多能源热互补分布式能源系统的节能率评价方法

多能源互补是分布式能源系统的重要发展方向,相比于化石能源驱动的分布式能源系统,其节能特性的评价方法研究尚有不足。针对多能源热互补分布式能源系统提出节能率的计算方法,将系统输入的低品位非化石能源按其做功能力统一折合成燃料,与输出相同产品的常规分产系统进行比较得到节能率。通过典型太阳能与燃料互补的分布式能源系统比较分析了3种节能率计算方法下,可再生能源占比、不同形式能量输出比、热/热化学输入热的温度等参数对系统节能性的影响规律,并以具体的热电联产案例验证了文中节能率计算方法的适用性。结果表明,所提出的节能率计算方法能够更为合理地评价含有非化石能源的多能互补系统节能特性,获得了节能率随可再生能源占比增大而增大,随热互补太阳能集热温度升高而降低,随热化学互补太阳能集热温度升高而先上升后下降的规律,反映了根据能的品位合理利用非化石能源和提高多能互补技术先进性能够改善系统的节能性能。

基于太阳能热化学的分布式供能系统热力学性能及碳排放分析

分布式供能系统临近用户,具有灵活消纳可再生能源的优势。集成太阳能与清洁燃料互补的分布式供能系统,旨在实现太阳能与燃料的高效互补利用。提出了基于太阳能热化学的分布式供能系统,该系统集成了太阳能热化学转化与分布式冷热电联供系统,将太阳能与甲醇以热化学的形式进行源头互补,把太阳能转化为合成气燃料化学能,进而通过内燃机发电机组和余热回收单元输出冷、热、电产品,以满足用户的负荷需求。通过数值计算的方法,对所集成的系统开展了热力学性能及CO2排放性能分析,研究了设计工况及变工况下运行性能,结果表明所集成的太阳能与燃料热化学互补供能系统具有显著的节能减排优势。

槽式太阳能聚光器能流密度测试系统研制技术

设计一种用于槽式太阳聚光器焦线能流密度测试系统,系统主要由余弦反射体、CCD光学测量系统、导轨及调整系统等组成。首先在实验室内采用辐射标定装置对余弦反射体和CCD光学测量系统进行精密标定,得到CCD光学测量系统灰度与能流密度定量关系;然后再用该系统对槽式太阳聚光器焦线能流密度进行测试。介绍该测试系统的标定方法和各部分设计关键技术,通过外场定量测试的方式对该测试系统进行检定后,能流密度测试误差优于5%。

新型喷管综合实验平台的建设

吉林大学大学生创新项目"气体喷管综合性能的测定"针对现阶段国内高校中喷管实验台的实际情况,提出一套建设新型喷管综合实验平台的理念。该喷管实验台基于改变喷管入口压力来调节喷管的压差,进而测定喷管在不同工况下的一系列性质。简要阐明该实验台的运行原理以及分析该实验台的特色、创新之处,提出建设一套新型测定喷管综合性能的实验平台的理念。并通过具体实测结果来验证本方案的可行性,并结合实验数据对实验台进行误差分析。

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。

太阳能热化学与燃料电池联合的发电系统

本文提出了一种新型的太阳能与燃料热化学互补的发电系统,集成了太阳能热化学燃料转化过程与固体氧化物燃料电池(SOFC)单元。200~300℃中低温太阳能驱动甲醇热分解反应,将太阳能转化为富氢燃料(H2、CO)的化学能,产生的太阳能燃料用于驱动SOFC燃料电池进行发电,实现了太阳能及甲醇燃料的高效发电利用。同时,采用微型燃气轮机(MGT)对SOFC余热及未反应燃料进行回收,实现动力余热的高效梯级利用,进一步提升了系统的发电效率及能源利用率。设计工况下,系统发电效率达到58.24%,太阳能净发电效率为41.1%。该研究为太阳能和清洁燃料的高效利用提供了新途径。

太阳能热化学循环制氢研究进展

太阳能热化学制氢被认为是能源可持续利用最具潜力的途径之一,对推进“碳达峰、碳中和”目标的实现,缓解能源与环境危机具有重大的战略意义.直接热解水虽能实现近零碳排放制氢,然而超高的反应温度以及氢、氧产物分离难等问题,使之难以应用于规模化产氢.太阳能热化学循环间接分解水制氢,通过载氧材料循环来降低直接热解水温度,并实现氢、氧产物分步分离,将间歇、波动、能流密度低的太阳能转化为稳定、高密度的氢气化学能,受到广泛的关注和研究.然而,受限于太阳能热化学循环制氢存在的温度高、效率低、经济性差等诸多瓶颈问题,当前研究仍停留在理论分析与实验研究阶段,阻碍着该项技术的进一步发展.本文围绕太阳能热化学循环制氢,综述了不同循环体系的发展历程及重要进展,并对热化学循环所面临的主要挑战进行了讨论与建议,以期为太阳能热化学循环的研究和发展提供新见解与新思路,为太阳能燃料的高效、稳定、安全以及大规模生产奠定基础.

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。

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。

Ce基太阳能热化学循环的不可逆性分析

太阳能热化学制氢是太阳能利用有效途径,太阳能热化学两步循环通过载氧体的氧化还原反应实现间接分解水制氢,降低直接热解水温度并分步分离氢、氧产物,被广泛关注和研究。目前对于以CeO_(2)/CeO_(2−δ)氧化还原反应对为代表的太阳能热化学循环,系统热力学分析尚停留在能量分析层面,不可逆损失分布及原因仍需进一步探索与研究。本文通过对典型Ce基太阳能热化学循环进行不可逆性分析发现,Ce基太阳能热化学循环基于非化学计量比氧化还原特性,通过增加循环载氧体缓解工作在较低氧压下的真空泵机械损失。氧分压提升引入的循环载氧体增量,导致了高温还原与低温氧化切换过程中的较大加热、冷却不可逆损失,以及与这部分循环载氧体增量有关的辐射损失,严重降低了太阳能热化学制氢效率。降低这部分与氧分压有关的不可逆损失是提升非化学计量比太阳能热化学循环效率的关键。研究结果为太阳能热化学循环高效制氢提供了理论依据。