考虑多热源协同互补的含先进绝热压缩空气储能系统容量配置方法

先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)具备天然的热电联供特性,能够有效缓解供热期出现的弃风问题。若能在规划阶段充分考虑运行需求,进而合理地配置储能容量,则能够在解决弃风问题的前提下,最大程度对燃煤机组进行清洁替代。为此,该文提出了多热源协同互补的AA-CAES系统容量配置模型。首先本模型在能量输入端引入电锅炉预热压缩机入口空气,以增大压缩机输气系数并提高机组产热量;其次在扩展热源端,通过太阳能反射镜场收集光热,以提高系统储热水平;并在计及储能系统各模块实际运行效率约束之余,以运行总成本最小为目标,计算储能容量配置最优解。再次,分析供热时长及环境温度等因素对投资成本回收年限的影响,并计算不同情况下本模型投资成本的回收年限,得出建设本模型可盈利的硬性条件;最后,基于东北某地区供热期及非供热期典型日负荷及气象数据在IEEE-39节点系统完成算例分析,验证所提模型有效性。

太阳能吸收式制冷系统及其蓄能技术研究

在分析国内外现有太阳能吸收式制冷系统的基础上,从太阳能集热器、蓄能形式、辅助热源、吸收式冷水机组以及太阳能集热器与吸收式冷水机组的匹配等方面详细阐述太阳能吸收式制冷系统及其蓄能技术的发展现状,并对太阳能制冷空调系统的控制策略、优化分析及理论研究进行总结,最后指出太阳能吸收式制冷系统及其蓄能技术的发展方向。

用于农宅供暖的三角形太阳能空气集热器集热性能研究

用于农宅供暖的太阳能空气集热器均为平板型,通常安装于农宅南墙外侧,但农宅南墙除了门窗外,可用于安装集热器的面积有限,所以集热量也有限。为此,设计一种可安装在南、东、西墙的新型三角形太阳能集热器,以提高对太阳能资源的利用率。基于有限体积-能量法,建立了集热器的光学模型;联合光学模型,构建集热器的动态传热模型,并通过实验验证了模型的准确性;分析了集热器安装在农宅南、东、西墙的集热性能,并与传统贴墙安装平板太阳能空气集热器以及倾斜安装平板太阳能空气集热器进行了对比。结果发现,集热器安装在农宅东墙和西墙的集热量约为安装在南墙的60%和80%;三角形太阳能空气集热器安装在南墙的供暖季集热量比贴墙安装平板太阳能空气集热器高33.5%,比倾斜安装平板太阳能空气集热器高15.0%。

青海西宁地区太阳能耦合多热源热泵干燥系统性能模拟与优化研究

为进一步提高太阳能利用率,基于太阳能耦合空气源热泵(SASHP)干燥系统,提出太阳能耦合多热源热泵(SMSHP)干燥系统,利用TRSNYS仿真软件搭建SMSHP干燥系统的仿真模型,并对比分析空气源热泵(ASHP)干燥系统、SASHP干燥系统、SMSHP干燥系统在青海西宁地区秋季干燥75 kg枸杞的系统性能以及SASHP干燥系统与SMSHP干燥系统水箱供热保证率,同时对SMSHP干燥系统的部件参数的交互影响进行分析,并利用粒子群优化算法对SMSHP干燥系统生命周期成本进行优化。研究表明:秋季典型日SMSHP干燥系统相较于ASHP、SASHP干燥系统的性能分别提升67.19%、21.35%,能耗分别降低32.02%、10%;部件参数对SMSHP系统影响的先后顺序为太阳能集热器面积-水箱体积-热泵功率-集热器倾角,优化过程中要考虑集热器面积与水箱体积、集热器面积与热泵功率的匹配度;优化后系统集热器面积为26.7 m^(2)、水箱体积为1.97 m^(3)、集热器倾角为43.2°、热泵功率为8.75kW,集热器面积与水箱体积的最佳比值为73L/m^(2),集热器面积与热泵功率的最佳比值为0.33kW/m^(2),优化后系统的安装与单次干燥运行成本分别降低了约16.09%、6.56%;与SASHP干燥系统相比,优化后系统的安装与单次干燥运行成本分别降低了约13.31%、12.91%。

双重吸热太阳能空气集热器集热性能实验研究

为提升太阳能空气集热器的集热性能,在传统集热器的基础上填加吸热材料,创建双重吸热式空气集热器,并通过实验进行了对比分析.结果表明:双重吸热式集热器在进出口温差和集热效率方面比传统型集热器有所提升,同时填加的吸热材料设置于集热板下部时,具有较优的集热效果.

一体式多能源耦合热泵机组的性能研究

传统空气源热泵机组在低环境温度中运行的能效低,随环境温度的降低,制热量衰减严重,且存在潮湿天气下运行时结霜严重、化霜时影响用户采暖效果等问题。以一体式多能源耦合热泵机组为研究对象,建立了实验平台,通过测试对该热泵机组的性能系数(COP)进行分析研究。研究结果表明:1)一体式多能源耦合热泵机组采用模块化设计,安装快捷方便,系统控制简单,且初始投资较低。2)通过全流道双效集热板和风冷换热器可吸收自然环境中的太阳能、空气能、水汽能等多种能源,实现了一机多能源互补,有效解决了传统空气源热泵机组在环境温度低时能效低、在极端寒冷天气下不能正常运行的问题。3)在环境温度为2.2~3.8℃,日均太阳辐照度为476 W/m^(2)的条件下,一体式多能源耦合热泵机组的输出功率为72.3~76.1k W,COP在3.4~3.5之间,比传统空气源热泵机组的COP提高了22%左右。

吨水耗电量在太阳能空气源热泵热水系统的应用

随着建设绿色低碳校园的理念提出,太阳能空气源热泵技术在高校得到了广泛应用。为了更好地分析和评价太阳能空气源热泵热水系统的节能降碳效果,以某高校宿舍楼为研究对象,设计了并联式太阳能空气源热泵(SC-ASHP)热水系统,分析了该系统的年实际运行情况,并与单一热泵(ASHP)热水系统的运行情况进行了对比研究。结果表明:该高校宿舍楼典型用水高峰期在18:00-22:00时,这有利于并联式太阳能空气源热泵热水系统在白天利用太阳能加热水箱,剩余不足部分由热泵进行补热。吨水耗电量可作为评价该热水系统运行效果的关键参数,并联式太阳能空气源热泵热水系统吨水耗电量y随环境温度T_a升高在逐渐降低,随进水温度T_(in)升高先减小后增大。在T_a和T_(in)都是11.5℃时,系统吨水耗电量达到最小值,这是因为当T_(in)>11.5℃时,不利于热泵凝汽器放热,热泵效率降低,热水系统吨水耗电量随之增大。并联式太阳能空气源热泵热水系统吨水耗电量整体低于单一热泵热水系统,其中热泵对系统吨水耗电量的影响最大。并联式太阳能空气源热泵热水系统比单一热泵热水系统年平均节省电量为4.18万kW·h,年平均降低CO_(2)间接排放量为41.67 tCO_(2),具有明显的节能降碳效果。

基于平板微热管阵列的新型太阳能空气集热器热性能及阻力特性研究

以平板微热管阵列为核心部件设计一种新型的太阳能空气集热器,对其热性能和阻力特性进行详实的实验研究。探讨不同季节对空气集热器集热效率的影响;空气流量对集热效率的影响;空气集热器的流动阻力特性。实验结果表明:夏季稳定运行状态下集热器的集热效率可达73%,流动阻力小于25 Pa。

太阳能与空气复合源热泵热水系统多模式运行实验特性

提出并构建了一种直接膨胀式太阳能与空气复合源热泵热水系统。在南京夏季的晴天、阴天及冬季晴天工况下分别对实验样机的运行特性进行研究。实验结果表明:该系统在不同天气下以不同热源模式高效地将热水加热到55℃。在夏季晴天太阳辐射波动较大时,系统的集热/蒸发器可以同时吸收太阳辐射能和空气热量,以太阳能为主,空气源为辅,平均能效比为4.83;在夏季阴天,系统以空气源热泵模式稳定运行,平均能效比为3.97;在冬季晴天,系统以太阳能热泵模式运行,太阳能的输入提高了热泵蒸发温度,从而缓解了蒸发器结霜问题。

主动式太阳能集热/土壤蓄热塑料大棚增温系统及效果

试验研究了一套主动式太阳能塑料大棚增温系统。它以空气为载热介质,土壤为蓄热介质,白天利用太阳能空气集热器加热空气,由风机把热空气抽入地下,通过地下管道与土壤的热交换,将热量传给土壤储存。夜间热量缓慢上升至地表,从而使土壤保持恒温。经过连续4d的加温试验得出:与利用自然辐照的对比温室相比,主动式太阳能塑料大棚的夜间气温平均升高3.8℃,地温平均升高2.3℃,系统蓄热量可达228.9～319.1MJ。试验结果证明,这种结合太阳能空气集热器和土壤蓄热的塑料大棚增温系统,能有效地提高棚内的气温和地温,具有良好的发展前景。

聚光太阳能PV/T空气集热器能量和(?)效率分析

文中建立了带有散热翅片的复合抛物面聚光太阳能PV/T空气集热器内部传热过程的一维稳态数学模型,对传热过程进行了数值模拟,对集热器热、电、(火用)和净电效率进行了计算。分析了空气质量流量、入射光强度、风速对集热器的空气温度及系统各效率的影响。结果表明:随着入射光强度的增加,空气进出口温差、热和(火用)效率是增大的,而电效率则有所降低。随着空气流量的增加,系统的净电效率和进出口温度差是降低的。通过计算可知集热器的(火用)效率在18%～11%,热效率可达65%,净电效率低于2%,并明显受空气质量流速的影响。

木材干燥的太阳能供热系统

介绍了我国利用太阳能干燥木材的概况，北京林业大学研制的太阳能与热泵除湿机联合干燥系统；着重介绍了其中的太阳能供热系统实验研究的某些项目，如平板与网板型空气集热器，集热器的２０２与３０３阵列布置，以及集热器内不同空气流量（流速）对集热器内空气的温升、得热量及热效率的影响；最后提出了一些结论和建议。

太阳能平板集热／储热系统

介绍一种将相变储热材料和太阳平板空气集热器相结合的太阳能集热/储热系统(包括结构设计和试验测试),并对整个系统的储热效率和热损失进行了估算。结果显示,装置的储热效率可达23%,热效率达55%。而同样情况下的普通集热器的热效率仅为19%,远远小于前者。因此,该太阳能集热/储热系统可有效降低集热器的热损失,提高集热效率。

新型双集热管多曲面槽式空气集热器在乌鲁木齐日光温室的应用研究

【目的】提高日光温室主动蓄热能力,使温室内热环境得到保障。【方法】提出一种新型双集热管多曲面槽式空气集热器,将此集热器与日光温室后墙结合构成主-被动式墙体体系,将此墙体体系应用于新疆日光温室,研究该集热器在日光温室中应用的可行性及应用效果。【结果】在集热器长度为16 m、集热器单支玻璃管接收器内空气流速为2.5 m/s的条件下,集热器出口温度可达75℃,集热效率可达50%。该集热系统通过日光温室墙体主动蓄热方式,在冬季实测期间累计可为日光温室提供约为2 400 MJ的太阳能。【结论】该结果可为集热器的推广应用提供参考。

扰流板型太阳能平板空气集热器集热性能

对一种扰流板型太阳能平板空气集热器的集热性能进行了研究,并对各种影响集热器热性能的因素进行了分析,揭示了总热损失系数、扰流板肋片效率、流道内空气流速和扰流板的间距对效率因子和热迁移因子的影响机理.获得了扰流板型太阳能平板空气集热器的集热效率理论表达式,为此类太阳能空气集热器的设计及应用提供了参考.

太阳能烟囱发电系统非稳态传热问题及性能分析

建立了包含蓄热层的太阳能烟囱发电系统非稳态传热数学模型,研究了集热系统特性和蓄热层的增温效应,结果表明:蓄热层表面温度、气流温度、集热棚板温度相互影响,随时间有较大波动;气流温升主要发生在气流入口至集热棚半径1/3处,蓄热层表面温度沿径向逐渐升高,在集热棚出口段有明显下降;集热棚板、蓄热层底部及四周是系统热量损失的主要地方;系统运行非稳定期,在没有太阳辐射时,深层蓄热层不参与向气流放热过程,而是继续从浅层蓄热层吸热,浅层蓄热层贮存的热量并不全向气流传递。系统运行平稳期,蓄热层底层的温度趋于定值;理论发电功率的变化趋势与气流温度随时间变化趋势一致。

多孔体太阳空气集热供暖系统热性能实验研究

设计一种多孔体型太阳空气集热器建筑供暖系统。实验研究不同孔径集热板形式和空气循环流动方式对建筑供暖系统热性能及其室内热环境的影响。实测结果表明,集热器进、出风口空气平均温差达24.0℃以上;强制循环方式下孔径1.6mm、孔间距12mm的集热板较孔径5.0mm、孔间距25mm的集热板中心点和出风口温度高6.0℃和4.7℃,集热效率仅相差0.045～0.060;增大孔径对提高集热效率作用不明显;单台1.85m2集热面积晴好天气可使实验房白天室内温度较对比房高约7.0℃,可满足冬季室内温度要求。

日光温室用双集热管多曲面槽式空气集热器性能试验

为了提高日光温室太阳能利用率,该研究提出了一种新型双集热管多曲面槽式空气集热器,并与该研究团队提出的日光温室太阳能主-被动"三重"结构相变蓄热通风墙体相结合构成太阳能主动集热蓄热系统,应用于乌鲁木齐日光温室。基于光学与传热学理论,重点考察了集热器结构(双集热管相对位置、长度)、集热器内空气流速、集热器进口温度、太阳辐射强度等参数,对该集热器光学性能和集热性能的影响规律。大量实验室试验及现场应用研究结果表明:1)新型双管集热器与同类型的单管集热器相比,空气流量增加了一倍、单位面积集热量增加了16%、集热效率提高了9%,冬季无跟踪条件下的集热效率为44%~52%;2)2015年11月-2016年2月乌鲁木齐日光温室应用实测结果表明,在集热器长度为16 m、管内空气流速为2.0 m/s的条件下,晴天集热系统可为日光温室提供约50~65 MJ的太阳热能,冬季累计可提供约5 325 MJ的太阳热能。研究结果为日光温室高效利用太阳能主动供热提供了新的技术方法参考。

壁挂式太阳能空气集热器最佳供暖方式研究

以采用太阳能空气集热器的供暖系统为研究对象,实验研究了供暖效果的影响因素和改善策略下的运行效果,为更科学合理地进行太阳能空气集热器与建筑集成设计提供参考。

平板式热管太阳能空气集热器热性能研究

热管具有传热系数高、传热温差小及单向传热等诸多优良特性。以热管为集热部件,试制了一种平板式热管太阳能空气集热器。测试结果表明,在日总太阳辐射为14.4MJ/m2~19.8MJ/m2的气候条件下,平板式热管太阳能空气集热器的瞬时集热效率在15.3%~74.5%之间,集热器出口空气温度可达79.1℃,其日平均集热效率约为32.6%~53.5%,其热损失系数约为3.6~8.4W/（m2·K）。与常规的太阳能空气集热器相比,平板式热管太阳能空气集热器具有较高的集热效率和较低的热损失系数,并且供热温度较高。