Linear Complementary Method for Moving Boundary Problems with Phase Transformation

In this paper, the linear complementary method for moving boundary problems with phase transformation is presented, in which a pair of unknown vectors of heat source with phase transforming and the temperature field can be solved exactly, and a large amount of iterative calculations can be avoided.

太阳能光热光电技术在高校宿舍的对比研究

针对夏热冬冷地区某高校宿舍用能特征,基于太阳能的两种利用方式分别设计了太阳能光热供能系统和太阳能光电供能系统。利用TRNSYS仿真软件模拟两种供能系统的运行特性,对比了两种系统的组件性能、经济性及减排量。结果表明:除假期时间外,太阳能集热单元的集热效率保持在40%左右,年太阳能保证率可达58%;并网光伏发电单元全年发电量为311 394 kW·h,发电量自用率达到70.5%。太阳能光电供能系统的年能耗费用较光热供能系统节省11万元,费用年值减少4.9万元,年碳排放量降低166 t。对光伏安装面积进行优化后可知,光伏安装面积每增加52 m^(2),光伏供能系统费用年值减少2111元。研究结果可为高校宿舍建筑选择适宜的太阳能利用形式提供参考和依据。

市电、光伏互补相变蓄能电供暖系统柔性负荷调节能力分析

随着我国可再生能源的跨越式发展,新能源电力消纳问题日益突出。文章构建了市电与光伏互补型相变蓄能电供暖系统,搭建了该系统动态热性能的数学模型,设计了系统的热电负荷柔性调节控制策略。针对北京市某低碳建筑进行情景分析,模拟研究了该系统的光伏消纳能力和柔性负荷转移能力。结果表明:在室内温度维持在18℃的情况下,采用屋顶光伏的系统能够降低案例建筑93.9%的峰电消耗量及23.9%的一次能源消耗量;与无光伏系统相比,使用不同安装形式及面积的系统,峰电消耗量能够降低75.1%~97.4%,且蓄电容量的提升对系统的柔性负荷转移能力提升有着显著作用,当蓄电池容量大于15 kW·h时,提升效果逐渐减小。

计及多时段尺度与地域分层的多能互补系统经济调度

在考虑电热能源互联基础上,提出了计及多时段尺度与地域分层的电热多能互补系统经济调度策略,该策略从单时段和多时段角度出发,综合考虑局域级和区域级的能量平衡关系,以实现电热多能互补系统经济调度为目标。首先,在采集局域级各类能源资源数据与信息的基础上建立母线式电、热能平衡模型;然后,提出区域级能量平衡公共母线式模型,并采用小容量机组等效思想来等效聚合同类型机组;其次,建立典型局域级电热互联能源系统模型;最后,对电热多能互补系统经济调度求解,并输出经济调度结果信息。对电热多能互补系统的经济调度的有效性与合理性通过仿真算例已经得到验证,为区域级电热多能互补系统多能互补利用、资源协调配合、经济高效运行及分析提供参考与理论指导。

光电互补的氯碱化工与冷热电氢多联供系统热力学分析及优化

提出了一种光电互补的氯碱化工与冷热电氢多联供系统,通过建立热力学模型,探究了不同关键参数对系统各单元性能的影响规律,并对系统运行策略进行了分析。结果表明:与传统氯碱系统相比,多联产系统能量利用效率可提高14.65百分点,全年可减少31%的碳排放总量,可节约系统日购电成本25.4%~51.1%。

相变蓄热型空气源热泵系统与太阳能互补供暖系统的优化研究

结合相变蓄热型空气源热泵与太阳能供暖,可在充分利用太阳能资源的同时,提升系统供热能力。为保障供热效率,提供高质量的能量资源,针对相变蓄热型空气源热泵系统与太阳能互补供暖系统的优化展开研究。根据相变蓄热型空气源热泵的热转化模式及热能转化效率,分析供热系统的热力作用效果,在此基础上,对太阳能供暖系统的供热性能进行深入研究。结合上述两者的应用优势,分别从优化相变材料配置、提升太阳能集热器效率、优化系统控制策略、改进热能传输与利用等多个方面着手,定义具体的供暖系统优化设计方案。

混合式电热互补供暖系统建模与仿真分析研究

建立了热力站处配置电供暖设备的新型混合式电热互补供暖系统,并对系统进行建模仿真和性能分析。研究表明,相比于集中式电热互补供暖系统,采用配置热泵和蓄热装置的混合式电热互补供暖系统的环境、经济和节能效益指标优化比分别为1.91%、2.41%、2.90%。随着电替代供暖负荷比例的增加,混合式电热互补供暖系统的各个性能评价指标优化比逐渐提高。通过电供暖增加了供热系统的可再生能源消纳,并有效降低了热网损耗,系统性能得到较大提升。

中深层地源热泵多能互补供热系统运行特性的理论研究

将中深层套管式地埋管换热器模型与TRNSYS耦合,在该模型基础上与太阳能集热器-水箱、燃气锅炉组成多能互补供热系统,模拟该系统与建筑负荷之间的匹配关系,分析运行控制策略对系统运行特性的影响。研究为中深层地源热泵多能互补供热系统工程实践提供一种可行方案。

考虑火电-熔盐储热耦合特性的风光火储能源调度

构建以可再生能源为主体的新型电力系统已经成为中国能源发展的必然趋势。以某大型能源基地为仿真对象,建立含有熔盐储热的多能互补系统运行收益模型。该系统通过将火电机组耦合熔盐储热系统,实现能源的存储、错峰利用,提高可再生能源的消纳率。该模型考虑了火电机组多级调峰收益和爬坡成本、储能系统运行成本及可再生能源弃电惩罚成本,以系统运行净收益最高为目标对模型进行优化求解,探究火电机组储热改造对可再生能源消纳和系统运行经济性的影响。加入熔盐储热系统后,系统的整体经济性和可再生能源利用率得到显著提升,场景2每日运行净收益为838.14万元,较场景1增加了47.36万元。场景2的风能利用率从93.91%增加到97.33%,光伏利用率也从95.51%增加到98.44%。

严寒地区宜居低碳牧居建筑设计

为改善捡烧牛粪燃能的利用方式,探索广大高原严寒牧区牧民住房绿色低碳转型路径,释放放牧草地生态系统蕴含的巨大减排增汇潜力和价值,文中以装配式低碳牧居替代捡烧牛粪的帐篷为导向,综述了近年来国内外严寒牧区牧民住房在装配式建筑、骨架与围护结构、光风互补供电系统和太阳能供暖系统四个方面绿色低碳技术的进展与态势,结合牧户调查、技术研发和牧居示范工程建设的实践,归纳、探讨了净零碳排放牧居技术路径,解析了取得初步成果的主要参数、经验和不足,为严寒地区牧居低碳化设计提供借鉴。得出“三室一廊”牧居、装配式骨架结构、低能耗围护结构、可再生能源替代和精细化管理可能成为牧区人与自然和谐共生现代化中新一代牧居的美好图景的结论。

生物质能-太阳能互补供热系统优化设计

为了提高生物质能-太阳能互补供热系统的经济效益,该文从经济性角度对系统的主要参数进行优化设计,提出了一种生物质能-太阳能互补供热系统设计方案,建立了系统的经济分析模型,并采用线性规划的方法进行优化,并以北京地区一供热面积为200m2的办公楼为例进行了优化。结果表明,建立的经济分析模型可用,其中,太阳能集热器的价格、生物质颗粒燃料的价格、蓄热水箱的价格、生物质颗粒燃烧器的价格对系统中各部分参数的优化结果有影响,且影响程度依次降低。这可为今后生物质能-太阳能互补供热系统的设计提供参考。

太阳能-地源热泵与热网互补供暖系统的仿真性能研究

以沈阳地区典型民用住宅建筑为例,对太阳能-地源热泵与热网互补供暖系统进行仿真研究。利用TRNSYS软件,建立太阳能-地源热泵与热网互补供暖系统仿真模型和地源热泵与热网互补供暖系统仿真模型,对2种系统的蒸发器进出水温度、热泵机组COP,及热网加热量进行对比分析,结果表明:太阳能-地源热泵与热网互补供暖系统相比地源热泵与热网互补供暖系统的平均出水温度提高了50.41%;平均进水温度提高了53.08%;平均COP由3.167增加到4.65;热网运行时间由1540h增加到2032h;热网供暖季的平均换热量由114566.62kJ/h减少到101257.27kJ/h。

两种风电供热模式的节煤效果比较

针对当前风电供热项目使用纯凝电力过多、电锅炉利用率低的问题,提出了风电供热项目与热电厂互补供热的运行模式。在构建风电供热系统基本数学模型的基础上,建立了风电供热系统在独立供热模式和与热电厂互补供热模式下的运行策略模型和节煤效果计算模型。算例中,以实际数据为依据,对整个供暖期两种模式下的风电供热项目进行了模拟运行。结果表明,相对于独立供热模式,互补供热模式不仅在节煤效果上具有优势,而且该模式下风电供热项目无需配置储热,从而可节约投资成本。

基于简化热平衡方程的再热蒸汽流量实时软测量

再热蒸汽流量的软测量方法通常精确度不高或实时性不好。针对这个问题,该文研究了一种提高再热蒸汽流量测量实时性和准确性的方法。首先获得了基于简化热平衡方程的再热蒸汽流量稳态计算公式。该公式不包含待定参数,不需要用实验等手段来校正公式中的参数,且其计算精度相对其他公式来说也较高,然而该公式只适用于稳态工况。为此,又从精度不高的弗留格尔公式中提取了可以快速反映再热蒸汽流量变化的动态信息结构,并利用稳态计算公式在不同稳态工况下的计算值对其进行了参数标定,得到了动态计算公式。最后文章有效利用了稳态计算公式和动态计算公式的信息互补性,应用互补滤波器方法将上述2个公式在频域内进行了融合。经频域融合后得到的再热蒸汽流量不仅在机组稳态时准确度高还可以快速地反映再热蒸汽流量的变化。

多能源互补的分布式冷热电联产系统理论与方法研究

分布式能源是能源系统的未来发展方向。针对分布式冷热电联产系统当前存在的燃料化学能直接燃烧不可逆损失大,微小型动力循环效率低,动力变温余热缺乏有效利用方法,以及系统变工况性能差等技术难题,文中围绕燃料化学能与热能综合梯级利用原理、多能源互补机理与全工况性能调控机制2个关键科学问题,从能的梯级利用、多能源互补、系统全工况性能主动调控3个方向开展研究。初步建立了能的综合梯级利用理论,在化石燃料与太阳能热化学互补、对转冲压发动机、热声发电等核心技术方面取得突出进展,并指导完成了兆瓦级分布式冷热电联供系统工程示范。研究成果可以为我国分布式能源的发展提供理论基础和自主创新技术支撑。

基于多场景随机规划和MPC的冷热电联合系统协同优化

以包含可再生能源及多种分布式资源的区域冷热电联合系统为研究对象,针对风光和负荷的不确定性,提出多场景随机规划结合模型预测控制(MPC)的方法,建立多时间尺度协调优化模型,其中日前和日内尺度主要以运行经济性最优为目标,求解机组的运行及出力计划;实时尺度采用模型预测控制技术,以日内尺度经济调度结果为参考,通过反馈校正与滚动优化调整机组运行出力,实现机组出力的精确控制,消除可再生能源波动性影响,并进一步讨论了出力扰动对调度结果的影响。算例分析证明所提模型和方法能够有效消除不确定性和风光波动性的影响,实现多能源互补协调优化运行。

甘肃河西地区太阳能与沼气互补供暖系统研究

以甘肃河西地区典型农宅为例,结合当地丰富的太阳能资源和完善的农业产业化体系,建立了以太阳能和沼气互补的低温热水地板辐射供暖系统.针对太阳能应用的间歇性,提出了以沼气作为辅助热源,以应对极端恶劣天气下用户供暖的可靠性问题.该系统的适用性分析表明,太阳能与沼气作为互补热源可较好地解决该地区全天候供暖的问题,具有良好的经济性和环境效益,是改善当地人居环境的有效途径,有一定的应用推广价值.

风电消纳途径综述

近几年,世界风电发展迅猛。和国外高效率消纳风电不同,中国"弃风"问题突出,严重阻碍了中国风电的可持续发展。如何增加风电消纳已经成为国家、社会、企业关注的一个重要课题。介绍了国际上风电消纳的经验,从储能技术、跨区域消纳、多能互补模式以及需求侧响应4种途径,分别对风电消纳途径的众多研究成果进行分析整理,归纳总结出各种途径的特点。现有研究多侧重于方案的可行性分析,主要从经济可行、技术可行、政策建议的角度出发,缺乏对风电消纳风险的系统研究和政策效果研究。最后展望未来我国风电消纳的途径,包括电动汽车、风电供暖、新型储能电池、新能源微电网和能源互联网。

地热能供热技术的应用现状及发展趋势

目前建筑行业能耗居高不下,2019年全球建筑运行碳排放占到了总CO2排放的28%。如今,建筑节能降耗成为了我国乃至世界能源格局面临的一大问题。为了探究地热资源供热潜力及其在"双碳"目标中的价值体现,简述了我国地热资源禀赋及分布特点,给出了不同地区适用的地热供能模式。聚焦节能高效的地埋管地源热泵技术,通过工程案例分析,得出了浅层和中深层的不同供能特点。根据近5年发展推测,到2030年地源热泵将覆盖我国19.25%的城市供暖面积,具有很大的发展潜力。在实际应用和未来发展方面,从探热-采热-用热的不同角度,提出了多种新型地埋管换热器和直膨式地源热泵系统及跨季蓄能、多能互补的综合能源利用模式,以提高可再生能源利用率,减少化石能源的使用,降低建筑能耗。

考虑气风互补的热电联合运行成本效益分析方法研究

在我国,供暖期大量煤炭资源的消耗是造成环境污染的重要因素。为此,采用风电与天然气互补的方式满足供暖期的供热需求具有显著的现实意义。基于气风互补的能源利用方式,通过对气电一体化供暖模式的初投资成本、运营成本和风电成本等进行分析,提出了考虑气风互补的热电联合运行成本效益评估方法。最后,以某城市配电网为算例,证明了所提方法的正确性和可行性。