基于太阳能地热能耦合的家庭独立能源系统能量调配研究文献综述

 2023-08-22 17:02:22
  1. 文献综述(或调研报告):

通过阅读相关文献,整理了以下内容:

  1. 地埋管地源热泵运行中存在的热堆积问题以及缓解该问题的手段:

地埋管地源热泵运行中的热堆积问题指的是由于地埋管间距过近等设计规划缺乏合理性的问题导致的地源热泵系统在夏季向土壤释放的冷凝热大于冬季从地下吸收的热量,从而导致地下恒温带温度逐年上升,从而导致地源热泵能量装换效率降低带来可持续发展利用方面的问题。关于此问题,骆祖江等人通过以丹阳市为例,建立地下水非稳定渗流与热量运移三维耦合数值模型,并且分别列举了运行工况不变、运行工况适当改变和增加冷却塔辅助设备的三种方案进行模拟分析,最终得出了并以及模拟方案的方法进行了解决【1】

通过研究了解作者解决该问题的手段,我了解到了设计太阳能和地源热泵耦合系统时可能在地源热泵埋管铺设方面出现的问题以及解决手段,同时文章中采取的建立数学模型并且多种方案对比评估的方法也值得在我早稍后的工作中借鉴。

  1. 多能源系统的低碳化发展大趋势:

多能源系统就是指电力、热力、燃气系统等能源系统在不同环节和空间尺度进行耦合而组成的综合能源系统,其优势不仅仅在于提升能量利用效率和改善能量品质,在节能减排方面还有着广阔的优化空间。程耀华等人着重强调了多能源系统对低碳化的促进作用,通过使热泵、热锅炉等设备同可再生资源互动增强了集中供热系统的热惯性,并且使之蓄热能力得到较大的提升,可以增大可再生能源在总能源消耗量中的占比、节省了大规模电力存储的高成本,同时还达到了减少碳排放的效果【2】。在研究低碳多能源系统方面,作者也给出了自己的方向建议,其一是研究多能源系统的低碳化建模以及碳排放分析方法,其二是改善低碳多能源系统的优化规划以及运行问题,其三是设计合理的能源市场机制,将碳交易市场愈发明显的影响加入考虑。其中碳排放的分析方法方面,作者建议通过建立系统中各元件的碳排放模型以及不同能源系统之间的耦合关系,建立运行模型,并且对系统的低碳效益进行合理的分配。在文章的最后,作者还介绍了碳排放交易市场同能源市场并存且互相影响的发展大趋势,低碳化带来的包括环境效益方面的多种优势,以及世界发展趋势和我国在低碳排放方面的政策。

通过研究学习本文,我了解到了当前能源大环境下减少碳排放的重要性以及环境、安全、经济三者并重的能源效益评估体系,同时也了解了设计太阳能地源热泵的多能源系统时需要在安全性和经济性外考虑的环境友好性问题。文中作者给出的低碳经济下多能源系统的优化运行方法(将环境因素纳入调节、促进可再生能源消纳、将碳排放引入能源市场价格信号以及多能源系统之间的自组织协同运行方式)也会在我后续的工作中起到重要的指导性和方向性作用。

  1. 抛物线槽太阳能接收装置

抛物线槽太阳能接收装置是一种采用抛物线槽手段对光能进行接收和汇聚并转化为热能,从而达到了提高光能利用率,增大单位面积利用率的目的。而真空太阳能接收器又是抛物线槽太阳能装置的关键部件,对系统总效率有着重要影响。为了准确估算这个新接收器的热效应,Guangjie Gong 等人通过运用MATLAB建立一位理论模型,并且同分析热损失的主要影响因素的方法,通过实验,对良好的真空状态和非真空状态下的热损失进行了检测,并且通过CFD软件建立三维模型进一步研究接收机末端部件的不同传热过程,分析了真空太阳能接收器的热效应的多种影响因素【3】。而Fernandez A等人则在文章中介绍了在过去一个世纪中已经建造和销售的抛物线槽收集器,以及目前正在开发的原型机的情况,文中还介绍了可将这种浓缩太阳能系统纳入其他系统,特别是用于发电的蒸汽动力循环并且进行多能互补,最终能够提供高达400°摄氏度的热能,阐述了抛物线槽收集器在新能源利用和节能减排方面的巨大前景【4】

通过学习这两篇文章,我对抛物线槽太阳能接收装置这样一种能够进一步提高太阳能接收率从而进一步增强整体发电效率的新型装置有了初步的认识,文章中采用的通过软件建模,以一维理论模型和三维模型结合并且比较测试数据的一致性的方法也对我接下来的工作有很大的启发性。

  1. 夏热冬冷地区建筑的太阳能吸收效应

在之前的多数相关领域研究中,关于建筑得到的太阳能的能量分析的重点大多都集中在通过窗户进入房间的那一部分,而He Li 等人在文章中对我国夏热冬冷地区建筑降低采暖能耗的可行图集进行了探究,他们使用了建立数学模型的方式,定量分析,得出了通过不透明墙壁进入房间的太阳能和通过窗户进入房间的太阳能有着同样重要的作用。因此,通过增加通过不透明外墙传递的太阳能的方法比如进行合理的建筑布局以及降低外墙表面的风速都可以显著的降低建筑物的供暖能耗【5】。同时,他们也在数学分析的过程中将定量分析夏季、冬季的房间太阳能吸收率的公式以及其推导过程给了出来,很有借鉴意义。

通过对本文的学习,我了解到了影响房间接收太阳能的因素不光是窗墙比,通过外墙也可以接收很大一部分太阳能,这给我随后系统的设计计算过程提供了很大的帮助。同时,作者在文中采用的数学建模,定量分析以及严谨的推导过程都对我有很大的指导意义。

参考文献:

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