课题基金 / 基金详情

新型耦合太阳能热的液化空气储能发电系统集成开拓与设计基础研究

批准号:
52076078
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
段立强
依托单位:
学科分类:
可再生能源与新能源转化利用
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
段立强

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
本项目拟在液化空气储能发电和太阳能热利用互补耦合层面,研究耦合太阳能热的液化空气储能发电系统集成开拓与设计基础。先基于广义总能系统集成思想和能量品位对口互补利用概念,创建耦合太阳能热的液化空气储能发电系统,探索其集成机制与优化规律;然后针对耦合系统新特点和模式,开展设计基础问题研究,包括基于品位概念的系统设计优化与性能评价准则,单元耦合与关键因素、互补方式等对系统特性的影响规律,以及关键单元设备选型准则和耦合准则及方法等,构建耦合系统新设计优化方法,开展更高效耦合系统概念性研究;并研究耦合系统随环境条件、外界电负荷、太阳能能流变化等多因素影响下系统全息特性。另外,还将对太阳能热存储换热过程及空气换热系统开展实验研究,为系统集成提供关键数据支撑。本项目研究成果将为进一步提升液化空气储能发电系统全周效率,大规模耦合互补利用太阳能和液化空气储能技术提供新的途径与方案。
英文摘要
From the aspect of the integration complementary between the liquefied air energy storage power generation system and the utilization of the solar thermal energy, this project mainly studies the integration exploration and design basis of new liquefied air energy storage power generation system integrated with solar thermal energy. Firstly, on the base of integration theory of the generalized total energy system and the concept of energy level matching complementation, the liquefied air energy storage power generation system integrated with solar thermal energy is built. The integration mechanism and optimization rules of the new integration system are deeply explored. Then, according to the new characteristics and modes of the new integration system, the design basis of the new integration system is studied, which includes the system design optimization method and performance evaluation criteria based on the concept of energy level, the effects of the coupling of different subsystems, the key influencing factors, and the integration modes on the overall system characteristics, the selection criteria of the key devices, the coupling criteria and methods of all subsystems. The new design optimization method of the new integration system is proposed and the conception researches of new integration system with higher efficiency are carried out. The holographic characteristics of new integration system with the changes of the environmental condition, the external electric power load and the solar energy are deeply investigated. In addition, the experimental study on the energy storage of solar thermal energy and heat exchange system of air will be carried out in order to provide the key data support for the system integration research. The achievements of this project will provide new way and scheme for further enhancing the system efficiency of the liquefied air energy storage power generation system, the complementary utilization of the solar thermal energy and the liquefied air energy storage technology on a large scale.
本项目从学科交叉系统层面,研究太阳能热耦合液化空气储能发电系统全息集成机理和设计方法。研究了外部热能补入液化空气储能系统的一般性规律和耦合系统性能优化方法,揭示了热互补系统的集成机理和优化设计方法。研究了耦合系统全生命周期内热力学、经济、环境和可持续性能,全面揭示了太阳能的引入给液化空气储能系统性能影响规律。研究了耦合系统全过程动态性能。研究了高压条件下空气与太阳能传热流体的换热特性。研究结果如下:.(1)建立了外部热能补入液化空气储能系统的通用性能分析理论方法,基于此,提出了多种清洁、高效的耦合太阳能热的液化空气储能发电/多联产系统。揭示了不同位置耦合、不同太阳能利用形式、不同技术参数和不同余热利用方式下耦合太阳能的液化空气储能系统的热力学性能。.(2)建立了耦合太阳能热的液化空气储能系统的性能优化方法,以耦合系统性能为目标,展开了针对系统压缩-膨胀级数、主要运行参数、余热利用方式等方面的优化工作。揭示了耦合太阳能热的液化空气储能系统的性能提升方向,获得了不同耦合系统的最优工作条件。.(3)提出了耦合太阳能热的液化空气储能系统的不同运行策略,在此基础上,分析了不同地区、不同天气状况、不同电价下耦合太阳能热的液化空气储能系统的经济性能。利用㶲经济学分析方法和能值分析方法,全面评价了耦合太阳能热的液化空气储能系统的性能。揭示了系统热力学性能与经济性的提升方向,同时获得了耦合太阳能热的液化空气储能系统全生命周期内的可持续性能。.(4)建立了耦合太阳能热的液化空气储能系统全流程的动态模型并发展了控制策略,分析了耦合太阳能热的液化空气储能系统的涉网动态性能以及自身动态特性。揭示了系统在各种场景下的动态响应特性;揭示了系统在启动阶段主要评价指标的动态变化规律以及在面临冷能损失时的多循环性能变化规律。提出了液化空气储能系统的无冷储存能启动,并揭示了该过程的动态特性。.(5)设计并搭建了适用于耦合太阳能的压缩/液化空气储能系统的高温熔盐与高压空气换热特性探究实验,首次将空气侧换热压力提高到了5 MPa。通过实验研究,揭示了高压空气与熔盐的换热特性以及空气侧压力对换热的影响。获得了适用于高压空气与高温熔盐换热的全新传热关联式。.本项目研究成果为构建更加清洁高效的液化空气储能技术,以支撑可再生能源电力大规模并网提供了新的参考。
太阳能热互补的联合循环发电系统全息集成机制与设计方法
  • 批准号:
    51576062
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    段立强
  • 依托单位:
回收CO2的MCFC复合动力系统集成机理与设计基础研究
  • 批准号:
    51276063
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    段立强
  • 依托单位:
热力循环与SOFC非热力学产功整合理论及新系统开拓
  • 批准号:
    50606010
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    段立强
  • 依托单位:
国内基金
海外基金