液流电池堆分析与计算程序

液流电池图形用户界面(graphic user interface,GUI)整合了电池堆内部电流分布、流体阻力、稳态自然对流散热、结构封装压力和螺柱选型。基本满足研发人员独立进行多学科计算的要求,能初步评估一款电池堆的性能。多分堆构型液流电池堆的等效电路图采用网格法进行简化,并结合基尔霍夫电压定律求解恒流运行时的循环电流,并进一步计算出堆内逐节电池的实际通过电流、板框流道内的旁路电流,以及堆内主通道内汇总的旁路电流。电池堆流体阻力受板框流道设计、外接管路、电极参数和液位落差影响。矩形流道的达西摩擦系数采用经验方程计算,可将湍流阻力计算误差控制到10%,层流阻力计算误差极低,局部阻力系数采用达西3K参数式估算。电极流阻受电解液流经长度、电极渗透率和电解液黏度的影响。由于渗透率公式的计算结果偏离实验测量值较大,所以界面设定为实测值输入。电池堆按照有保温和无保温考虑在集装箱内的自然对流稳态散热,需要的输入参数包括电池堆的几何尺寸、保温层厚度、环境温度和堆内温度。封装力计算所用的单电池结构是板框配合内嵌盖板的形式。力主要用于找平板材翘曲、将密封垫压入密封槽、抵消内部液体压力和材料热膨胀,再以此进行螺柱选型。

重力分离空间均匀流中液滴行为问题研究

本文针对汽水分离器均匀流场中单个液滴的运动机理进行研究,分析了液滴在蒸汽流中所受的力;建立了单个液滴运动模型,并进行了数值求解;分析了其主要参数对液滴运动轨迹的影响,包括蒸汽流速、液滴直径和初速度等。定性描述了蒸汽流场中液滴重力分离之机理,为单液滴动力学模型定量分析奠定了基础。

液滴旋转模型在重力场和均匀流场中的应用

本文主要应用单液滴旋转模型,研究了重力分离空间均匀蒸汽流场中液滴行为,定性描述了均匀蒸汽流场中液滴轨迹,分析了液滴在重力场和均匀蒸汽流场中运动的影响因素。主要讨论了液滴旋转及升力的影响,为液滴旋转模型的定量分析及其应用奠定了基础。

液滴模型在波形板汽水分离器中的应用

基于液滴运动的物理描述和机理研究,根据液滴在蒸汽流场中的受力及液滴的物性,对液滴的物理状态进行了描述,将单液滴的三维运动模型应用于波形板汽水分离器,对波形板内部蒸汽流场进行了数值模拟,结合单液滴模型程序计算了液滴在波形板内部蒸汽流场中的运动。探讨了液滴在波形板汽水分离器中的分离。

重力场液滴旋转问题探究

对重力分离空间蒸汽流场单液滴旋转运动问题进行探究。根据液滴重力分离机理,采用考虑转动的单液滴模型,求解及分析了液滴在蒸汽流中受力、力矩及运动问题。描述了蒸汽流场及液滴旋转、液滴直径和速度等参数对于液滴轨迹的影响,为单液滴模型建立奠定了基础。

热泵储电系统的热力学分析

热泵储电技术可由多种热力学循环类型和储热/储冷类型的组合实现。为了研究热泵储电系统损失产生的机制及各类损失因素对循环效率的影响,本文在传统循环计算的基础上进行了热力学分析和参数敏感性研究。对热泵储电系统储能和释能过程进行了热力学建模和分析,通过控制变量法分析了系统参数,包括压缩/膨胀过程效率、换热端差、阻力、储热/储冷效率等对热泵储电系统性能的影响,得到了各设计参数对系统循环效率影响程度的相对值,即敏感系数。最后提出,通过优化影响程度最高的关键设计参数,如提高压缩/膨胀过程效率、降低机械损失和换热端差等,可实现热泵储电系统性能的提升。研究结果可为热泵储电系统的优化设计提供参考。

基于Simulink的热泵储电系统动态仿真

热泵储电技术(pumped thermal electricity storage,PTES)储能阶段通过热泵循环将电能转换为热能储存,释能阶段通过热机循环将存储的热量转换为电能,适用于大规模储能应用且无特定地理条件限制,可由多种热力学循环类型和储热/冷类型的组合实现。由于目前缺乏对热泵储电系统动态特性的深入研究,难以进行系统的动态性能预测、变工况运行过程的调节控制策略制定以及系统设计优化。基于Simulink平台和模块化建模方法,建立了热泵储电系统热力循环过程的动态仿真模型,研究了热泵储电系统在功率变化条件下的动态性能,包括压缩/膨胀过程压比、转速、温度、压力、流量和功率等工作特性参数的动态响应,通过工作特性参数响应分析说明了热泵储电系统功率调节和控制的可行性,满足电网对热泵储电系统储能功率变化且恒速并网的需求。该动态仿真模型及研究结果可为热泵储电系统变工况运行控制策略制定和系统优化设计提供计算分析工具和理论参考。

电源侧储能参与电网调频的容量配置研究

国民经济的高速发展带来相对不均衡的负荷分配,给电网频率的稳定性带来较大挑战。相对于新能源发电,火电机组具有较强的可控性,在电网调频中需要承担重要作用。伴随着我国新能源发电占比的提升,火电机组所需要承担的电网调频压力逐渐增加。自动发电控制(AGC)辅助服务政策的出台给储能的发展带来了新的机遇和挑战,通过研究分析华中地区某火电机组实际出力情况,比较不同配置储能参与辅助服务给系统带来的效益,给出电源侧储能参与电网调频的最优配置方案。所提出的算法为后续火电机组配备储能参与电网调频辅助服务提供设计参考,有助于提升后续新能源并网消纳。

冷热双蓄与热泵耦合的综合能源系统经济效益分析

冷热双蓄技术使用单罐斜温层水储罐在供暖季储热、在供冷季储冷,该技术与热泵技术相结合,可以有效降低冷热联供项目的运行成本,提高项目经济效益。以位于郑州市建筑面积为6×104 m2的某商务办公楼建筑区域作为研究对象,提出了冷热双蓄与热泵耦合的综合能源系统,对该系统的初投资、运行成本、内部收益率、财务净现值及静态投资回收期等多项经济效益指标进行了分析,并与空气源热泵直接供冷供热系统进行了对比。分析结果表明,冷热双蓄与热泵耦合的综合能源系统较空气源热泵直供系统而言,每年节约运行成本71.26×104元,成本降低率为30.92%,内部收益率提升了6.1%,财务净现值提升了422.8×104元,投资回收期缩短了2.77年,因此将冷热双蓄技术与热泵技术相结合,可以大幅度提升冷热联供项目的经济性指标,具有良好的经济效益。

三维空间液滴运动模型

为了研究三维流场中液滴运动模型,基于颗粒运动的物理描述基础和机理研究,依据液滴在流场和重力场中的受力和液滴的特性,对液滴形态、受力和运动等物理状态进行了描述,建立了单液滴的三维运动模型,并给出了其转动和移动方程的数学描述;通过时间和三维空间变量的离散,获得了其稳态流场三维运动的解,揭示了单液滴在流场和重力场中的行为机理。利用目前公开的关于球体旋转和移动算例的研究结果,在与之对应的简化工况下验证了液滴运动模型。验算结果表明:三维空间液滴运动模型的正确性。根据核能科学与工程学科的市场需求,三维空间液滴运动模型可以应用于计算管道内流场中液滴或颗粒的运动、烟囱释放尘粒在风中的运动等,为其进一步发展和应用奠定了坚实的基础,对汽水分离技术应用于核能和其他领域具有重要意义。

铁-铬液流电池用高选择性离子交换膜的制备与性能检测

随着新能源和智能电网的发展以及相应支持政策的不断出台,大容量储能技术将进入快速发展期。铁-铬液流电池技术作为一种长时间、大规模、大容量的储能技术,日益受到重视。离子交换膜是液流电池装置的重要结构部件,它可以将正负极电解液实现分隔,并通过选择性透过离子从而实现电池结构中完整回路的构建。公开资料显示,电堆成本占液流电池总成本的35%以上,其中主要成本源于离子交换膜的成本。