百叶型外遮阳对建筑光热能耗影响的优化探讨

为探究水平百叶外遮阳装置对室内全年照明、制冷、采暖能耗的影响,以确定装置的最优调节策略和对应节能效率,文章以上海地区某建筑为例,通过Ladybug和Honeybee分析软件,结合EnergyPlus、Radiance、Daysim等模拟引擎,对无遮阳与不同百叶遮阳条件下,室内全年的制冷、采暖、照明能耗进行对比,得出三部分能耗的增减情况。然后以全年为周期,对百叶倾角进行人工调整,当全年频率为0次、2次、4次、6次、12次时,对应的室内最低光热综合能耗降幅分别为3.17%、4.16%、4.99%、4.96%、5.54%。研究从定量的角度证明水平百叶外遮阳装置可降低室内夏季制冷能耗,但也会显著增加全年照明和采暖能耗,可作为百叶遮阳装置节能调控的参考依据。

太阳光热能系统在船舶节能中的应用研究

文章介绍太阳能热能利用最新技术,并探讨太阳光热能采集与利用系统替代船用辅助锅炉系统产热的可行性;提出一种太阳光热能蓄热系统的设计方案,其输出的导热油可经发动机排烟管再加热(阳光不足时),也可用于对船上重油、淡水等加热和为船用溴化锂吸收式制冷设备提供热源。

太阳能光伏光热能源的利用

太阳能是一种环保无污染、取之不尽用之不竭的新型能源,关于太阳能的利用,已经成为了各个国家关注的焦点问题。太阳能光伏光热能源是近年来研究的热点问题,利用太阳能光伏光热能源,可以将太阳能辐射转化成为电能。本文就太阳能光伏光热能源的利用进行分析。

光热-跨临界压缩二氧化碳储能循环动态特性研究

为了改善新能源发电波动对电网的影响,提出了一种光热-跨临界压缩二氧化碳储能(transcritical compressed carbon dioxide energy storage,TC-CCES)循环集成热力系统,采用模块化机理建模方法,基于能质平衡关系分别建立TC-CCES系统与光热系统的动态数学模型,获取TC-CCES系统在储释能阶段关键参数的动态响应曲线。研究结果表明,系统的储能密度达到28.43 kW/m3,储能效率与循环效率分别为58.01%和60.85%,动态数学模型的最大误差均小于5%。此外,太阳直射辐射变化促使系统热源温度变化,而系统负荷对热源温度变化非常敏感,热源温度升高2.29%,换热器负荷升高3.36%,而且在某地区四季典型日冬季比秋季机组负荷低了23.9%。提出的动态数学模型可用于分析太阳能发电的动态特性,可为控制系统的设计提供理论参考。

基于光热光伏耦合供能新型复合抛物面聚光器性能探究

非跟踪式复合抛物面聚光器瞬时集热量受入射偏角影响较大。文章通过在传统复合抛物面聚光器焦斑上方布置板背面为镜面的光伏组件,实现对逸出光线的再次利用,提高了装置的太阳能转化效率。利用光学软件对基于光热、光伏耦合供能新型复合抛物面聚光器进行了光线追迹,对比分析了径向入射偏角对光线接收率的影响。在实际环境中,测试、研究了新型复合抛物面聚光器进、出口温度、瞬时集热量、输出电功率等随时间的变化规律。结果表明,新型复合抛物面聚光器与传统复合抛物面聚光器的光线接收率随入射偏角变化趋势一致,当径向入射偏角为20°时,新型复合抛物面聚光器的光线接收率为89.00%,比传统复合抛物面聚光器增加了72.82%。在晴天集热中,新型复合抛物面聚光器最大出口温度为34.2℃,最大光热转化效率为73.40%,日输出电功率为118.40 W。

铜改性TiO_(2)/碳纤维膜光热协同催化H_(2)O_(2)脱除燃煤烟气中NO性能

燃煤电厂排放的烟气中含有大量氮氧化物(NO_(x)),太阳能驱动的光催化技术为烟气脱硝提供了近零排放的新途径,但单一光催化脱硝效率有限,为实现燃煤烟气中高浓度NO的有效脱除,亟需开发基于光催化的协同氧化脱硝技术。采用水热法并结合氢气还原处理制备了富含氧空位的TiO_(2)纳米片(Defective TiO_(2),D-TiO_(2))后,利用液相浸渍法将铜氧化物(CuO_(x))负载至D-TiO_(2)表面,制得复合样品CuO_(x)/D-TiO_(2)。利用透射电镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、室温电子顺磁共振(EPR)及紫外-可见漫反射光谱等表征技术对复合催化剂的微观组成和能带结构进行测定分析,结果表明,负载的铜物种为混合价态CuO_(x),CuO_(x)改性未影响D-TiO_(2)的微观形貌,但可使D-TiO_(2)的导带电势负移,增强光生电子的还原能力。以CuO_(x)/D-TiO_(2)作为活化H_(2)O_(2)的催化剂,在模拟太阳光照射下考察CuO_(x)负载量对NO脱除率的影响,并以性能最佳的5%CuO_(x)/D-TiO_(2)为光催化剂,研究模拟烟气流速和NO初始体积分数对脱硝活性的影响。基于密度泛函理论的DFT计算结果表明,氧空位有利于NO吸附与活化,光电化学和EPR测试结果表明,复合CuO_(x)不仅增强了D-TiO_(2)的光生电荷分离效率,同时CuO_(x)作为H_(2)O_(2)分解产生·OH的活性位点,起到了助催化剂的关键作用。自由基猝灭实验结果表明,表面·OH是NO光氧化脱除的主要活性自由基,助催化剂CuO_(x)和氧空位的协同作用使NO脱除率由TiO_(2)的15.1%提升至5%CuO_(x)/D-TiO_(2)的63.8%。同时,将5%CuO_(x)/D-TiO_(2)固载至改性碳纤维(MCF)表面构筑了整体式催化剂CuO_(x)/D-TiO_(2)/MCF,MCF载体的光热效应可将吸收的近红外光转化为热,使CuO_(x)/D-TiO_(2)表面产生局部温升,有效加速光电子界面传输与H_(2)O_(2)分解反应动力学,进一步提升NO脱除率达95.2%。此外,NO光氧化脱除的主要产物是可用于生产氮肥的NO_(3)^(-),副产物NO_(2)的质量浓度仅为4.7 mg/m^(3),NO_(2)与残余NO质量浓度均远低于燃煤锅炉NO_(x)质量浓度不超过50 mg/m^(3)的超低排放标准,且该整体式催化剂可在连续操作的工况下净化烟气中高浓度NO。基于CuO_(x)/D-TiO_(2)/MCF的光热协同催化体系在实际工业烟气脱硝与氮资源化利用领域具有良好的应用前景。

基于模型-数据联合的光伏-光热系统储能量预测

提出一种模型-数据联合预测方法,通过机理分析建立对象动态模型,并引入未来太阳辐射强度、用户负荷预测数据进行即时模型预测,通过注意力机制改进的卷积-长短时记忆混合神经网络建立数据预测模型,并引入历史数据进行滚动数据预测,然后利用卡尔曼滤波器对2种预测模型的输出结果进行融合,实现储能量的联合预测。结果表明:联合预测兼具2种方法的优势,能很好地解决储能量预测误差随时间累积的问题,并能够及时表征气象因素突变和系统运行方式改变时储能量的变化情况,在各种天气状况下均具有良好的预测精度。

基于聚光光伏光热的太阳能供暖系统性能优化

以北京市某办公建筑为供暖对象,提出由聚光光伏光热单元、光伏单元以及空气源热泵(CPVT-PV-ASHP)耦合的清洁供暖系统。基于Trnsys和Grasshopper平台搭建系统的动态仿真模型和优化模型,以CPVT光伏电池板面积为决策变量,采用超体积计算法(HypE)求解,探究系统在节能性、经济性和改善热泵性能方面的平衡。结果显示,在空冷型CPVT和水冷型CPVT中光伏电池板面积分别为10.9 m^(2)和2.3 m^(2)时取得最优解。此时系统的一次能源消耗量为-1 016.1千克标准煤,热泵平均能效比(COP)为3.72,投资回报周期为2.95年。与其他系统相比,CPVT-PV-ASHP系统在节约能耗、改善热泵性能等方面优势显著。

基于BIM技术的塔式光热电站建设过程应用

光热电站凭借其可储热、可调峰、可连续发电的优点,逐渐成为可再生能源领域的研究热点,但其建设过程涉及专业庞杂,建设内容多,项目实施过程存在时间紧,施工过程要求高,项目安全管理风险大等问题。基于此,基于BIM技术,以青海共和塔式光热发电项目为例,从BIM模型建设、碰撞检查、三维会审、工作量统计、4D进度管理、物料可视化管理、安全管控以及全过程数字化移交等方面对BIM技术在塔式光热电站建设过程进行了应用探索。结果表明:通过BIM多平台建模设计,打破了不同模型数据互通壁垒,实现了模型轻量化总装,提高了项目质量,可为光热电站项目高质量施工提供借鉴。

建筑集成光伏光热系统的发展现状

建筑集成光伏光热(BIPV/T)系统将太阳能光伏(PV)、太阳能集热器与建筑立面一体化巧妙结合,实现了发电和热能的协同产出。BIPV/T系统可以显著提高太阳能效率,并同时降低建筑的冷热负荷。BIPV/T系统分为两大类,即光伏光热/空气建筑一体化(BIPV/Air)和光伏光热/流体建筑一体化(BIPV/fluid)系统。对BIPV/Air系统的性能优化策略进行了总结,包括通风模式与强化传热结构。对BIPV/fluid系统中的BIPV/water和BIPV/T热泵系统进行了深入探讨,包括数学模型、性能改进和优化运行方法。寻找到一些改进策略的有效方法。该研究对于提高BIPV/T系统的能源效率和经济性具有意义。

太阳能光热催化制氢研究进展

太阳能光热催化(SPTC)制氢技术是从遵循全光谱太阳能分波段能量禀赋特性出发,利用太阳能短波部分高品位光子的光效应驱动光催化反应,同时利用长波部分低品位光子的热效应驱动热催化反应或者辅助强化光催化制氢,可解决传统热催化的高能耗和光催化的低转化效率问题,实现全光谱太阳能的分波段协调转化高效制氢。本文首先介绍了SPTC的定义与分类,然后详细综述了热效应对光催化以及光效应对热催化的协同强化机制,最后对SPTC技术的发展前景进行展望,以期为该技术更广泛的研究及应用提供指导。

光热发电用熔盐及储盐材料腐蚀行为研究进展

集中式太阳能(CSP)光热发电技术利用可再生清洁能源太阳能将热能转化为电能,具有良好的应用前景。对于CSP技术,熔盐是吸热、储热介质,熔盐和储盐材料的研究及发展是关键。从腐蚀动力学、腐蚀产物、熔盐本征等角度分析了不同储盐材料在熔融硝酸盐、碳酸盐、氯盐和氟盐等几种熔盐介质中的腐蚀行为,最后对太阳能光热发电用熔盐及储盐材料进行了总结与展望。

光热与光伏发电综合对比

光伏发电和光热发电是太阳能发电的2种典型形式。光伏开发成本相对较低,但为保证系统安全稳定运行,须配置一定比例储能和分布式调相机,造成发电成本提升,而光热自带储热和出力友好性,因此目前对于光伏与光热的发展技术路线仍存在较大争议。文中以青海海西地区为例,基于同一时空太阳能辐照资源和出力特性,比较光伏+储能与光热的电力保障能力;然后从电网安全稳定支撑能力角度对光伏+储能+调相机与光热进行比较;最后基于光热和光伏成本下降趋势预测进行二者的经济性对比。研究结果表明,若将光热和光伏放到技术对等层面,则光热由于同时具备储热和常规发电机功能,能够为系统提供短路容量、无功补偿和转动惯量支撑,在成本下降后经济性与光伏+储能+调相机基本相当,甚至更优。

油田光热利用技术路线及解决方案研讨

在全球气候危机及全国“双碳”目标下,油气田企业加快绿色转型发展,推进低碳化油气生产。化石燃料占油气田生产过程能耗70%以上,光热利用是油气田清洁热力替代的主要方向。通过对工业光热应用领域各种主动式太阳能集热技术特点进行对比,分析油田多种用热环境的温位需求,认为光热技术多样性与油田用热需求多样性具有较高的匹配度。围绕油田多种用热环境,分析了单井拉油热电联供、小规模光热高效替代、大规模光热系统互联共享、复杂用热环境下光热梯级利用等多元化技术路线。针对光热项目在油田落地难度大的问题,从项目筛选、规模确定、系统设计、协同优化、能源管控等方面给出实施路径。油田光热利用方案制定中,因地制宜制定逐步清洁替代顺序是提高替代效益的关键,上下游系统思维及运行策略优化是设计方案优化的前提,严谨的可比性及全生命周期评估是多方案优选的基础,开展各种用热环境的研究实践是提高方案质量的重要路径。建议油田企业在实践中逐步深化认识,持续优化光热利用方案,规模化推动方案落地,进一步推动油气与新能源融合发展。

WO_(3)-TiO_(2)负载的Pt单原子催化剂光热协同催化丙烷和丙烯氧化

单原子催化剂(single-atom catalyst,SAC)可以最大化金属原子利用率,并具有独特的电子特性,已经在各种催化反应中进行了广泛的探索。然而,与纳米催化剂相比,贵金属SAC在烃类氧化反应中通常被认为是不活泼的。在本文中,证明了WO_(3)-TiO_(2)负载的Pt SAC(Pt1/WO_(3)-TiO_(2))在光热协同催化氧化C3H8和C3H6这两种典型的挥发性有机化合物(VOCs)中表现出比相应的纳米催化剂(PtNP/WO_(3)-TiO_(2))高得多的活性。研究发现,Pt1/WO_(3)-TiO_(2)和PtNP/WO_(3)-TiO_(2)都可以通过克服氧中毒来提高光热协同催化C3H8氧化的活性。值得注意的是,Pt1/WO_(3)-TiO_(2)的反应速率达到了3792μmol∙gPt−1∙s^(−1),这对C3H8氧化是一个新的突破。更有趣的是,由于C3H6在PtNP/WO_(3)-TiO_(2)上的强吸附导致催化剂C3H6中毒,因此PtNP/WO_(3)-TiO_(2)上的光热协同催化C3H6氧化无法进行。但是,得益于C3H6和Pt单原子之间适中的相互作用,Pt1/WO_(3)-TiO_(2)上的C3H6中毒在光照下可以被克服。因此,Pt1/WO_(3)-TiO_(2)在光热协同催化C3H6氧化中显示出更高的活性。这项工作表明,SAC的优势不仅在于节约贵金属,还在于可以根据其独特的电子特性发现新的催化反应。

光热响应型控释微球的可控制备及其性能

单一的光热治疗(PTT)效果有限,往往不能彻底治愈肿瘤。随着材料科学与生物医学的融合,多功能药物载体材料得到了很好的开发利用,有助于将PTT与其他治疗方法联合使用,为协同增强抗肿瘤疗效提供了有效的策略。本研究以载有吲哚菁绿(ICG)的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)纳米粒子为光热剂,以聚乙烯醇(PVA)/海藻酸钠(SA)为载体基材,采用微流控技术可控制备了一种新型光热响应型控释微球(PLGAICG@PVA/SA)。系统研究了微球的形貌尺寸可控性、光热转化性能、机械性能和生物相容性,并以盐酸阿霉素(DOX)为模型药物,探讨了该微球载体对DOX的负载能力和光热响应性控释能力。结果表明,所制备的PLGAICG@PVA/SA微球具有良好的单分散性,表现出优异的光热转换效应,0.5W/cm^(2)近红外光照射15min的温度增量为18.5℃且稳定性良好;微球亦具有良好的可压缩性和弹性性能,其杨氏模量为317.0kPa。在模拟生理环境中,微球中DOX药物的释放行为符合一级释放动力学模型并具有明显的光热刺激响应性。该微球材料在药物控释及肿瘤的光热/化疗联合治疗等领域具有广泛的应用前景。

生物质基光热材料研究进展

通过系统梳理生物质应用于光热转换材料的最新研究进展,具体归纳了生物质碳基材料、生物质复合材料、纤维素材料和木质素材料的制备过程和应用领域,深入阐释了光热转换性能和独特微纳米结构的构效关系,客观探讨了生物质基光热转换材料存在的一些理论问题和技术瓶颈,最后提出了对该领域未来发展的见解。

功能纳米材料光热抗肿瘤实验设计

将科研课题和功能纳米材料实验教学有机融合,依托校仪器共享平台,设计了光热抗肿瘤综合实验。实验课前以视频、文献和课件等形式介绍背景知识,课堂上进行纳米材料光热抗肿瘤机制讲解,并结合实验目的启发学生自行设计实验方案。实验通过多元评价考核体系,促进学生综合能力提升;将大型仪器使用纳入实验教学,激发学生科研热情;在以科研带教学、以教学促科研方面取得了良好效果。

光热转换材料在相变储能领域的研究进展

相变储能是热储能的一种,即利用相变材料的储热特性来储存或释放热量,达到调控温度的效果。但相变材料往往不具备光吸收能力,不能及时收集太阳光,导致其光热转换效率较低。将相变材料与光热转换材料复合,可在增强吸光能力的同时将获得的能量存储在相变材料中,赋予复合相变材料高光热转换能力。该文对光热转换材料进行了分类,介绍了其光热转换机理、对紫外光-可见光-近红外光的吸收能力以及在相变领域的应用。此外,还阐述了光热复合相变材料的复合策略,包括浸渍法、溶胶-凝胶法、涂层法和改性微胶囊法,分析表明,不同复合策略下制备的光热复合相变材料的光吸收能力、导热系数、光热转换效率几乎都得到了提高。因此,将光热转换材料拓展到相变储能领域,将进一步优化太阳能资源。

光热汽轮机618mm低压末级叶片开发

依托100MW光热汽轮机组开发了618mm低压末级叶片。结合频繁变工况、低负荷运行等特性,总结提出了光热汽轮机末级叶片开发的基本思路、叶型设计、结构设计等方面的特点。应用有限元数值计算方法分析表明,618mm叶片根部反动度较高,直到30%负荷才出现有少量负反动度情况,变工况性能良好;在小流量极端工况下具有低动应力特性,可以保障变工况运行、低负荷运行的经济性与安全性,为光热汽轮机的开发提供了有益指导。