基于LBM的泡沫金属与翅片相变储能系统性能对比分析

为了研究翅片和泡沫金属铜对相变储能系统性能的影响,使用四参数随机生长法(QSGS)构建了孔隙密度(PPI)分别为20PPI、30PPI的泡沫铜复合相变材料模型,并构建了等铜质量的翅片相变材料模型。在此基础上,采用格子玻尔兹曼(LBM)数值模拟方法对相变材料(PCM)的储/放热过程进行了数值模拟,基于努塞尔数、液相率、PCM流动速度、PCM熔化/凝固时间对比分析了添加翅片以及添加泡沫金属结构对相变材料换热性能的影响。结果表明,在储热过程中,由于泡沫金属的存在会抑制熔化过程中对流换热的发展,双翅片结构的努塞尔数高于泡沫金属结构,熔化时间更短,相比于20PPI、30PPI泡沫铜复合相变材料分别缩短了28.55%、17.5%;在放热过程中,泡沫金属的存在会增加热传导面积,泡沫金属结构的凝固速度高于翅片结构,30PPI泡沫金属结构的凝固时间相比于翅片、20PPI泡沫铜复合相变材料分别缩短了65.80%、20.24%。综合考虑储放热两个过程,30PPI泡沫金属结构的总储放热时间最短,相比于翅片、20PPI泡沫铜复合相变材料分别缩短了27.81%、15.32%。在耗费相同金属材料的条件下,采用泡沫结构是更为有效的提升储能效率的手段。

可转移电力峰值负荷的新型双向相变储能系统

提出了崭新的双向相变储能理论 ,并对双向相变储热蓄冷材料做了详细介绍。双向相变储能系统克服了传统储能方式的局限性 ,既可以在夏季储热 ,又可在冬季蓄冷 ,且在转移电力峰值负荷方面应有较大的优势。为此 ,给出了双向蓄能系统的具体实施方案 ,为合理利用蓄能技术转移电力峰值负荷提供了一种新思路和新方法。

基于相变储能系统主动响应能力挖掘的配电网经济调度

为了解决配电网面临的供电电压不合格和潮流分布欠优等问题,提出基于相变储能系统(PCMTESS)需求响应的配电网经济调度策略。介绍PCMTESS的构造和工作机理,分析热力侧的能耗规律,建立计及热耗散的热力侧和计及无功调节能力的电力侧封装模型。在此基础上,考虑潮流分布约束和分布式新能源出力特性,以配电网的购电成本最小化为目标,在综合考虑光伏、风机、负荷不确定性的条件下,建立统一的配电网调度模型。提出主、子问题交互迭代的求解策略,实现优化模型的高效求解。基于IEEE 41节点配电网的仿真结果表明,所提PCMTESS在维持室温舒适的前提下,能够优化配电网的潮流分布和改善电网的电能质量;所提调度模型为配电网的安全经济调度和综合能源消纳问题的解决提供了一个崭新的视角。

建筑用太阳能光热相变储能瓦片设计

为了解决太阳能不连续、不稳定的问题,在传统的太阳能光热系统中,创新性地加入了相变储能模块,并利用相变温度为58℃的相变材料,持续地向用户提供热水。在此太阳能光热系统中,太阳能光热被转化为显热和潜热并储存起来,这样能够显著提高太阳能的综合利用率。研究结果表明:串联方式下,相变材料的蓄热时间较短,并且当循环水入口流量为0.3 L/min时,相变材料的蓄热时间最短,为134 min;并联方式下,夜间相变储能瓦片的热水生成量较大,并且当循环水出口流量为0.5 L/min时,热水的生成量为9.6 L。

光伏建筑一体化社区热电联供调度策略

针对冬季寒冷条件下光伏建筑一体化社区(Building Integrated Photovoltaic,BIPV)的电辅热装置性能系数(Coefficient of Performance,COP)大幅下降的问题,提出一种新型光伏建筑一体化社区热电联供调度策略。首先,提出一种含可翻转热电联供模式(Reversible Solar Thermal Electricity Cogeneration Mode,RSTECM)和相变储能系统的新型热电联供系统,量化分析了热泵性能系数和光伏出力随环境条件的变化情况。然后,引入一种含等效热参数(Equivalent Thermal Parameters,ETP)的建筑热力网络,由此建立一种含热力系统和电力系统的社区微网模型,并以社区运行成本最小化为优化目标。最后,引入差分化处理和热力侧-电力侧问题交互迭代的算法,实现优化模型的高效求解。算例仿真验证了所提能源供给模式及协调调度策略的可行性和优越性。

相变材料在建筑领域中的应用

利用相变材料的物相变化能够实现能量的吸收、储存与释放,可以合理有效地利用现有能源,优化使用可再生资源和提高能源利用率。把相变材料和传统建筑材料结合,能够起到建筑节能的作用。本文综述了相变材料在建筑领域中的应用,总结了主动式及被动式相变储能系统的研究现状。