源与动力系统的核心关键技术,对于我国相关领域中的高新技术发展和移植有着极其重大的作用。我国发展先进燃气轮机技术具有重大战略意义和广阔的产业化前景。本文论述了分布式能源系统和新一代微型燃气轮机的重要性,介绍了国外分布式能源系统和微型燃气轮机的研究和生产情况,提出了分布式能源系统的主要发展方向。     

高温超导直流能源管道电磁仿真分析

高温超导直流电缆具有高电流密度、低损耗的优势,将液化天然气作为超导电缆的冷却液,可以实现电力与能源的一体化输送,提高传输效率的同时降低综合成本。因此,高温超导直流能源管道技术具有广阔的应用前景,其导体结构设计是相应过程中至关重要的问题。针对100 kV/1 kA高温超导直流能源管道导体部分建立三维电磁模型,对比单极性直线结构与螺旋结构、同轴双极性直线结构与螺旋结构在电流动态变化下的导体内部电流分布,研究导体螺旋结构对电流分布均匀性的影响。     

次临界能源包层严重事故缓解系统

针对中国工程物理研究院混合堆次临界能源包层,提出了一种新型的严重事故缓解系统——工程通道注水系统,采用通道注水的方法直接导出燃料区衰变热,同时与非能动安全壳冷却系统结合,实现燃料区非能动长期冷却的建立,阻止燃料区熔化进程发展,保证次临界能源包层的完整性。在保守假设条件下,当燃料区温度达到1220℃时,工程通道注水系统投入运行即可完成严重事故缓解功能。     

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。     

偏远地区离网混合可再生能源系统建模与优化

本文提出了以太阳能、风能和生物质能为能源输入的离网混合可再生能源系统建模及优化设计框架,综合考虑了偏远农村地区能源供需和用电模式的独特性。对离网混合可再生能源系统进行了建模,并给出其技术经济性评价体系。通过对中国西部某村庄的实例分析,验证了该框架及模型的有效性。结果表明,相比于电网延伸,在偏远农村地区发展离网混合可再生能源系统具有显著的经济、环境效益。