【摘 要】
：
可再生能源发电被认为是应对能源危机和气候变化的重要手段之一。然而,可再生能源波动性、间歇性的特点给电网的安全性以及电力的供需平衡带来了巨大挑战。利用储能技术有助于缓解上述问题。在电网级储能的方案中,热储能具有储能密度高、成本低、不受地理限制的优势。储热材料是热储能的重要组成部分。其中,Al-Si合金作为潜热储热材料,具有导热系数高、相变潜热高的优势,许多学者对其热物性进行了大量研究,但对相应储能系
论文部分内容阅读
可再生能源发电被认为是应对能源危机和气候变化的重要手段之一。然而,可再生能源波动性、间歇性的特点给电网的安全性以及电力的供需平衡带来了巨大挑战。利用储能技术有助于缓解上述问题。在电网级储能的方案中,热储能具有储能密度高、成本低、不受地理限制的优势。储热材料是热储能的重要组成部分。其中,Al-Si合金作为潜热储热材料,具有导热系数高、相变潜热高的优势,许多学者对其热物性进行了大量研究,但对相应储能系统的关注有限。因此本文基于Al-Si,开展了相关电-热储能系统的研究。首先,针对Al-Si的电加热问题进行了研究,结果表明:由于Al-Si的腐蚀性以及相变储热场景的特殊性,导致利用三种电加热方式直接加热Al-Si不可行。因此,本文提出以熔盐作为传热介质,采用现有的熔盐电加热方式先加热熔盐,再将热量传递给封装后Al-Si的方式实现电能以Al-Si潜热的形式存储。并设计了基于Al-Si的相变储热系统。其次,对系统中的Al-Si相变储能床进行了数值计算和性能分析。采用有效储能床模型,研究了传热流体进口速度、储热单元排列方式和放热过程截止温度对储能床性能的影响。结果表明:当放热过程截止温度从548℃升高至575℃时,能量利用率会降低25%～41%。系统和亚临界电厂连接时的热-电转换总效率高于和超临界电厂连接时的总效率。最后,针对设计的Al-Si相变储热系统,基于系统储热成本和项目度电成本两种指标进行了经济性评估。结果表明:采用LiNaK-CO3（10:60:30）作为传热流体时,系统储热成本和项目度电成本均最低,分别为108￥/kWht和0.4001￥/kWh。
其他文献
近年来高新技术产业的快速升级,使得电子设备朝着高集成度的方向发展。但是高功耗使得电子设备内部热量积累,为保证设备安全稳定运行需要对其进行散热设计,往往要求热量朝着特定方向快速散失,这就需要研究非均质材料这类热导率具备各向异性特点的材料热物性。首先,基于3ω法基本原理搭建了测试平台,选取了一系列标准样品对平台进行测试,测试结果验证了平台的准确性。使用不同制备方式的加热膜测试获得的样品热导率一致,证明
纳米多孔薄膜在热电转换、分子探测、海水淡化等领域有着广泛的应用。高温退火技术因为适于批量加工而成为纳米多孔薄膜制造的优选方法,但纳米孔在退火过程中的形变机理有待完善。本文通过解析模型、实验和模拟的方法,研究了多孔薄膜的高温形态演化过程;此外,通过模拟计算探究了其热导率的结构依赖性,以证明多孔薄膜材料在热电领域的应用潜力。首先,提出了多孔薄膜高温形变的解析模型。表面自由能最小化被认为是高温形变的方向
本文提出了一种新型正弦波浪形涡发生器,探究了涡发生器的迎流攻角α、无量纲高度Hp等结构参数及排布位置对流动传热性能的影响。基于热力学第二定律,进行了（火用）损失分析。波浪形涡发生器能在流道中产生纵向涡流,有效提升了冷热流体的混合程度。在雷诺数为1027至2054的范围内,与平直翅片相比,努塞尔数提高了8.8%-51.5%,阻力系数增加了9.3%-131.4%,传热（火用）损失最大可降低5.8%。为
测井仪用于勘探地底油气资源分布,面临着高温环境。为保证正常作业,常采用保温瓶将测井仪内部的电子器件与高温环境隔离。然而,目前用于高温环境的保温瓶中传热方式的相对作用性尚不明晰,且已有的保温瓶检测方法无法适用于测井现场的快速检测。针对以上难点,本文主要研究内容及创新点如下:为分析测井仪保温瓶的传热过程,建立了保温瓶真空层多层传热模型、端部热桥效应模型及真空失效状态传热模型。结果表明,高温下保温瓶真空
热超构材料由于其特殊的结构设计而具有超常的热学物理特性,可用于操纵热流。基于热超构材料的热超构器件实现了许多新颖的热流调控功能,其在进行高效热管理、热能收集、新型能源装置设计来提高能源利用效率等方面具有重要的研究意义。针对当前热超构器件存在大多基于规则形状且缺乏在新的实际应用场景的探索研究、不同热超构器件的制备方法缺乏普适性等问题,本文开展了以下工作:为实现固体均温板,提出了一种热超构均热板。利用
多孔介质中的动量和能量传输机理复杂,涉及多尺度效应问题,一直是研究的热点。泡沫金属作为一种强化传热多孔介质,具有优异的高导热性和强热扩散性的特点,广泛应用于工程领域,如:热管,工业换热器,蓄热器和多孔质气体轴承等。因此,多孔泡沫金属内流动和传热的研究具有重要的工程价值和科学价值。鉴于多孔泡沫金属内动量和热量传递研究的重要性,本文构建了Weaire-Phelan泡沫结构,以及多孔复合系统的孔隙模型和
环境污染和能源短缺日益严重,新能源汽车作为一种绿色出行的方式被广泛推广。动力电池关乎着新能源汽车的性能及安全。电池温度过高,会引发过热、起火、爆炸等一系列危险,所以需要追求高性能热管理系统来提高电池安全性和可靠性。但是,关于这类研究的一些基本概念尚未得到明确解释。例如,有多安全就足够了,不安全又如何?本文选取18650钴酸锂电池,构建电池及电池组多物理场耦合模型,并结合实际工况参数,针对极端工况下
加热不燃烧型卷烟（也称为低温卷烟）是一种低害的新型卷烟制品,主要有电加热和燃料加热两种加热方式。目前常用的低温卷烟加热器采用电加热方式,存在加热时间长、换热效率低等问题。本文对课题组前期开发的一种基于燃烧的低温卷烟加热器进行强化传热研究,将燃烧产生的烟气假设为高温空气,借助FLUENT软件平台对卷烟升温速率和加热器换热效率进行系统分析,并通过实验测试验证了所设计的强化传热结构的有效性。首先,通过数
随着世界人口的持续膨胀以及全球范围内的环境恶化,人们对清洁能源的需求日益增长。在河流的入海口,由于河水与海水间存在一定的盐度差,它们的混合吉布斯自由能（盐差能）可达1.4 TW。盐差能能量转换有巨大的前景,目前盐差能发电技术主要有两种:反电渗析以及压力延迟渗透。本文基于数值模拟方法,对微纳尺度反电渗析过程以及压力延迟渗透过程进行了系统的研究,揭示了膜材料特性及运行条件对反电渗析过程以及压力延迟渗透
自2004年石墨烯的成功制备以来,石墨烯以其独特的物理化学性质极大地吸引研究人员对与石墨烯组成和结构不同的其他二维材料的探索。作为与石墨烯结构相似的IV族二维材料,硅烯和锗烯具备优异的电学和热学性质,伴随着其从理论预测到实验制备成功再到光电器件、储能和生物医学等众多领域的应用,硅烯和锗烯引起了广泛的关注。在此背景下,从理论计算的角度研究硅烯和锗烯中电子和声子相互作用（电声耦合）,对明晰它们的电子和