火-储耦合系统深度调峰综合经济性分析

火电机组耦合储热技术,可提高机组的热电解耦能力,减少深度调峰对系统安全性和经济性的影响。本工作提出了火电机组与填充床储热的耦合系统,在考虑了机组变工况、填充床储/释热过程动态时间序列基础上,通过EBSILON建立了耦合系统变工况仿真模型;分析深度调峰对耦合系统热力性和碳排放量的影响,通过汽水分离器筒体应力变化分析深调对锅炉寿命损耗的影响,通过转子寿命损耗率曲线分析深调对汽轮机寿命的影响,最终建立耦合系统调度运行经济性模型,开展综合经济性分析。结果表明:火-储耦合系统比自身变工况减小碳排放量7418 t/a(仅配置风电)~9216 t/a(仅配置光伏);深度调峰对锅炉寿命损耗的影响大于汽轮机,火-储耦合系统可提高系统运行寿命,深度调峰318次/年,相比于机组自身变工况(30%~20%额定负荷)可提高13.3%~15.3%;火-储耦合系统深度调峰收益高于火电机组自身变工况,当填充床释热量用于发电或供热时,耦合系统比自身变工况收益分别增加40万元/年、72万元/年。

2022年中国储能技术研究进展

本文对2022年度中国储能技术的研究进展进行了综述。通过对基础研究、关键技术和集成示范三方面的回顾和分析,总结了2022年中国储能领域的主要技术进展,包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、锂离子电池、铅蓄电池、液流电池、钠离子电池、超级电容器、新型储能技术、集成技术和消防安全技术等。结果表明,2022年中国储能技术在基础研究、关键技术和集成示范方面均有重要进展,中国已成为世界储能技术基础研究、技术研发和集成应用最活跃的国家。

船舶烟气余热驱动有机朗肯循环的系统性能分析

利用设计的有机朗肯循环系统回收船舶柴油机的排气能量,考虑冷却水循环,分析了蒸发温度、膨胀比对系统性能的影响。定义经济性函数为系统所需总换热面积和净输出功的比值,而综合评价函数为经济性目标函数和?效率的加权和,以不同的优化目标函数,确定了适用于有机朗肯循环系统的最佳冷凝温度。研究结果表明,在一定膨胀比下,热效率随着蒸发温度的升高先增大再减小,存在最佳蒸发温度;优化目标函数不同,系统存在不同的最佳冷凝温度,以综合评价函数为优化目标,可确定较优的最佳冷凝温度;以R245fa为工质时,最佳蒸发温度为390K,最佳冷凝温度为316K,膨胀比为6.6,热效率可以达到12%;工质的选择对系统性能有很大影响,不同评价指标下系统的性能分析也不同。

生物质有机朗肯循环热电联供系统的热经济分析

构建生物质直燃有机朗肯循环热电联供系统,定义供暖系数表征输入供暖系统和有机朗肯循环的能量分配关系,通过热力学分析和经济评价优化系统参数。研究结果表明:升高蒸发温度,供暖系数减小;供热水/回水温度较高时,系统有较大供暖系数、效率和热效率,而发电效率、一次能源节约比和系统总投资较小;以动态回收年限或投资利润率为目标优化的蒸发温度小于以系统运行年限利润总额现值为目标确定的最优值。所研究的生物质有机朗肯循环热电联供系统的一次能源节约比为5.91%~12.78%,投资利润率为3.25~3.88,系统能源利用率较高且热经济效益显著。

基于遗传算法-综合计算法的生物质热解气化优化分析

生物质热解气化可实现碳基可再生能源的高效清洁利用。为准确预测生物质热解气化产率分布,贴合生物质热解气化真实转化过程,由生物质热解气化实测数据通过遗传算法(genetic algorithm,GA)对综合计算法模型进行改进,按照综合计算法中热解段和固定碳气化反应段建立Aspen Plus模型。结果表明:在GA-综合计算法中,稻壳在热解段CO_(2)的氧为干基氧含量的32.02%,焦油产率为挥发分的8.32%,平均热解组分误差为8.53%,平均合成气组分误差为5.37%;基于GA-综合计算法的Aspen Plus模型,热解过程组分和气化段固定碳转化率由GA-综合计算法得出,实现了GA-综合计算法和流程模拟的复合,其合成气模拟值与实验值接近,较好地反映生物质热解气化流程,为生物质热解气化产率分布及流程参数优化提供指导。

综合能源系统的发展历程、典型形态及未来趋势

基于能源互联网"三横四纵"的概念框架,该文按能量利用特征将综合能源系统的发展历程划分为孕育、概念、起航和升华4个阶段,并梳理了各阶段对应的关键技术及典型形态,即:1)孕育阶段,以基于能的梯级利用的天然气冷热电联产系统为主;2)概念阶段,以基于能的因地制宜的分布式能源系统为主;3)起航阶段,以基于能的多能互补的综合能源系统为主;4)升华阶段,以基于能的互联互济的能源互联网为主。可看出,综合能源系统是在能源转型驱动下逐渐形成的"冷热电气"多能源供应态势,并在互联网技术下逐渐体现出能的"商品化"共享特征,相关形态的规划、标准以及示范工程也已先行先试。最后,从熵的角度阐释综合能源系统能量流和信息流高度融合的机制,印证泛在能源网成为综合能源系统的未来趋势。

综合智慧能源多维绩效评价指标研究综述

综合智慧能源作为能源互联网产业发展的重要业态,已成为促进可再生能源利用、提高能源系统能效与降低用能成本的重要抓手。但当前综合智慧能源概念边界模糊,且具有多元主体博弈、异质能流耦合集成、技术路线复杂多样的特征。因此,科学、系统、可操作的绩效评价是保障综合智慧能源规划设计、优化决策与项目经济效益的必要理论指导。在综述综合智慧能源相关评价体系的基础上,从能源利用、环境友好、经济社会以及综合智慧4个维度,以园区或区域综合智慧能源为对象,归纳评述了当前综合智慧能源绩效评价的多维度指标。一是明确了41个定量及定性绩效评价指标的定义、计算方式以及指标的正逆性,并对指标进行了图形化分类与归纳;二是研判了可再生能源替代率、利用率、渗透率等相似指标的区别及其应用场景,指明了包括能值可持续指数、需求侧互动等综合智慧能源未来应侧重的评价指标。同时,系统阐述了综合智慧能源绩效评价体系的非劣解、归一化和赋权重等架构方式以及绩效评价的步骤,并从学术研究、产业应用以及标准化方面对综合智慧能源绩效指标进行了展望。

基于知识图谱的有机朗肯循环研究概览

有机朗肯循环是中低品位热能高效回收和利用的重要技术手段,国家自然科学基金的资助可以反映我国科研工作者对有机朗肯循环相关领域关键问题的思考和判断。基于国家自然科学基金有机朗肯循环领域资助的知识图谱,梳理了该领域的基金批准数量、依托单位、资助类别、关键词分布、论文发表和专利申请情况。分析表明,自2009年以来,国家自然科学基金中,有机朗肯循环领域获批基金约78项,其中,天津大学、西安交通大学和清华大学获批的基金数量位列前三;我国有机朗肯循环的论文发表处于国际领先地位,但国际专利表现不足。从历年资助的数量和词频来看,有机朗肯循环的研究大致包括:匹配不同热源热力循环的热经济优化,工质筛选、实验研究和系统仿真,临界或超临界工况及耦合、复叠循环的研究,混合工质的物性分析及其设计,冷热电联供循环的架构及动态调控。未来有机朗肯循环的研究主题应更聚焦于膨胀机等关键部件的研制、工质物性量测及非共沸工质设计、耦合循环的构建及动态调控等,并加强产、学、研的合作交流,以推动有机朗肯循环关键技术的突破和应用。研究概览以期为从事中低温热功转换领域的青年学生和科研学者提供参考。

工业型城市能源转型的综合评价——以苏州市为例

城市能源转型的量化评价有助于城市经济社会的可持续发展,特别是对工业型城市能源系统的转型提供指导。但能源转型的综合评价面临多维度变量、多结构耦合以及多层次结构的挑战。以苏州市为例,提出基于解释结构模型及层次分析法的工业型城市能源转型的综合评价体系,在此基础上,通过二元对比,获得用于量化工业城市能源转型的综合评价模型。分析苏州2013—2018年的城市能源转型发展过程,得出苏州城市能源转型程度总体呈上升进步趋势,其中能源效率、能源结构、产业发展的进步最为显著,但电力自给率从79%下降至70%,能源安全压力增加,供能能力的得分呈波动上升趋势。能耗强度得分从2013—2017年逐年下降,2018年有所上升,能耗强度控制的形势严峻;2017年和2018年的研发强度得分低于2016年,需要进一步加大投入。最后,为苏州后续的能源转型发展提出5点建议。

计及能值的中国电力能源系统可持续性综合评价

电力能源系统的绿色发展关系经济活动的可持续发展,因此,电力能源系统的定量可持续性评价是"碳中和"目标下能源结构转型评价的关键工作。为定量统一分析不同发电技术的能量、经济及环境效益,首先采用能值分析理论对光伏、风电、水电、燃气及燃煤5种发电模式的能值可持续指数进行分析,发现现有技术经济水平下风电的能值可持续指数最优。其次,综合考虑能值可持续指数、发电效率、全生命周期成本3个维度指标,基于灰色关联分析法构建了计及能值的中国电力能源系统可持续性综合评价体系,量化分析了2020—2050年中国电力结构由以煤炭为主转向以清洁能源风光为主的可持续性。所提的能值可持续性评价方法,能够为区域能源转型的量化研判提供参考。

冷却水耗功对有机朗肯循环影响的热力学分析

由于有机朗肯循环的热效率相对较低,冷凝过程放热量大,冷却水耗功对系统性能的影响较大。研究中考虑冷却水循环,定义水泵耗功比为冷却水耗功与循环功的比值,对有机朗肯循环的系统性能进行热力学分析,研究了冷却水耗功模型中重要参数的影响规律。研究结果表明:提高蒸发温度,水泵耗功比下降;提高冷凝温度,水泵耗功比增大。环境温度为20℃和冷却水初温为25℃时,冷凝器有最小的不可逆损失19.03 kW,系统有最小的不可逆损失为140.32 kW。冷却水温升对水泵耗功比的影响显著,冷却水温升减小,水泵耗功比非线性下降;提高水泵扬程,水泵耗功比线性增大。冷却水温升小于8 K或水泵扬程大于15 m,水泵耗功比大于5%,冷却水耗功对系统净输出功的影响不能忽略。

固定化碳酸酐酶的特性及催化吸收CO_2的实验研究

采用海藻酸钠包埋和戊二醛交联法固定碳酸酐酶,比较游离酶和固定化酶的酶学性质,并用固定化酶催化吸收CO2.实验结果表明：固定化酶的酶活力回收率是56.3%;最适反应温度为30℃,最适p H为7,在T=30-40℃和p H=6-10区间有稳定和很高的相对酶活力;固定化酶在60℃温浴1 h后,能保持39.8%的相对酶活力,而游离酶已经基本完全失去活性,固定化酶在p H=5.0-11.0范围内p H稳定性显著;固定化酶在T=30℃下催化吸收CO2效果显著,10%的反应时间完成了80.2%的催化反应,催化吸收CO2的量是空白试验的4.2×103倍,SEM显示反应后的固定化酶表面出现大量形状不规则的小孔,空隙结构变得发达;固定化酶具有良好的储存稳定性和操作稳定性.

固定化碳酸酐酶在立式反应器催化吸收模拟烟气中CO_2的实验研究

利用海藻酸钠包埋和戊二醛交联法固定碳酸酐酶,并在立式反应器进行了固定化酶吸收CO2的特性实验.实验结果表明:固定化酶的酶活力回收率是56.3%;固定化酶显著加快模拟烟气中CO2的吸收;载酶量小时,气体流量是影响吸收CO2效果的主要因素,气体流量增大,载酶量成为主要因素;气体流量增大,载酶量对反应终止p H的影响减小;载酶量增大,气体流量对反应终止p H的影响减小;气体流量增大,CO2吸收效率下降,载酶量提高,CO2吸收效率上升;气体流量为650 m L·min-1和载酶量为1 mg时,固定化酶催化吸收CO2效果显著;固定化酶具有较高的操作稳定性;SEM显示反应后的固定化酶表面出现大量形状不规则的小孔,空隙结构变得发达.