太阳能甲醇重整制氢-发电联产系统

基于不同用能系统整合和能的综合梯级利用思路,研究提出一种新颖的太阳能甲醇重整制氢-发电联产系统.将太阳能甲醇重整制氢与发电有机整合,不仅合理地利用中低温太阳能,同时实现甲醇重整制氢弛放气的综合利用.新的联产系统具有优良的热力性能,化石能源的相对节能率达到29%,制氢单位能耗降低为0.85 GJ/GJ-H2.研究表明,减小能量转化传递过程的品位差和合理利用太阳能热是系统节能的关键所在.研究成果将为太阳能多功能能源系统发展提供新方案与新思路.     

集成太阳能热化学过程的冷热电联产系统

提出了集成抛物槽式双轴跟踪镜场的太阳能与清洁燃料热化学互补的微燃机冷热电联产系统。双轴跟踪的抛物槽镜场产生中低温太阳能热驱动吸收/反应管内甲醇分解生成合成气。合成气作为微燃机燃料,驱动分布式能源系统输出冷热电产品。研究了太阳能热化学关键过程吸收/反应管内甲醇转化率、沿程温度分布规律,对系统进行了能量分析和拥分析。结果表明,新系统热效率为74.74%,系统发电效率达到32.34%。研究结果为高效、稳定利用太阳能和清洁燃料提供了一种有效途径。     

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。     

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。     

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。     

太阳能甲醇分解吸收-反应器研制与实验研究

利用中温太阳能为甲醇分解的吸热反应供热,可以将中温太阳能转化为合成气燃料的化学能,同时提高燃料热值和太阳能的可用性,还可以实现太阳能与化石燃料的互补.本研究提出了太阳能热化学系统的一体化设计原则,建立了综合考虑太阳能集热、反应动力学和反应器结构参数的太阳能甲醇分解反应器的理论分析模型,并首次研制了5 kW热功率的抛物槽式太阳能甲醇分解一体化实验装置.太阳能甲醇分解的实验结果表明太阳能集热器可以为甲醇分解提供200～300 ℃的反应温度,在辐照300～800 W/m2,甲醇进料量为0.5～4l/h条件下,甲醇转化率可以达到50%～95%,投射到吸收-反应器上的太阳能转换为燃料化学能的效率可以达到30%～60%,具有良好的甲醇分解和太阳能转换性能.研制的实验装置体现了一体化设计特征,同时理论分析结果与实验结果也具有很好的一致性.本文研究成果将为开拓太阳能与化石能源互补的能量系统提供理论支撑和实验数据.     

双轴跟踪太阳能驱动甲醇分解的动力系统研究

提出了一种双轴跟踪的中低温太阳能甲醇分解与化学回热耦合的动力系统。集热单元采用双轴跟踪的抛物槽式集热器;利用导热油吸收中低温太阳能和烟气余热从而间接分解甲醇;所生成的合成气进入燃气轮机燃烧作功,烟气驱动制冷和供热,实现冷热电输出。镜场采用双轴跟踪,余弦损失消除,集热效率得以提升。通过系统集成,将烟气余热和中低温太阳能转化为化学能,能量品位提高,并且化学回热作为中低温太阳能的备用能源技术,有利于系统稳定运行,延长系统运行时间。在设计工况下,系统的一次能源利用率为78.55%,太阳能净发电效率达22.61%。研究结果为高效利用太阳能提供了有效途径。     

太阳能甲醇分解能量转换机理实验研究

本文通过太阳能分解甲醇燃料实验,来研究太阳能与化石燃料互补的能源利用系统的能量转换新机理,揭示减少燃料化学能释放过程(火用)损失和提升太阳热能品位的本质,并得到基于实验的量化依据。实验研究了反应过程能量品位关联机理和效果,并揭示了主要因素影响规律。太阳热能温度的升高,有利于分解反应的进行,但温度过高会负面影响品位提升的效果,260℃左右是较合理的;与太阳能甲醇分解反应装置规模对应的进料量条件是影响能量转换过程的关键因素,也将影响太阳热能品位提升效果。研究成果将为开拓太阳能与化石能源互补的能量系统提供理论支撑和实验数据。     

中温太阳能与化学链燃烧整合的冷热电系统

本文提出了中温太阳能与二甲醚-氧化钴化学链燃烧整合的新颖冷热电联产系统,并对系统热力性能及关键参数对系统热力性能的影响进行了分析。研究表明,燃气透平入口初温(TIT)1000℃,压比8.8时,新系统的总能效高达92.6%。在输出量相同的情况下,新系统的化石能源节能率达29.3%,太阳能集热面积节省率可达69.8%。同时,采用热重分析仪对系统关键过程—二甲醚-氧化钴化学链燃烧开展了初步的实验研究,验证了新系统的可行性。     

太阳能与冷热电联产系统集成

本文研究太阳能与冷热电联产系统集成,增加槽式太阳能集热器,利用中低温太阳能.在相对节能率的基础上提出全年相对节能率,并采用全年相对节能率评价新系统,用以确定最佳太阳能集热器面积.用软件Aspen Plus模拟流程,装机容量275 kW时,太阳能集热器面积增加,新系统的全年相对节能率先增加后减少,最大全年节能率值为32.7%,而常规系统的全年节能率为30.7%,新系统较常规系统的全年节能率相对提高了6.5%,最佳太阳能集热面积为350 m2.对于不同装机容量,设计最佳太阳能集热器面积;对于同一装机容量,讨论太阳辐射强度及日照时间对最佳太阳能集热面积的影响.     

太阳能光伏/光热化学利用系统

本文研究了一种基于光谱分频的太阳能光伏/光热化学耦合利用系统。在该系统中,全光谱的太阳能按照波长不同被区分利用。适合光伏电池利用的太阳能被分配给光伏电池进行光伏转换,其它波段的太阳能则转化为热能驱动甲醇裂解反应产生合成气。实验结果表明在太阳辐照强度为712.8 W/㎡,甲醇流量为2.7 kg/h时,系统效率达到31.18%。系统实现了低品位的太阳能向高品位的电能和化学能的转换,为研究太阳能的全光谱高效利用提供了新的思路。     

槽式聚光光伏-光热化学互补系统中吸热反应管性能研究

本文以槽式聚光光伏-光热化学互补系统为对象,并以甲醇裂解反应为例,探究了该系统内的吸热反应管在入射光谱仅为透过的红外光谱波段时的性能。研究结果表明,当几何聚光比为21.4时,透射到吸热反应管的红外光谱能量转化为太阳能燃料化学能的效率可达54%~58%。此外,还研究了太阳直射辐射强度、甲醇进口流量、甲醇进口温度等关键运行参数对吸热反应管中反应管温度、甲醇转化率等的影响。本文的研究工作为探索聚光光伏-光热化学互补方法提供了一种可能。     

耦合太阳能和地热能的冷热电联供系统优化

天然气和可再生能源互补是一种并行解决环境污染和克服可再生能源不稳定的有效方式,本文提出一种耦合太阳能和地热能的混合冷热电联供(CCHP)系统。基于以电定热(FEL)和以热定电(FTL)运行策略,提出了地源热泵出力比依照逐时电价和季节而变化的运行模式;以一次能源节约率、费用年值节约率以及二氧化碳减排率为目标函数,建立CCHP系统优化模型,运用多目标遗传算法对系统配置及运行策略进行了寻优求解。结果表明:该混合CCHP系统在FEL模式能够实现最优的综合性能.     

冷热电联产系统的评价准则

本文通过对以燃气轮机回热循环为动力系统的冷热电联产系统进行热力学分析,对几种常用的评价准则进行了比较。通过分析,认为能量利用系数将冷、热、电等各股能量等价看待,(火用)效率过分看重能量的作功能力,折合发电效率过分关注冷、热能的输出,均不适于冷热电联产系统的评价;节能率反映的是输入能量的使用情况,经济(火用)效率在某种程度上是经济性的表现,比较适于冷热电联产系统的评价。研究中发现,燃气轮机温比有利于系统性能的提高,但针对不同的目标有不同的最佳压比;在节能率的使用中需要明确参照系统的性能。     

冷热电系统特性的探讨

冷热电联供系统建立在能的梯级利用基础上,将发电、供热、制冷有机结合在一起。本文基于探讨燃气轮机的冷热电联供系统,通过对各子系统进行系统(?)分析,揭示了各独立变量对系统性能影响的内在规律,并明确指出了冷热电联供系统的系统节能率(约27％)以及系统集成的重要性。     

光学与太阳能

开发资源丰富、可再生,清洁的新能源是全球一项紧迫的战略任务.在概述现有能源技术的基础上,从光学和光学技术角度重点对太阳能的直接利用、太阳能电池以及太阳能分解水制氰进行了分析.指出了利用简单有效的太阳能跟踪聚焦系统,以及耐热、低损耗、低成本和宽光谱传输的空芯塑料光纤,可以加大对太阳能的直接利用和普及推广;在太阳能电池方面,应重点研究和发展各种薄膜太阳能电池,采用对可见、紫外和红外光谱吸收的、具有不同带隙的复合材料和采用多结器件,以进一步提高电池的转换效率和降低成本;在太阳能分解水制氢方面,应该把直射到地球表面的、从紫外-可见-红外的宽太阳光谱,利用空腔辐射器作一个变换,转换成绝大部分位于水分子有强烈吸收带的红外区.同时利用催化剂(敏化剂),对水进行红外光催化分解反应,或者利用红外多光子离解这有可能取得工业化规模制氢的突破.     

冷热电联产系统节能特性分析

本文分析各子系统性能和补燃量对冷热电联产系统总体性能的影响,得到了与分产系统相比联产系统节能所需满足的条件,并建议采用以联产系统燃料量为基准的节能系数评价联产系统性能。通过对回收的热量在制冷子系统和供热子系统中的分配情况研究,确定了回收热量优先利用的原则。补燃量的增加将导致联产系统性能下降,到一定程度使联产系统与分产系统相比不具有优势;随着电网供电效率的提高,确保联产系统节能所需的联产系统发电效率也不断提高。     

微型冷热电联产系统热力学分析

根据一套10kw级微型分布式冷热电联产系统(采用燃气内燃机发电,地板辐射采暖,吸附制冷机提供空调制冷)在冬夏两季实验研究获得的数据,从热力学第一及第二定律角度,进行热力学分析,与传统的冷、热、电分产系统进行比较,并对不同评价标准得出的结果展开了进一步的探讨。分析揭示了冷热电联产系统高效节能的原因,得出的相关结论为实验系统的改进以及未来实际应用系统的设计,提供了理论依据.     

新型多能源互补系统的热力经济性分析

本文对SOLRGT系统（一种新型的中低温太阳能与化石燃料互补的动力系统）进行了热力经济性分析。该系统基于化学回热循环,通过中低温太阳能品位的间接提升、与先进燃气轮机的集成,实现中低温太阳能的高效、低成本热功转换以及和化石燃料的综合梯级利用。本文将其与同等输入下的两种单输入发电系统进行对比分析,研究表明：基本工况下,SO...