熔盐储热耦合压缩空气储能系统经济性分析

压缩空气储能作为一种大规模物理储能技术,广泛应用于可再生能源消纳和电网削峰填谷。设计了一种耦合熔盐储热的压缩空气储能系统,采用Ebsilon软件对复合系统进行建模仿真。基于该储能系统对外供应热水、蒸汽、电能的工况,研究不同系统运行模式下的?效率、热效率以及经济性。结果表明:复合系统在储气压力为7 MPa、排气温度系数为1.96时系统?效率最高,达到64.98%;在储气压力12 MPa时系统热效率最高,达到91.55%;在热汽电三联供应用场景下,最佳储能时长为6 h,储气压力为7、12 MPa时,最优发电时长分别为6、8 h;该研究可为耦合熔盐储热压缩空气储能热电联供提供理论指导。

页岩数字岩心重构与水力压裂数值试验

为了实现对深部页岩油储层水力裂缝扩展规律的精细研究,以吉木萨尔凹陷芦草沟组陆相页岩油储层下甜点主要油层段为研究对象,对3684.62~3705.70 m深度范围内的20组页岩样品进行扫描并构建数字岩心,开展水力压裂数值试验.试验获得了各模型的破裂压力和水力裂缝扩展路径.结果表明:破裂压力随孔隙度的增加而降低,随着脆性矿物体积分数的增加而增加,和石英体积分数呈现较明显的线性关系.水力裂缝在孔隙位置起裂,连通独立的孔隙区域并沿着贯通的孔隙区域继续扩展.在远离孔隙区域时,水力裂缝主要沿垂直于最小主应力方向延伸.水力裂缝的复杂程度均随石英体积分数和孔隙度的增加而增加,但也会受到矿物分布形态的影响.当石英体积分数或孔隙度较高且呈现大面积连通分布时,水力裂缝的扩展受到抑制,水力压裂的增渗改造效果较弱.

基于二氧化碳热力循环的储能研究综述

基于二氧化碳热力循环的储能技术,结合二氧化碳循环的优良性能和捕集后二氧化碳的再利用需求,有望在未来以新能源为主体的能源体系中发挥出重要作用。针对基于二氧化碳循环的储能技术进行了定义,并依据各储能方案的技术特点将该储能划分为电热储能,低、中和高压储气的压缩二氧化碳储能,低温和近常温储液的压缩二氧化碳储能,以及恒压储气的压缩二氧化碳储能;讨论了各类储能技术的研究现状、具有的优势和存在的不足。低压储气的压缩二氧化碳储能技术最为成熟,目前已有大型工程示范机组建成;高压储气的压缩二氧化碳储能和大规模电热储能的综合性能较好,但成本较高;低压端储存液态二氧化碳的压缩二氧化碳储能的循环效率最低,但储能密度最高;恒压储气的压缩二氧化碳储能效率最高,可达74%~76%,储能密度接近2(kW·h)/m^(3),是极具发展前景的压缩气体储能技术之一。

基于OOLSSA-LSTM的光伏发电预测模型研究

预测精确度一直是负荷预测的重点研究方向。提出一种利用正交对立学习改进的麻雀搜索算法[An Improved Sparrow Search algorithm Based on orthogonal-opposition-based learning(OOLSSA)]与长短期记忆网络(Long Short Term Memory network)组成的OOLSSA-LSTM混合预测模型,利用正交对立学习对麻雀算法进行优化,对LSTM参数进行选择,避免人为选择造成的误差。通过实验对比单一的LSTM预测模型、SSA-LSTM预测模型及OOLSSA-LSTM预测模型的预测结果,得到的实验结果满足预期,证明此改进算法具有更好的寻优结果,为功率预测提供一个新方案。

褐煤抽气预干燥超临界二氧化碳循环发电系统性能分析

为了提高褐煤发电系统能效,提出了一种基于抽气预干燥的褐煤超临界二氧化碳循环发电系统。首先以高温回热器热侧出口工质携带的高温热量为热源预热褐煤,使褐煤中的水分蒸发。其次预干燥褐煤抽气工质在干燥机中放热后,可以进入低温回热器加热冷侧低温工质,减少能量损失。基于热力学第一、第二定律,建立了新型超临界二氧化碳动力循环褐煤发电系统与褐煤预干燥系统高效耦合热力计算模型,并对直燃褐煤发电系统和褐煤抽气预干燥发电系统进行对比分析。以内蒙古锡林浩特胜利煤田原煤为例进行计算,结果表明:相比于直燃褐煤发电系统,褐煤抽气预干燥发电系统通过利用高温抽气干燥褐煤,可以使发电效率提高1.50%,发电标准煤耗率降低8.41 g·(kW·h)^(-1);进一步[火用]分析结果显示,系统能效的提高主要得益于锅炉燃烧[火用]损的降低,预干燥褐煤使得锅炉燃烧[火用]损降低4.47%,故系统[火用]效率提高1.34%;干燥机效率和褐煤干燥程度越高,褐煤抽气预干燥发电系统节能潜力越大。

液态空气储能与液态CO_(2)储能技术对比

为了解决压缩空气储能储气室容积大、成本高的问题,液态空气储能和液态CO_(2)储能得到了国内外广泛关注及研究。针对这两大储能系统,借助ASPEN PLUS软件搭建了热力学物理模型,并借助分析对两大储能系统进行热力学和关键参数敏感性研究分析。研究表明:液态空气储能系统损失主要发生在压缩机及蓄热蓄冷装置上,分别占比45.02%、37.61%。液态CO_(2)储能系统损失主要发生在低温膨胀机、压缩机及蓄冷蓄热装置上,分别占比26.99%、23.88%、30.41%。从电-电转化效率方面:在绝热条件下,两大储能系统由于在充放电过程能量消耗大,电-电转化效率都低于55%,相比液态空气储能,液态CO_(2)储能效率高。从系统成熟度方面:液态空气储能已得到工程应用,而液态CO_(2)储能还处于研究阶段,未得到工程化应用。从投资成本方面;液态CO_(2)储能单位千瓦投资成本高于液态空气储能约40%。

芳纶的生产和应用及专利申请进展

介绍了芳纶的生产、应用及专利申请进展。2023年全球对位芳纶生产能力为107.7 kt/a,间位芳纶生产能力为69.0 kt/a,国内对位芳纶生产能力为20.0 kt/a,间位芳纶生产能力为20.9 kt/a,泰和新材集团有限公司是目前国内最大的芳纶生产企业。国际与国内市场芳纶消费结构略有不同,2023年国际市场对位芳纶在安全防护、车用摩擦材料领域消费占比较大,而国内市场对位芳纶的消费领域则主要集中在光学纤维增强和安全防护领域;国际市场间位芳纶在电气绝缘纸、安全防护织物、高温过滤材料领域的消费占比较大,而国内市场间位芳纶主要用在相对低端的高温过滤材料领域;下游高端领域如蜂窝芯材、锂电隔膜等有望成为芳纶新的需求增长点。跨国企业芳纶专利申请量较大,比较注重专利布局和专利保护;芳纶相关专利申请量最多的技术领域涉及生产技术改进、芳纶纸、电池等。指出企业在持续推进芳纶常规应用领域创新的同时,应关注和寻求独特应用领域的技术创新,抢先布局专利,获得更早的专利保护和更大的市场优势。

熔盐储能在新型电力系统中应用现状与发展趋势

储能是新型电力系统的关键核心技术,熔盐储能作为一种中高温传热蓄热方法,因具有储能密度高、稳定性好等优点,广泛应用于太阳能光热系统、调峰调频、绿电消纳等新能源领域。但目前对熔盐储能系统中的核心部件如储罐、熔盐电加热器、熔盐换热器等设备的研究普遍基于太阳能热发电技术的需求开展,针对其他应用场景的研究尚不够充分。在不同应用场景下,熔盐的使用温度区间、加热及换热方式都有区别。概述了熔盐储能关键技术的研究现状和技术成果,研究了熔盐储能技术的发展路径,提出了其在新型电力系统中的应用领域,并针对不同应用场景,提出了相应的熔盐选型参数、储罐及换热器类型。

铅铋快堆-超临界CO_(2)循环系统中铅铋/超临界CO_(2)换热研究综述

铅铋快堆(lead-bismuth fast reactor,LFR)与超临界二氧化碳(supercritical CO_(2),S-CO_(2))循环耦合系统是提升核能利用效率,优化核能应用现状的突破性技术。为了准确把握该系统中耦合换热这一关键问题的发展动态与现状,从中间换热器技术开发、印刷电路板式换热器(printed circuit board heat exchanger,PCHE)流道优化、液态铅铋合金(liquid lead bismuth eutectic,LBE)及S-CO_(2)流动传热机理研究、LBE及S-CO_(2)耦合对流换热机理研究等角度出发,全面归纳总结了相关的实验研究与数值模拟成果。研究结果表明,Z型PCHE加工难度适中,换热性能优秀,弯折处加入直道或弯弧可在传热速率略微下降的前提下大幅降低换热器内压降,明确该型换热器是目前主流选择,并给出了PCHE的结构优化设计思路;液态LBE流动传热实验研究存在边界条件范围窄的问题,对比已有的传热预测关联式,对棒束、圆管等不同条件给出相应的传热预测关联式;对比分析适用于液态LBE的数值模拟方法,给出了可靠的利用雷诺时均方法的湍流模型与湍流普朗特数模型,阐释了利用四方程模型数值模拟的原理与优势;系统总结了应用于PCHE中的S-CO_(2)传热关联式,LBE与S-CO_(2)耦合换热研究现状与存在的问题。目前LBE与S-CO_(2)直接耦合换热的研究成果较缺乏,仍无成熟结论明确哪种换热器结构最合适,哪种数值模型有最优的可靠性与最小的偏差值,仍需针对不同应用场景具体考虑。本文明晰了铅铋-超临界二氧化碳耦合换热应用研究的方向与困难所在,对其他类似的新型多工质耦合换热系统的开发也具有重要指导意义。

燃煤电站锅炉烟气污染物一体化协同治理技术

针对燃煤电站污染物排放日益严重的问题,提出了燃煤电站锅炉烟气污染物一体化协同治理技术,即对单一污染物,采取多设备协同治理,设备设置和系统参数一体化考虑,从整体的角度对各环保设备的工程设计及运行进行优化。实际工程应用表明,采用烟气污染物一体化协同脱除技术是实现燃煤电站烟气超低排放的有效途径。

宜宾煤中氮的形态及其变迁规律研究

利用X射线光电子能谱(XPS),研究了宜宾煤及其煤焦中氮的官能团结构,分析了氮官能团在热解过程中的迁移.所有煤焦在马弗炉上制取,制焦温度分别为700、900、1100℃ 研究结果表明,宜宾煤中氮的官能团有4种,即吡啶(N 6)、吡咯(N 5)、质子化吡啶(N Q)和氮氧化物(N X),其中吡咯含量最大,煤中的N X就是N O,是煤中吡啶结构氮与氧直接结合的结果 在700℃热解时,由于煤的脱氧脱氢,吡啶酮和N O均向吡啶转化,N Q基本不变 当热解温度升高到1100℃时,N Q完全分解,残留在煤焦中的氮为吡啶结构,当有氧气存在时被氧化成吡啶酮和N

高效燃煤机组关键技术研究进展

提高燃煤电厂的热效率可以实现节能与CO2减排的双重效果。欧盟的"在700℃运行的超临界煤粉锅炉发电即AD700计划"和美国的"超超临界蒸汽计划(USC)"的主要工作是把蒸汽参数提高到700℃,甚至760℃,从而大幅提高机组的热效率。研究表明,开发新的热力系统,缩小卡诺缺口和提高蒸汽参数都可以提高热效率,二者结合可以将现机组效率提高到50%,甚至更高水平。我国可以在欧盟AD700以及美国USC计划的基础上创立一个E50+(效率大于50%)计划平台,集中力量在短期内实现除耐高温材料之外的关键技术研发和示范电站的建设。

煤粉低NO_x燃烧技术的机理研究

煤粉燃烧过程中NOx的排放主要来自于燃料氮的转化,如使燃料氮更多地向N2转化即可减少NOx的排放。因此,在燃烧初期,保证一个足够的热解阶段,在燃烧器上部保留一段还原区,挥发分和煤焦的交互作用以及深度空气分级燃烧与低NOx燃烧器的组合等,均有利于把NOx排放降低到较低水平。

氧对宜宾煤中燃料氮迁移特性的影响

利用X射线光电子能谱 ,研究了宜宾煤与煤焦中氮的形态 ,探讨了氧对煤中燃料氮迁移规律的影响 .制焦气氛为高纯氩气中的惰性热解和氧 /氩混合气氛 .制焦温度为 70 0℃和 90 0℃ .结果表明 ,煤焦中氮官能团的存在形式受温度控制 ,与气氛无关 ,但是温度和氧量对各官能团量的变化都有影响 .氧的参与造成热解时燃料氮迁移规律的改变 ,这种改变随温度的升高愈加明显 .有氧存在时 ,焦中氮的总含量随温度的升高迅速减少 .实验结果分析说明 ,煤焦N X中氧的来源是煤本身结合的燃料氧 ,而热解气氛中氧的参与不会造成N 6和N Q转变为吡啶酮和N X .各种氮官能团形式随温度的升高都有不同程度的减少 。

抚顺煤热解过程中N_2生成的实验研究

利用固定床反应器在600-1 300℃范围内进行抚顺煤的热解实验,研究了热解过程中燃料N向N2的转化,以及脱除矿物质元素和添加催化剂对N2生成的影响.升温速率是20℃/min,热解载气为高纯He,热解产生的N2用气相色谱方法定量分析.实验结果表明,抚顺原煤在600℃热解时N2生成量很少,不足10%.随着热解温度的进一步升高,煤中N向N2的转化率几乎呈线性增长.N2的来源一是直接从煤的大分子结构中释放,二是由矿物质元素与燃料氮之间的固相反应产生.抚顺煤脱除矿物质后热解时,N2的生成量明显减少.Ti、Na、K、Fe、Ca类矿物质元素的加入不同程度地促进了N2生成,而且其作用温度区间各不相同.

二次再热技术发展与应用现状

从1956年世界上第一台二次再热机组在西德的诞生到世界上效率最高的二次再热机组在中国华能莱芜发电有限公司的投运,二次再热技术经历了半个多世纪的发展。目前,世界范围内已投运的58台二次再热机组中,我国的6台高参数超超临界二次再热机组,无论是蒸汽参数还是机组效率均已达到世界先进水平。经过近几年的探索,我国逐步掌握了完整、成熟的二次再热技术,涵盖系统设计、锅炉、汽轮机、控制等各个方面。结合二次再热机组的技术特点和目前我国煤电发展的趋势,未来二次再热机组在我国的发展应该以效率、经济性为主,同时兼顾灵活性。

煤电的低碳化发展路径研究

在我国全面建设社会主义现代化强国和"碳达峰、碳中和"2个远景目标的共同要求下,煤电不但要起到战略保障作用,还需要实现低碳化发展。讨论了煤电的定位和合理的发展规模,提出煤电的低碳化发展首先要考虑存量机组的节能提效,采用节能改造及机组延寿等技术达到提效目的;新建机组必须采用先进高效的发电技术,如超高参数超超临界发电技术以及超临界CO_(2)循环发电技术,通过降低煤耗减少碳排放;对于全部的煤电机组,需要采取包括锅炉深度调峰、控制系统调峰适应性改造、热电解耦以及储能在内的各种技术实现灵活调峰,但是需要政策支持;由于技术经济性原因,碳捕集和封存技术目前没有得到推广,可以作为实现碳中和目标的技术支撑。上述4个方面一起构成了煤电的低碳化发展路径。

300MW超临界二氧化碳锅炉气动力特性及壁温分布

超临界二氧化碳布雷顿循环有着全流量回热、回热量大的特点,使得其进入热源的工质温度远高于同参数的蒸汽朗肯循环。与以水为工质的传统超临界锅炉相比,超临界二氧化碳锅炉具备入口工质温度高,再热气吸热比例较高,锅侧流体远离大比热区等特点。因此,深入研究超临界二氧化碳锅炉气动力特性(对应水工质锅炉的水动力特性)对煤基超临界二氧化碳发电技术的发展意义重大。以300MW,600℃等级的超临界二氧化碳锅炉为例,通过数值模拟和气动力建模计算相结合的方法,对垂直管圈气冷壁和再热气冷壁的气动力特性进行了详细计算和分析,获得了相应的流量分配规律以及气温和壁温分布特点。

600MW煤基超临界二氧化碳发电系统回热器和预冷器的概念设计

超临界二氧化碳发电系统中通常采用印刷电路板换热器作为高温回热器、低温回热器和预冷器。为了更好地研究高温回热器、低温回热器和预冷器,并进行相应的概念设计,该文基于FORTRAN平台,从换热器的热力计算模型入手,建立了通用的印刷电路板换热器计算模型和程序。基于文献中的实验数据,对该模型中换热系数计算关联式的选取进行了论证,进而确保计算模型的准确性。基于该计算模型,该文完成了600MW煤基超临界二氧化碳发电系统中的高温回热器、低温回热器和预冷器的概念设计,并对各换热器中温度沿程分布及是否有夹点现象进行了校核计算。文中研究结果对未来建设煤基超临界二氧化碳发电系统具有重要的参考价值。

基于太阳能光热发电的热化学储能体系研究进展

太阳能光热发电对缓解化石能源的紧张和减少碳排放具有深远的意义,大规模高温储热是太阳能光热发电的关键,热化学储能由于储能密度高等优势在太阳能光热发电领域具有广阔的应用前景。本文综述了热化学储能的基本原理和特点,详细介绍了几种有前景的热化学储能体系及其研究现状,其中包括金属氢化物储能体系、碳酸盐储能体系、氢氧化物储能体系、金属氧化物储能体系等,并总结了各种储能体系现存的问题。最后,针对热化学储能存在的问题,指出了未来热化学储能的研究方向。