热电联产机组储热罐最佳容量的确定方法

为解决“风热冲突”下储热罐的容量选择问题,以热电联产机组整个采暖期为研究对象,引入特征日概念,对配置储热罐后的热电机组建立了逐小时的运行模型。分别以机组深度调峰空间的增量、全年总收益和10年净现值为目标函数,寻找储热罐容量的最优值。结果表明,热负荷越高储热罐的最佳容量也越大,同时机组配置储热罐后所能获得的深度调峰空间也越大;不考虑初投资时,以全年总收益为目标的储热罐最优容量约为820 MW;在考虑初投资后,以10年净现值为目标的储热罐最优容量约为430 MW,容量几乎减半。     

储热罐

<正> 储热罐是与锅炉配用的热工设备,适合于用汽量常波动的单位使用。当用汽量减少,锅炉的蒸汽剩余时,可储存在储热罐内;当用汽量增加,锅炉的出力不足时,储热罐可自动输出蒸汽。因此储热罐不仅节约能源,而且可以提高锅炉的安全性。目前,在欧美、日本等工业发达国家储热罐的应用已趋普及。在国内,也开始对储热罐进行研制和试用。     

Sensible heat storage in a single tank using molten salt and associated natural convection heat transfer

熔融盐双罐显热储热技术已较为成熟,但储热成本较高。为了降低储热成本,本文提出在储热罐内布置浸没式换热器实现熔盐单罐储热和释热新方法,分析了熔融盐单罐储热基本原理,在此基础上模拟分析了垂直布置交错排列两根水平圆柱表面熔融盐自然对流传热的规律。研究发现,为了增强管排表面自然对流传热,两根圆柱的垂直间距不宜过小,而水平间距不宜过大,这些研究结果为熔融盐单罐储热设计提供理论基础。     

储热罐改造对供热机组热电解耦及调峰能力的影响研究

采暖期供热机组的"以热定电"严重限制了其深度调峰能力,通过机组本体及辅助设备改造,实现供热机组的"热电解耦"是解决这一问题的重要途径。主要研究储热罐改造对供热机组热电解耦及调峰能力的影响,首先在深入分析储热罐供热原理的基础上,计算了原供热机组和配置储热罐供热机组的安全区;而后基于该安全区,进一步计算和对比分析了储热罐改造前后供热机组热电解耦及调峰能力的变化情况。结果显示:储热罐改造能够大幅提升供热机组的热电解耦能力,尤其在低负荷工况下,能够解决机组因"以热定电"供热能力不足的问题,但需要注意的是,储热罐改造无法进一步降低机组最低出力;同时储热罐改造也能够大幅提升供热机组的深度调峰能力,尤其当供热标准抽汽流量大于600t/h,配置储热罐的供热机组仍然具有一定的深度调峰能力。     

熔融盐单罐显热储热基本原理及自然对流传热规律

熔融盐双罐显热储热技术已较为成熟,但储热成本较高。为了降低储热成本,本文提出在储热罐内布置浸没式换热器实现熔盐单罐储热和释热新方法,分析了熔融盐单罐储热基本原理,在此基础上模拟分析了垂直布置交错排列两根水平圆柱表面熔融盐自然对流传热的规律。研究发现,为了增强管排表面自然对流传热,两根圆柱的垂直间距不宜过小,而水平间距不宜过大,这些研究结果为熔融盐单罐储热设计提供理论基础。     

太阳能与谷电互补供热系统设计

利用太阳能辅以低谷电加热,采用两个储热罐进行交替轮流集热、供热。当正常集热或低温预热时,两个储热罐的水温低者优先集热循环运行;若两储热罐水温相同,则设定储热罐优先集热循环运行。当正常供热、夜间防冻循环和低温维持运行时,太阳能集热系统优先于低谷电循环运行给储热罐加热。当假日集热或低温保温供热时,同时给两储热罐集热循环运行。供热循环水泵和用热循环水泵的启动运行,以供热时优先,其停止运行以用热系统的回水温度大于或等于取暖温度的最大设定值者优先。以可编程控制器和组态软件技术,实现了系统集热、供热时段的定温、定时、定温差。此互补供热系统可以取代传统的高耗能锅炉,节能率达30%以上。     

大型斜温层储热罐在火电厂灵活性调峰中的应用分析

以华能丹东电厂引进的大型斜温层储热罐为例,详细介绍了储热罐的原理、结构及实际应用情况。面对国内能源结构的深入调整,碳达峰、碳中和目标日益临近,火电调峰将成为常态,储热罐的应用及其与火电机组的有效配合,不但实现了热电解耦,有效增加了供热负荷,还为火电机组灵活性调峰创造了先机。实践表明,经过国产化及优化,储热罐有效蓄热量设计值5 040。0GJ,实测值5 324.7GJ,斜温层厚度设计值1.500m,实测值0.850m,丹东电厂通过储热罐的应用,在保证供暖的情况下,单机负荷率由20% 继续下降至12.85%（45MW）,并保持连续运行,创造了火电机组深度调峰的典范,验证了斜温层储热罐在火电厂深度调峰中的保低负荷供热以及顶尖峰压低谷的作用,为火电灵活性改造技术提供了切实可行的方案参考。     

辅助火电机组调峰系统的储热参数设计研究

  目的  为适应原有火电机组对新能源电力消纳的需求,提高其调峰能力是关键因素之一。  方法  储热系统作为燃煤热电机组“热电解耦”的重要方式,评价其参数匹配性具有工程参考价值。文章采用一种耦合储热装置来增加燃煤机组深度调峰能力的方法,并结合热负荷以及电负荷的功率曲线,对储热装置参数的影响规律展开了系统研究。  结果  结果表明:以区域负荷曲线为典型案例,随着储热罐的储热容量和充放热速率参数的提高,储热系统对机组的热负荷调节能力先逐渐提升并在分别在112.75 MW和129 37 MW·min时达到上限,此时深度调峰参数为77 MW左右;此外,储热容量与充放热速率具有一定的匹配关联,二者中瓶颈因素将直接制约系统的深度调峰性能。  结论  通过对储热和放热边界情景的积分,精确的展示了储热罐在辅助调峰过程的中作用,同时结合其运行策略的优化设计能够进一步分析储热辅助调峰系统的参数匹配关系,为后续火电机组耦合储热系统的参数设计提供参考。     

新型分叉翅片强化管壳式储能罐储热性能北大核心CSCD

针对相变材料的质量和最大储热能力因翅片占据相变储能装置的部分体积而下降的问题,实现翅片结构优化具有重要意义。本工作在传统纵向翅片的基础上根据分叉形状提出了一种新型翅片来提高管壳式相变储能罐的储热性能,并针对该装置中相变材料带自然对流的熔化过程进行了三维数值模拟研究,分析了翅片数量、传热流体的入口温度和流速对相变材料熔化过程的影响。研究结果表明:与具有同等体积和数量的纵向翅片相比,新型分叉翅片显著加快了管壳式相变储能罐的蓄热过程。与无翅片和纵向翅片相比,新型分叉翅片使相变材料的熔化时间分别缩短了59.9%和23.4%,平均储热速率分别提高了142.1%和31.4%。在不改变翅片体积的前提下,增加翅片的数量可以减少相变材料的熔化时间,提高平均储热速率,但当翅片数量超过6时,对储热性能的进一步改善效果不明显。提高传热流体的入口温度和流速不仅可以缩短相变材料的熔化时间,也可以增加总储热量和平均储热速率。研究结果可为管壳式储能装置的结构优化和太阳能的高效利用提供一定的参考价值。     

基于熔盐储热的综合智慧能源系统方案研究

熔盐蓄热供能技术是新兴的供能技术,是引导清洁供能、改善环境、提高电网稳定性的重要组成部分,将储热技术应用于电力系统中的大规模储能具有其独特的自身优势。本文基于自主研发建设的双罐熔盐储热-换热系统平台,研究提出了带有熔盐储热的风、光、储一体化的综合智慧能源系统方案,开发了可复制、可推广、可延伸,覆盖电/热/冷/水的带有熔盐储热的分布式能源多联供功能模块,并对系统用能进行了预测。系统具备多场景应用模式下的商业推广价值,为熔盐储热技术在供热制冷领域、热电解耦以及在综合智慧能源系统中的推广应用提供重要理论与技术支撑。     

Potential applications of thermal energy storage in electric power generation sector (Ⅱ)

简要介绍了储热技术在电力系统中最有潜力的四种具体应用技术,包括太阳能热发电,压缩空气储能,深冷储能,热泵储电,指出了太阳能热发电储热技术在短期内具有很大发展潜力,目前双罐式液体显热储热(储冷)具有较好的整体效率,将在电力系统储热技术中发挥重要的作用.     

移动供热储热系统优化

基于移动供热储热系统为研究背景,充分探讨移动供热储热装置内的相变材料的最佳储能效果。通过简化移动供热的储热装置模型为无量纲的物理模型,研究改变储热装置内骨架形状对储热过程的影响,以及改变骨架的导热系数对整个方腔的储热过程造成的影响。为探讨移动储热系统最佳的储热效果提供有效的理论基础,并寻找出具体可行的模型装置。     

大直径高温熔盐储罐罐顶接管的强度及罐体稳定性分析

随着可再生能源技术的大力发展与应用,对太阳能热发电站中持久储热的钢制储罐的安全性能进行研究具有重要意义.以青海省某塔式太阳能热发电站中直径为25 m的高温熔盐储罐(储热罐)为例,利用ANSYS软件的平面实体轴对称单元建立了储罐有限元模型,着重对储罐顶部与熔盐管道接口处进行了强度和稳定性分析,通过对管道连接部位进行局部精...     

高温相变胶囊梯级储热系统实验研究北大核心CSCD

中高温相变储热及再利用的方式是低碳经济与工业生产的有效手段。为了更高效地实现工业高温废热的利用,本工作设计搭建并测试了一套高温相变胶囊梯级储热系统,采用了两种不同相变温度的多元碳酸盐材料作为储热材料,对换热工质空气的不同进口温度和进口流量的储放热过程进行了实验研究,研究内容主要包括储热罐中的温度变化、储热量以及储放热过程完成时间。实验结果表明在进口温度为500℃的工况下,系统的储热量可以达到30000 kJ,系统进口流量的提高会缩短储热时间,对系统总储热量影响较小,并分析了不同工况下储热罐体内相变材料平均液相率对系统总储热量的影响。同时测试发现系统中设置的空气预热器使得系统的高温尾气与常温进气进行热量交换,可以有效实现高温尾气的余热利用。相变实验的研究结果为高温相变储热技术的实际应用提供了系统运行参数的影响规律和优化准则,具有很高的参考价值。     

供热系统加储热后的调峰灵活性分析

国内供热机组通常"以热定电"的方式运行,这种运行方式为满足热用户的需求,限制了供热机组的调峰灵活性。给电厂配置储热罐实现"热电解耦"可以增大供热机组调峰灵活性。为此,建立了供热系统加储热后的几何模型和数学模型,提出了根据用户热量计算抽汽量的迭代方法,并分析了显式储热装置的最大储热量和最大放热量影响因素,最终将以上分析应用于某330MW供热机组的不同调峰情况进行定值计算。进行定值计算的意义是能够定量描述储热罐对机组低负荷运行的影响,为机组低负荷改造提供数据支撑。     

基于储热过程的工业供汽机组热电解耦研究

针对工业供汽火电机组的热电解耦问题,提出了"多罐-多换热器"的新型储热系统,以600MW亚临界机组为例,根据储、放热过程中的热力学特性,分阶段设计不同阶段的蒸汽、熔盐的流量配比。在储热过程中机组的能耗损失约为0.30(g/(kW·h))/MW,在放热过程中,机组的能耗损失约为0.02(g/(kW·h))/MW。     

耦合电锅炉和蓄热罐的热电机组供热能力提升

基于国内外研究现状，以某300MW热电联产机组为研究对象，通过耦合蓄热罐和电锅炉等储热装置，分析了外接热源情况下的热电特性及调峰容量，并采用单目标约束优化方法对电锅炉及参数进行了寻优，从而得到了蓄热装置的最优参数配置。研究表明：附加蓄热罐可以一定程度上增加机组的调峰能力，但受到机组容量限制；当蓄热罐和电锅炉容量分别为73MW和70MW时，调峰深度增量为187.1MW,机组最大供热能力提高了72.3%。     

CFETR聚变发电厂的储能技术适用性分析

  目的  中国聚变工程实验堆（CFETR）具有功率周期性输出特性,无法直接满足常规发电设备的稳定连续输入需求,CFETR聚变发电厂需要在核岛和常规岛之间配置针对性的工艺系统。  方法  通过调研光热发电工程应用以及聚变发电相关研究,基于CFETR聚变堆初步预期性能,从储能与补能对比、储能技术类型、储热介质、储热系统方案等方面进行分析讨论。  结果  对于采用水冷包层、氦冷包层的聚变堆,分别推荐配置以氢化三联苯型导热油、Solar salt熔融盐为储热介质的间接式双罐显热储热系统,以保证发电侧系统的稳定连续运行。  结论  上述储能技术方案具备规模化商业应用条件,可为CFETR聚变发电厂的整体设计提供支撑。     

热电联产机组热电解耦改造方案的调峰特性及能耗分析

以某电厂330 MW抽汽凝汽式汽轮发电机组为研究对象,计算分析了低压缸切缸、高低压旁路改造、增设储热罐、电锅炉及吸收式热泵5种改造方案对供热机组安全运行可行域及热电解耦能力的影响规律,并采用EBSILON建立案例机组的热力学模型,模拟了各改造方案的能耗状况。结果表明：5种改造方案均可使热电联产机组的安全运行可行域增大,其中两级旁路改造方案的机组最大供热能力增幅最大;除低压缸切缸改造外,其余4种方案的热电解耦能力均有不同程度的提高,其中电锅炉改造方案在电热负荷较低时的热电解耦能力最强;在相同条件下,各改造方案的机组标准煤耗量由高到低分别为电锅炉、两级旁路、低压缸切缸、储热罐和吸收式热泵。     

储热材料研究进展

本文结合储热材料的分类、特点、应用及存在的问题对储热材料的最新研究进展进行了综述,主要包括有机相变储热材料、熔融盐类相变储热材料、合金相变储热材料及复合类储热材料。探讨了储热材料成分组成、制备工艺及性能特点,进一步介绍了其最新研究进展,并对储热材料的下一步研究进行了展望,提出开发高性能纳微复合结构储热材料是未来研究的重点。