太阳能与生物质能互补的能源系统研究

【摘要】：化石能源短缺以及化石能源利用过程中带来的环境污染和全球变暖已成为制约人类社会可持续发展的瓶颈,能源结构的变革势在必行,可再生能源以其清洁环保和取之不尽等优势将逐渐取代传统化石能源。近年来,太阳能和生物质能作为两种重要的可再生能源得到了国际学术界和工业界的高度关注。 本学位论文依托国家自然科学重点基金项目、国家973项目等科研任务,开展了太阳能与生物质能互补利用的能源系统研究。具体工作如下： (1)为克服单独槽式太阳能热发电效率低和单独生物质直燃发电规模小的难题,提出了新型太阳能与生物质能互补发电系统,模拟计算了系统的热力性能,对系统进行了(?)平衡分析,讨论了新系统中利用太阳能取代汽轮机不同级抽汽加热给水对系统热力性能的影响。 (2)针对新型太阳能与生物质能互补发电系统在太阳辐照偏离设计点的运行工况,提出了变燃料进料量调节和变工质流量调节两种变辐照调节方法,研究并比较了太阳辐照强度从从500W/m2变化到900W/m2时两种变工况调节方法下的系统热力性能。变燃料进料量调节可以维持稳定出功和较高的太阳能净发电效率,变工质流量调节可以维持较高的太阳能份额。 (3)模拟研究了乙醇水蒸气重整制氢反应过程,探讨了反应的操作条件(包括温度、压力和水醇比)对重整反应产物的影响。将太阳能热驱动乙醇水蒸气重整的热化学反应过程与冷热电联产有机结合,提出了太阳能与生物乙醇热化学互补的微燃机冷热电联产系统。系统利用太阳能供热驱动乙醇水蒸气重整产生富氢气体,并以之作为燃料带动冷热电联产系统的运行,对系统进行了能量平衡分析和(?)平衡分析,模拟了系统在变辐照条件下的热力性能,讨论了微燃机透平入口初温、压比、回热器最小传热温差等关键参数对系统热力性能的影响。 【关键词】：太阳能热发电 生物质直燃 互补利用 变辐照调节方法 生物乙醇 冷热电联产
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（工程热物理研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM61
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-32
• 1.1 课题背景及意义10-12
• 1.2 太阳能热发电研究进展12-23
• 1.2.1 槽式太阳能热发电12-20
• 1.2.2 塔式太阳能热发电20-22
• 1.2.3 碟式太阳能热发电22
• 1.2.4 太阳能热发电技术存在问题与解决方案22-23
• 1.3 生物质发电研究进展23-31
• 1.3.1 生物质直接燃烧发电24-27
• 1.3.2 生物质与煤混合燃烧发电27-28
• 1.3.3 生物质气化发电28-30
• 1.3.4 生物质发电技术存在问题与解决方案30-31
• 1.4 本文的研究内容31-32
• 第二章 新型太阳能与生物质能互补发电系统32-52
• 2.1 系统方案介绍33-35
• 2.2 系统性能模拟35-46
• 2.2.1 系统模拟条件35-38
• 2.2.2 系统关键过程模拟38-44
• 2.2.3 系统性能评价准则44
• 2.2.4 系统模拟结果及分析44-46
• 2.3 系统方案优化46-49
• 2.4 本章小结49-52
• 第三章 新型太阳能与生物质能互补发电系统的变辐照调节及热力特性52-64
• 3.1 槽式太阳能集热器变辐照集热特性规律53-56
• 3.2 新系统变辐照调节及热力特性规律56-62
• 3.2.1 变燃料进料量调节56-59
• 3.2.2 变工质流量调节59-62
• 3.2.3 两种调节方法比较62
• 3.3 本章小结62-64
• 第四章 太阳能与生物乙醇互补的分布式冷热电联产系统64-80
• 4.1 乙醇水蒸气重整制氢模拟65-68
• 4.2 太阳能与生物乙醇互补的微燃机冷热电联产系统集成68-71
• 4.2.1 系统集成思路68-70
• 4.2.2 系统方案介绍及关键设备的技术要求70-71
• 4.3 系统性能模拟71-75
• 4.3.1 系统评价准则71-72
• 4.3.2 系统设计工况下热力性能72-74
• 4.3.3 系统变辐照工况下热力性能74-75
• 4.4 参数变化对系统热力性能的影响75-78
• 4.4.1 微燃机透平入口初温、压比对系统热力性能的影响76-77
• 4.4.2 回热器最小传热温差对系统热力性能的影响77-78
• 4.5 本章小结78-80
• 第五章 结论80-82
• 5.1 主要研究成果80-81
• 5.2 主要创新点81-82
• 参考文献82-88
• 攻读硕士学位期间发表论文及专利88-90
• 硕士学位论文科研项目背景90-92
• 致谢92

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