压气蓄能电站的评价指标和性能分析

蓄能电站是电网调峰的有效手段。它在电网负荷低谷期间把电能转化为易于大量存储的其他形式的能量贮存起来,在电网负荷高峰期间再把贮存的能量转化为电能向电网供电。抽水蓄能电站是较为常见的一种,在国外已有近百年的发展历史。近年来我国重视了电网调峰,修建了一批抽水蓄能电站。压气蓄能(Compressed Air Energy Storage,简称CAES)是国际上正在蓬勃发展的蓄能发电新技术,它在电网负荷低谷期间用电网     

压缩空气蓄能电站综合效益评价研究

压缩空气蓄能(CAES)电站是一种新型电能存储系统,具有动态响应快、经济性能高、环境污染小等优点,可起到负荷平衡、战略规划、提高供电质量的作用.其经济效益的来源可分为两部分,静态效益和动态效益.本文将通过容量效益、能量转换效益、环保效益和动态效益等进行综合性量化评价研究.     

压缩空气蓄能(CAES)系统集成及性能计算

压缩空气蓄能(CAES)系统是一种新型电能存储系统,具有动态响应快、经济性能高、环境污染小等优点,可起到负荷平衡、战略规划、提高供电质量的作用。CAES系统包括空气压缩机、电动机/发电机、地下贮气室、换热器、燃烧室、燃气轮机等常用设备,可分为两个子系统,分别是蓄能子系统和发电子系统,通过对设备采取不同组态,可得到不同方案系统。本文将结合当前CAES发展的新技术,提出CAES系统的集成方案并进行相应的计算与优化。     

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。     

压缩空气蓄能系统应用于低温制冷性能分析

压缩空气蓄能系统(compressed air energy storage,CAES)是一种新型的蓄能系统,利用储存的高压空气的膨胀功和膨胀后的低温空气进行制冷.常规的空气制冷系统在制取-50～-100℃的制冷温度时具有较好的经济性能,本文提出将这种常规的空气制冷系统与压缩空气蓄能系统相结合形成一种新型低温制冷系统.文章讨论了此种低温制冷系统的组成形式和运行方式,并计算其运行性能,且与常规的空气制冷系统和蒸气压缩制冷系统进行了对比.结果显示该新型低温制冷系统在-50～-100℃制冷温度时,性能优于常规系统.     

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。     

微型冷热电联供系统集成与实验研究

简要介绍了微型冷热电联供系统的结构与功能,这种系统采用小型燃气内燃机和新型高效固体吸附式制冷机组集成实现冷热电联供。具有效率高,污染排放低,占地面积小,初投资少等特点,可用于家庭、宾馆及会议场所等实现冷热电联供。搭建了微型冷热电联供系统性能测试试验台,并进行了系统性能试验研究,该系统可以实现额定发电量12kW,最大供热量28.1kW(95℃热水)和最大制冷量9kW的目标,为下一步联供系统能量管理和优化运行控制奠定基础,所形成的能量管理方案可以应用到任何大型冷热电联供系统中。     

太阳能与甲醇热化学互补的分布式能源系统研究

本文提出一种基于中低温太阳能与甲醇热化学互补的分布式冷热电供能系统。基于热力学基本定律,对系统作了能量平衡分析和(火用)平衡分析,探讨了变太阳辐照下系统的热力性能和储气蓄能的变化特性规律。结果表明:设计工况下,系统的一次能源效率达89.36%,(火用)效率达到47.10%,太阳直射辐照强度从500 W/m~2变化到900 W/m~2时,系统一次能源效率和冷、热、电功率输出保持稳定。本文的研究成果为高效利用中低温太阳能热化学技术与分布式冷热电能源系统集成技术提供了新途径。     

恒压型抽水压缩空气储能系统的热力学及经济学多目标优化

为解决可再生能源存在的间歇性和波动性等问题,考虑到现有大规模储能技术的不足,提出了一种兼具抽水蓄能技术和压缩空气储能技术特点的恒压型抽水压缩空气储能系统.首先建立其热力学模型和经济学模型,然后以能量效率和单位能量成本作为目标函数,以水气比、预置压力、增压机压比和增压机效率作为决策变量,分别针对容量为1 MW、2MW、5 MW的系统进行多目标优化。多目标优化结果表明,当水气比约为7、预置压力约为4 MPa、增压机压比约为2、增压机效率较高时,系统具有较高的能量效率和较低的单位能量成本。同时,随着系统容量的增加,单位能量成本明显降低。研究结果可为该系统的工程应用提供理论支撑。     

基于(火积)与熵产分析的最优相变温度研究

蓄能对分布式能源系统的效率有较大影响。本文对于分布式能源系统中蓄能的相变温度,分别采用熵产极值,(火积)耗散极值与广义热阻极值进行优化。结果表明,(火积)耗散极值与广义热阻极值作为优化准则所得的最优相变温度对应蓄热取热功率的极大值。此外,基于(火积)耗散分析方法,分析了二级蓄能的蓄热取热能力,结果表明二级蓄能的蓄热取热量比单级蓄能大,二级蓄能与单级蓄能蓄热量之比与冷热流体入口温度无关,仅与传热单元数有关,且当传热单元数趋于无穷大时,二级蓄能与单级蓄能的蓄热量之比趋于四分之三。     

分布式能量系统的综合评价

分布式能量系统由于具有良好的经济与环保性能,得到了世界各国的普遍重视。本文选取人们所关注的经济性、可靠性、环保性及CO2减排的几个因素作为指标,建立了分布式能量系统综合评价的指标体系和模糊识别模型。通过分布式能量系统与传统大电网集中供电方式的比较,结合实际案例,对几种常用的供能方式进行了综合评价。本文的研究成果为在电力市场竞争机制下分布式能量系统的发展与规制提供了决策支持,有利于实现分布式能量系统与大电网集中统一供电的相互补充,以满足不同用户的需求。     

先进绝热压缩空气储能系统的设计计算

作为一种重要的可再生能源,风能的不稳定性问题亟待解决。压缩空气储能(CAES)系统是解决该问题的一种有效途径。先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统在传统CAES系统的基础上得到改进,在环境保护、资源节约上有明显的优势。以1.5 MW的AA-CAES为例,介绍了先进绝热压缩空气储能系统的设计过程,并给定具体参数进行计算,对该系统的特性及应用前景进行了分析总结。     

基于超导储能系统的有源电力滤波器

电力系统中电力电子装置的广泛应用,为电网中注入了一定的谐波及无功电流,从而影响电网的稳定运行.本文提出了一种基于超导储能系统并采用直接功率控制的有源电力滤波器.与传统的有源电力滤波器相比,超导储能系统不但可以滤除谐波,还可以滤除有功功率波动.通过Matlab/Simulink对基于超导储能系统的有源电力滤波器进行仿真验证.     

基于菲聂尔透镜的聚焦太阳能PV/T 系统热电性能研究

本文建立了基于菲涅尔透镜的聚焦型PV/T热电联产系统的一维稳态传热模型,对六种不同结构的PV/T系统的热、电效率和(火用)效率进行了计算,利用(火用)效率作为评价标准对六种系统进行了比较.分析表明采用聚焦型PV/T系统,在牺牲少量发电效率的基础上,可以获得具有一定温度的热能;增添玻璃盖板虽然能够减少热损失,但同时使得系统的光学效率降低,减少电池上的能量密度,反而使得系统的(火用)效率降低1%;环境恶劣的情况下,应将集热管外加保温腔体,透镜起到盖板和聚光器的双重作用,在不损失发电量的同时可以提高系统的热效率.     

基于三电平PWM整流器的超导储能系统直接功率控制

本文研究了基于三电平PWM整流器超导储能系统直接功率控制策略.分别给出了基于电压定向和虚拟磁链的直接功率控制策略的具体实现方法.根据开关表生成的原理,提出了一种新的三电平PWM整流器直接功率控制的开关表.通过Matlab/Simulink仿真分析软件建立模型,验证了本文提出的开关表的可行性,以及基于三电平PWM整流器超导储能系统直接功率控制策略良好的动静态性能.     

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。     

基于TRNSYS的太阳能集热系统能量转化分析与优化

建立了太阳能集热器非稳态数学模型。以工程实例为研究对象,借助于TRNSYS软件,分析不同集热器类型,集热面积,水箱容积,水箱流量对太阳能集热系统性能的影响。优化集热器和水箱设计参数,采用变流量水箱系统,对提高太阳能集热系统综合性能有指导意义。     

基于吸附制冷的微型冷热电联供系统实验研究

设计并建成一套小型燃气内燃机和高效余热吸附制冷机相结合的微型冷热电联供实验系统,对其在不同工况下的运行参数和特性进行实验研究,分析了联供系统的节能经济性。联供系统可以同时提供峰值发电量12kW,峰值制冷量9kW或峰值供热量28kW。结果表明联供系统热电联供节能性优于冷电联供,热电联供一次能源利用率均在70%以上.当天然气价格为1.8元/Nm~3和电价0.61元/kWh时,系统投资回收期低于4年.     

中低温太阳能品位间接提升及系统集成

本文提出了中低温太阳热能品位间接提升的概念、方法和系统集成,其核心是热集成和热化学转换的有机结合。在所提出的太阳能和化石能源综合互补的化学回热循环系统(SOLRGT)中,中低温太阳热能首先提供蒸汽蒸发潜热从而转化为蒸汽内能;其次通过蒸汽参与重整反应进一步转化为合成气化学能,实现品位提升;最后得以在高效的燃气轮机系统中实现热功转换。由于太阳能的引入,燃气轮机透平排气余热回收部分的热匹配得到极大改善,并减少了化石能源消耗;同时,蒸汽产率的增加有助于增进系统化学回热和物理回热收益。系统中太阳能热转功净效率可达26.5%;和常规化学回热循环相比,化石能源节约率可达20%～30%,实现相应数量的CO_2减排,系统中实现了中低温太阳能的高效热功转换和与化石燃料的梯级互补。