大规模综合能源系统电-气-热多能潮流建模与计算方法

为了提高能源利用效率与实现能源清洁供应,综合能源系统IES已成为支撑能源转型的重要技术。研究掌握IES多能流耦合机理,对开展后续系统规划、优化和分析问题的研究具有重要意义。本文提出了一种适用于含电、气、热网络的大规模综合能源系统电-气-热多能潮流计算方法。首先,建立了电力网络、热力网络、天然气网络的稳态数学模型;建立了基于通用能量母线模型的IES耦合环节数学表达形式;在此基础上,采用牛顿-拉夫逊方法对大规模综合能源系统多能潮流计算模型进行解耦求解;最后,通过算例分析验证了所提出方法的有效性。     

匹配新能源电能并网的压缩空气储能站性能研究

  [目的]  压缩空气储能系统在电能释放环节依托节流降压阀进行调压的方法,存在较大的空气压力能损失,降低了压缩空气储能系统的能量转换效率。  [方法]  引入喷射调压理论,通过高压流体对低压流体的自动卷吸作用获得中压流体的方法来完成调压过程,减少由节流降压阀引起的压力能损失。在研究过程中,分别构建了融合“节流阀调压”、“固定式匹配器调压”以及“可调式匹配器调压”三种不同调压方式的压缩空气储能系统并进行了性能比较分析。  [结果]  研究结果表明:“固定式匹配器调压”方法与“可调式匹配器调压”方法通过压力能回收,使得首台膨胀机可做功气流总量分别增加了2%与4.1%,储能系统的能量转换效率也由节流阀调压储能系统的59.26%分别提升至59.60%与59.97%。  [结论]  性能优化后的压缩空气储能系统能够服务于新能源电能并网需求,通过储能站与新能源电能发电站形成联合体的方式,促进新能源电能的消纳。     

压缩空气储能系统的理论分析及性能研究

压缩空气储能技术和抽水蓄能技术是两种最具潜力的电能规模化储存技术。构建了四套压缩空气储能方案,结合热力学第一定律对高压储罐内压缩空气的温度与压力参数的变化规律以及不同储能方案性能进行了比较。研究结果表明,高压储罐在与环境换热较差时,高压储罐的充气过程会经历较为明显的温升现象。200 m3储罐以1.0 kg/s流速充气至10 MPa时,温升幅度为22.46 ℃,储气过程的温升现象降低了储罐的空气容纳能力。在压缩空气储能系统性能方面,四套储能系统的热耗位于4 100 kJ/kW·h至4 200 kJ/kW·h之间,系统效率位于52.30%与56.33%之间。在储能系统效率与对外输出电能总量指标上,高压储罐与环境之间换热性能较好的储能系统均要优于换热条件较差的储能系统。     

电网安全和调度公平性的新能源发电计划研究

  目的  随着风电场、光伏电站不断并网,地区电网网架结构发展跟不上新能源机组容量的增长速度,多能源混合的特点以及断面分层的特征给日前发电计划制定带来困难,为此提出一种考虑断面安全约束和调度公平性的多层次多能源日前发电计划方法。  方法  一是深度优先搜索越限断面,二是提出基于信息熵的出力受限分配策略,利用经济学领域中信息熵的概念指导评价调度公平性的量化指标,构造一种公平性计算方法。  结果  在保证断面潮流接近稳定极限的情况下,合理公平进行各个电厂的有功功率分配,实现电网安全稳定运行条件下的风光资源充分利用。  结论  通过某地区电网实际算例进行验证,该方法可以解决目前新能源发电计划制定存在的问题,具有很好的实际应用价值。     

生物油中乙酸和乙醇共裂化获取汽油产物的研究简

Abstract Acetic acid was selected as the model compound representing the carboxylic acids present in bio-oil. This work focuses the co-cracking of acetic acid with ethanol for bio-gasoline production. The influences of reaction temperature and pressure on the conversion of reactants as well as the selectivity and Conaposition of the crudegasoline phase were investigated. It was found that increasing reaction temperature benefited the conversion of reactants and pressurized cracking produced a higher crude gasoline yield. At 400 ℃ and 1 MPa, the conversion of the reactants reached over 99% and the selectivity of the gasoline phase reached 42.79% （by mass）. The gasoline phase shows outstanding quality, with a hydrocarbon content of 100%.     

基于稳态建模技术的燃气多联供机组经济性分析

针对综合能源系统内的燃气多联供展开稳态建模研究,结合成本模型及收益模型开展机组经济性分析。选取GE公司6F.03燃机,研究了燃气多联供机组的供热功率及供电功率耦合关系,开展了包含天然气价格、蒸汽销售价格、蒸汽抽取量、年利用小时数和上网电价在内的多因素敏感性分析。结果表明:通过外供蒸汽流量调节,可满足不同供热及供电功率需求,当外供20 t/h蒸汽时,可提供16.17 MW的供热功率及109 MW供电功率;天然气价格敏感性分析表明,要实现低于10年的投资回收期,应将天然气价格控制在3.25元/m~3以内;增大蒸汽供应量能够提高机组的经济性;上网电价的敏感性最为显著,当低于0.5元/(kW·h),投资回收期会超过24年,但当上网电价达到0.7元/(kW·h),投资回收期可降低至5年。     

压缩空气储能示范进展及商业应用场景综述

    [目的]   近年来,储能技术及储能产业发展受到的关注度持续升温。    [方法]   在此背景下,对压缩空气储能技术及其商业应用场景进行了分析与综述。通过梳理国内致力于压缩空气储能技术示范的研究团队及其技术特点,较为全面地反映了国内压缩空气储能技术的发展方向;在此基础上,介绍了已投运数十年的德国汉特福及美国阿拉巴马州两座商业化压缩空气储能电站的配置参数及运行经验,综述了近年来国内外针对多种新型压缩空气储能技术的示范进展状况。结合压缩空气储能技术梳理、商业化储能电站回顾及新型压缩空气储能技术示范进展综述三方面的工作,可为国内压缩空气储能技术发展及国家多部委大力推动的储能行业发展提供借鉴。最后,从电源侧储能、电网侧储能及用户侧储能三类应用场景分析了压缩空气储能技术的适应性及应用潜力。    [结果]   德国及美国两座商业化压缩空气储能电站数十年的可靠运行经验,检验了压缩空气储能电站长期运行的可靠性。与此同时,国内自500 kW至10 MW等多容量规模压缩空气储能示范工程的先后投建,表明此项储能技术在国内已实现由理论研究阶段向示范验证阶段的突破。    [结论]   在当下政策环境,用户侧峰谷电价政策是较为典型的储能应用场景边界条件,在压缩空气储能技术推广中可以重点考虑。     

一种新型太阳能冷热联产系统的设计

基于节能环保的理念,设计了一种新型太阳能冷热联产系统。该系统利用太阳能作为能量来源,半导体制冷片作为制冷元件,同时回收系统的废热,整套系统的能源利用效率较高。以能量平衡与传热理论为基础,结合理论计算和数值模拟,证明该系统可实现冷热联产的功能,制冷能效COP为0.7,热量利用效率达73.5%。     

稻壳快速热裂解生物油的特性研究

Physicochemical properties of bio-oil obtained from fast pyrolysis of rice husk were studied in the present work.Molecular distillation was used to separate the crude bio-oil into three fractions viz.light fraction,middle fraction and heavy fraction.Their chemical composition was analyzed by gas chromatograph and mass spectrometer(GC-MS).The thermal behavior,including evaporation and decomposition,was investigated using thermogravimetric analyzer coupled with Fourier transform infrared spectrometer(TG-FTIR).The product distribution was significantly affected by contents of cellulose,hemicellulose and lignin.The bio-oil yield was 46.36%(by mass) and the yield of gaseous products was 27%(by mass).The chemicals in the bio-oil included acids,aldehydes,ketones,alcohols,phenols,sugars,etc.The light fraction was mainly composed of acids and compounds with lower boiling point temperature,the middle and heavy fractions were consisted of phenols and levoglucosan.The thermal stability of the bio-oil was determined by the interactions and intersolubility of compounds.It was found that the thermal stability of bio-oil was better than the light fraction,but worse than the middle and heavy fractions.