分布式能源系统的热力学分析_史凯
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分布式空气源热泵集中供暖白皮书分布式空气源热泵集中供暖白皮书简介分布式空气源热泵集中供暖是一种基于分布式能源系统的供暖方式。
它利用空气能作为能源,通过热泵技术将低温热能转换为高温热能,并将其分发到室内各个供暖终端。
与传统的集中供暖方式相比,分布式空气源热泵集中供暖具有能耗低、环保、安全性高等优点,逐渐受到人们的关注和应用。
1. 背景和发展历程1.1 能源危机和环境问题推动分布式能源发展随着经济的快速发展和全球能源需求的不断增长,能源供应面临着挑战。
传统集中供暖方式往往依赖于煤炭、石油等传统能源,导致能源消耗过度、二氧化碳排放增加等环境问题。
为了应对能源危机和环境问题,人们开始关注分布式能源系统,并以此为基础研发出了分布式空气源热泵集中供暖技术。
1.2 分布式空气源热泵集中供暖的发展历程分布式空气源热泵集中供暖技术起源于20世纪70年代初的瑞典,当时煤炭和石油价格飙升,人们迫切需要一种更加高效、环保的供暖方式。
瑞典的研究人员首先将空气源热泵技术应用于供暖领域,成功地将室外低温热能转换为室内高温热能。
随后,这一技术逐渐推广到其他欧洲国家和亚洲国家,受到了广泛关注和应用。
2. 分布式空气源热泵集中供暖的原理和工作模式2.1 空气源热泵的原理空气源热泵利用空气中的低温热能,通过蒸发器和压缩机等设备将低温热能转换为高温热能。
具体而言,空气源热泵包括:蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀等主要组成部分。
在蒸发器中,制冷剂吸收空气中的热能并蒸发,然后通过压缩机增加制冷剂的压力和温度,使其成为高温高压气体。
接下来,高温高压气体通过冷凝器释放热量,并将制冷剂转变为高温高压液体。
高温高压液体通过膨胀阀减压,变为低温低压液体,以重新进入蒸发器。
2.2 分布式空气源热泵集中供暖的工作模式分布式空气源热泵集中供暖通过将空气源热泵安装在室外,通过管道将高温热能传输到室内各个供暖终端,实现集中供暖。
具体而言,分布式空气源热泵集中供暖包括:室外机组、室内机组、管道和散热器等主要组成部分。
分布式能源系统的可行性和经济性分析一、引言分布式能源系统是一种采用分散的、小型化的能源设备进行能源生产与供应的系统,具有节能、高效、环保等特点。
本文将对分布式能源系统的可行性和经济性进行详细分析。
二、分布式能源系统的可行性分析1. 可持续能源来源分布式能源系统采用可再生能源作为能源来源,如太阳能、风能等。
这些能源来源广泛,不会因为资源的枯竭而中断供应,具有可持续性。
2. 供应安全性分布式能源系统将能源的生产与供应分散到不同的地点,降低了整个能源系统在某一地点发生故障时影响的范围。
这种分散性使得能源供应更加稳定和可靠。
3. 应对气候变化分布式能源系统使用可再生能源,减少了对传统化石能源的依赖。
这有助于减少温室气体的排放,应对气候变化。
三、分布式能源系统的经济性分析1. 资本投入分布式能源系统相比传统的中央化能源系统,需要较高的资本投入。
但随着技术的不断进步和规模的扩大,分布式能源系统的建设成本逐渐降低,预计在未来会更加经济。
2. 运维成本分布式能源系统的运维成本相对较低。
由于系统规模较小,维护和管理相对简单,无需大量的人力和物力投入,因此运维成本较低。
3. 节能效益分布式能源系统在能源生产和供应的过程中,能够减少能源的传输和损耗。
与传统的中央化能源系统相比,节能效益显著,可以降低能源成本。
4. 成本回收分布式能源系统可以通过与电网进行双向输电,将多余的能源卖给电网,并获得收益。
这有助于降低系统建设成本,并实现成本回收。
四、总结分布式能源系统具备可行性和经济性。
它采用可再生能源作为能源来源,具有可持续性;分散的能源设备增强了供应的安全性;采用分布式能源系统可以应对气候变化。
在经济性方面,虽然建设成本较高,但运维成本较低、节能效益明显,并且可以通过成本回收实现经济效益。
随着技术的进一步发展,分布式能源系统的经济性将进一步提升。
因此,分布式能源系统在未来将具备较大的发展潜力。
五、参考文献[1] Chiara, N., Castagnetti, D., & Fattori, F. (2017). Asset management for distributed energy systems: Traceability and evidences. Energy, 141, 184-199.[2] Jöhr, S., Stünzi, M., & Vieira Alves, A. (2019). A fully decentralized hybrid AC/DC microgrid to increase the share of renewable energy sources. Applied energy, 240, 963-975.[3] Su, Y., Zeng, P., & Zhao, H. (2020). Optimal investment timing and capacity of behind-the-meter distributed energy storage system considering the long-term technology learning effect. Applied Energy, 261, 114331.。
能源利用中的热力学问题热力学是物理学中非常重要的一个分支,研究的是热、能量、温度等物理量之间的关系。
在能源利用中,热力学问题也是一个非常重要的环节,合理的利用和控制热力学过程,能够大大提高能源的利用效率。
本文将从能源的三个方面,包括传统能源、新能源和化石燃料的转化利用等方面来讨论能源利用中的热力学问题。
一、传统能源的热力学问题传统能源是指石油、煤炭、天然气等能源,这些能源的热力学问题主要集中在燃烧过程中。
1.燃烧过程的热力学问题燃烧是传统能源转化为热能的主要过程,热力学问题主要包括燃烧能量的产生、传输和利用。
在燃烧过程中,热量会释放,但是又会在传输过程中丢失部分能量,因此燃烧中的能量利用效率较低。
2.传输过程的热力学问题热力学传输过程主要包括热量传导、对流和辐射传热,常见的管道、炉膛、热交换器、锅炉等,都涉及到热力学传输过程。
在传输过程中,要合理的控制传热的速度,尽量减少能量的丢失,提高能源利用效率。
二、新能源的热力学问题新能源包括太阳能、水力能、风能、地热能等,这些能源的热力学问题主要涉及能量的利用和储存。
1. 太阳能的热力学问题太阳能的利用主要有光热和光伏两种方式。
其中光热转化利用太阳光,通过收集、储存、传输、利用来产生热能,涉及到热量传导、对流和辐射传热。
而光伏转化利用太阳光则是通过光伏电池将太阳光直接转化为电能,存在着光电转换效率等问题。
2. 水力和风能的热力学问题水力和风能的利用都涉及到能量的传输和转化。
水力能的利用主要是利用水流的动能产生能量,风能的利用则是利用风力产生机械能或电能。
热力学的问题主要在于如何有效地利用动能,将其转化为电能或者机械能。
同时,能源储存也是一个重要的方面,如何在产生能量的时候将其储存起来,以便在需要的时候使用。
三、化石燃料的转化利用中的热力学问题化石燃料是指石油、煤炭、天然气等,将其转化为能源则要涉及到化学反应和热力学过程。
1. 燃料的热化学反应热化学反应是指燃料在燃烧过程中产生的热能和化学能之间的转化。
中国能源研究会热力学及工程应用专业委员会三届二次会在呼
和浩特召开
无
【期刊名称】《油田节能》
【年(卷),期】2007(018)003
【摘要】中国能源研究会热力学及工程应用专业委员会三届二次会议于2007年7月24-26日在内蒙古呼和浩特市召开。
会议分为3个部分,第1部分由专委会副主任委员、清华大学史琳教授主持,华北电力大学副校长、专委会副主任委员、秘书长(兼)扬勇平做专委会工作报告,内蒙古工业大学校长邢永明教授致辞,华北电力大学院士、热力学及工程应用专业委员会主任委员黄其励致辞;
【总页数】1页(PF0002)
【作者】无
【作者单位】《油田节能》编辑部
【正文语种】中文
【中图分类】G647
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1.上海市能源研究会绝热工程应用专业委员会在上海召开 [J], 王熙艳
2.中国市政工程协会城市照明专业委员会第十三届二次理事会在南京市召开 [J],
3.中国妇女研究会妇女教育专业委员会第三届年会暨妇女教育与女性发展国际研讨会在长沙召开 [J],
4.中国能源研究会城市能源专业委员会2007年年会在上海召开 [J], 本刊通讯员
5.氯碱工业协会全国CPE专业委员会第三届二次常委会在威海召开 [J], 何勇因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
热力学发展简史热力学是研究能量转化与能量流动规律的科学,它涉及到物质的热力学性质、热力学过程以及热力学定律等方面。
本文将为您介绍热力学发展的历史,从热力学的起源开始,逐步展示热力学的发展脉络和重要里程碑。
1. 热力学的起源热力学的起源可以追溯到18世纪,当时科学家开始研究热的性质和能量转化规律。
最早的热力学研究可以追溯到法国科学家尼古拉·卡诺的工作,他提出了热力学第一定律,也被称为能量守恒定律。
这个定律表明能量在系统内的转化不会增加或者减少,只会从一种形式转化为另一种形式。
2. 热力学第一定律的建立热力学第一定律的建立是热力学发展的重要里程碑。
它由卡诺在1824年提出,他的研究主要集中在热机的效率和能量转化方面。
卡诺的研究形成为了热力学第一定律的基础,即能量守恒定律。
这个定律表明,能量既不能被创造也不能被毁灭,只能从一种形式转化为另一种形式。
3. 热力学第二定律的建立热力学第二定律的建立是热力学发展的又一重要里程碑。
热力学第二定律主要研究热能的转化过程中的能量损失和不可逆性。
在19世纪中叶,热力学第二定律的概念逐渐明确,科学家们开始研究热能的转化效率和能量流动的方向。
热力学第二定律的建立为热力学奠定了坚实的理论基础,也为工程实践提供了重要的指导。
4. 熵的引入与热力学第三定律熵是热力学中一个重要的概念,它描述了系统的无序程度。
熵的引入使得热力学的理论更加完善。
热力学第三定律是指在绝对零度时,熵为零。
热力学第三定律的建立为热力学提供了一个基准点,使得热力学的研究更加系统和准确。
5. 热力学在工程和科学领域的应用热力学在工程和科学领域有着广泛的应用。
在工程领域,热力学的理论为热能转化设备的设计和优化提供了重要的依据。
在科学领域,热力学的理论为研究物质的性质和相变过程提供了重要的工具和方法。
总结:热力学的发展经历了数百年的演变,从热力学第一定律的建立到热力学第二定律和熵的引入,再到热力学第三定律的提出,热力学的理论逐渐完善。
分布式能源中的基础科学问题摘要:分布式能源系统位于或临近负荷中心,不以大规模、远距离输送电力为主要目的,是建立在能量梯级利用概念基础上的一种先进供能系统。
在分布式能源系统中,可再生能源与化石能源可以通过不同形式在发电、供热和制冷等不同环节得到互补利用,由此实现能源综合梯级利用、高效转换和大幅度节能,兼具高效、环保、经济、可靠和灵活等特点。
基于此,本篇文章对分布式能源中的基础科学问题进行研究,以供参考。
关键词:分布式能源;基础科学;问题研究引言分布式能源系统具有燃料多元化的特点,不仅可以采用天然气、氢气为燃料,还可以利用太阳能、生物质等可再生能源,实现其就地生产、就地消纳。
与可再生能源结合的多能源互补的分布式能源系统处于能源可持续发展前沿,是我国实现能源可持续发展的必由之路。
一、分布式能源及储能系统的战略意义目前全球能源生产和利用格局正在发生深刻的历史性变革,能源低碳化利用、可再生能源为主体能源以及多能互补的能源体系成为各国重点发展和攻关方向。
据预测,至2040年可再生能源在一次能源中的占比将由目前的4%增加至约15%。
以天然气和可再生能源为主要能量来源的分布式能源系统,将冷、热、电系统以小规模、模块化、分散式的方式布置在用户附近,可独立地输出冷、热、电能,该能源系统具有以下优点:直接面向当地用户需求、供能系统为中小容量、包含多种能源输入形式、满足用户多种能量需求。
分布式能源系统是对集中式供能系统的有力补充,同时为能源的综合梯级利用提供了可能,实现了能量利用率的提高,也为可再生能源的利用开辟了新的方向,在能源体系中占据重要地位。
二、我国分布式能源系统的发展机遇与挑战与欧美各国相比,我国分布式能源起步较晚。
2002年,分布式能源概念首次被引入我国。
2004年,《国家发展改革委关于分布式能源系统有关问题的报告》中对分布式能源的概念、特征、发展重点等做了较为详细的描述,明确了我国分布式能源的发展方向。
2011年,国家能源局与财政部、住建部和国家发展改革委联合下发《关于发展天然气分布式能源发展的指导意见》,对发展天然气分布式能源的重要性、目标、政策及有关措施作了全面阐述。
天然气分布式能源系统的应用分析发布时间:2021-05-12T11:37:28.663Z 来源:《基层建设》2020年第30期作者:夏刚[导读] 摘要:这几年,天然气分布式能源系统在我国的各行各业得到了广泛的使用。
北京国家高山滑雪有限公司北京 102100摘要:这几年,天然气分布式能源系统在我国的各行各业得到了广泛的使用。
天然气作为一种新能源,我国对天然气分布式能源系统的应用提出了相关的政策,从而规范使用和进一步推广该系统,这样一来有效节约了我国的能源,改善了环境问题。
本文分析了天然气分布式能源系统的特点,探讨了该系统在实际的生活中的具体应用领域及现状。
关键词:天然气;分布式能源;系统;应用分析引言国内天然气的应用当前已经达到了一个高速发展的阶段,由于市场对于该能源的需求在不断扩大,致使我国在天然气的使用上每年也开始逐年增加。
以前,对于天然气的需要范围相对较窄,仅仅是在某一些部分领域使用,但是随着社会的发展,天然气的应用也在逐步的向新领域发展。
通过对市场的前期培育和推广,天然气分布式能源在我国将得到大规模的应用和发展。
从国家控制上来看,就提出了要发展上千个示范工程,而且政府还会给试点项目给予经济补贴,这些政策也助推了天然气分布式能源系统的有效发展。
在未来的几年间,分布式能源系统将会是社会落实节能减排,经济循环发展的有效手段,更是改变我国整体经济发展的重要选择。
一、天然气分布式能源技术路线的特点作为新一代的供能模式,天然气分布式能源是集中式供能系统的有力补充。
它具有分布式能源系统的所有特点。
(一)系统集成呈现多领域,交叉协同特征天然气分布式能源系统集成技术与时俱进,专业广、层次深;对流程设计、产品性能、运行模式、工程经验等有较高要求。
因此针对用户具体需求(高效、可靠、经济、环保、可持续发展等)的集成方式多种多样,层出不穷,具有很明显的个性特点,复制性比较差。
新型的天然气分布式能源通过选用合适的技术,经过系统优化和整合,可以更好地同时实现多个功能目标,满足用户的特殊需求。
天然气分布式系统热(冷)-电比对系统运行的影响研究王维;杨志丹;康楠【摘要】天然气分布式是以小型燃气轮机、微型燃气轮机和燃气内燃机为驱动的分布式能源系统.因原动机的特性不同,所产生的余热形式和品位也不尽相同,这导致不同的分布式系统热(冷)-电比的可调范围、系统效率和系统节能率等评价指标都有较大区别.本文根据适用于天然气分布式系统机型的实际运行参数进行了深入研究,探索三类天然气分布式系统各自的特点和适于应用的情况.结果表明:小型燃气轮机系统对外输出的热(冷)-电比最高可达2左右,其他两种系统最高只能达到1左右.燃气内燃机系统效率是三种系统中最高的可达83.5%;小型燃气轮机分布式系统效率整体略低于燃机内燃机分布式系统最高,达到72.9%;微型燃气轮机的系统效率与另外两种系统相比相差很多,最高只能达到59.8%.三种系统的系统节能效率情况与系统效率类似.【期刊名称】《节能技术》【年(卷),期】2015(033)003【总页数】5页(P230-234)【关键词】天然气分布式;热(冷)-电比;系统效率;系统节能率【作者】王维;杨志丹;康楠【作者单位】哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150001;中国船舶重工集团公司第七○三研究所,黑龙江哈尔滨 150001;吉林医药设计院有限公司,吉林长春130000【正文语种】中文【中图分类】TK470 引言天然气分布式能源系统是指以天然气为原动机燃料,通过冷、热、电三联供等方式,实现能源的梯级利用的能源输出系统。
除了区域供电外,还能为用户提供制冷、采暖、生活用热水等能源需求[1]。
在大大的减少了远程电网输配电的能量消耗的同时,实现了能源的梯级利用,使燃料的利用率达80%左右。
目前许多发达国家都十分重视天然气分布式能源的应用和研究,目标是为了将能源利用和环保水平提高到更高层次。
早在1978 年,美国就已经开始提倡发展天然气分布式能源系统。
1999 年美国提出了“CCHP 创意”和“CCHP2020 年纲领”,该计划拟在20 年内大力推广以天然气为代表的分布式冷热电联产系统[2]。
热力学知识:热力学的历史和发展热力学是一门涉及热量、能量和物态变化等方面的物理学科,其研究范畴包括热力学系统、热力学过程、热力学定律等。
热力学的历史可以追溯到18世纪初期,随着科学技术的不断进步和理论发展,热力学逐渐成为一门独立的物理学科。
热力学的起源可以追溯到实验物理学家卡尔.威廉.祖克(Carl Wilhelm Scheele)和卡尔.恩格尔霍夫(Carl von Engle)在18世纪初期的一系列实验中发现,热量可以通过热传递现象改变物体的状态和性质。
随后,英国物理学家约瑟夫·布莱克(Joseph Black)从理论上证明了热的能量学说,并通过一系列实验验证了热量的物理本质。
19世纪初,法国物理学家西蒙·拉普拉斯(Simone Laplace)提出了“热动力学(thermodynamics)”的概念,以描述物体的热平衡状态。
他的理论揭示了温度和热量之间的关系,以及热力学过程中的能量守恒定律。
在此基础上,英国物理学家詹姆斯·普雷斯特(James Prescott Joule)研究了热量和能量的转换关系,并提出了热功当量定理。
他的实验有力地证明了热能与机械能具有相互转化的关系。
此外,爱尔兰物理学家威廉·汤姆生(William Thomson)则提出了“热力学第一定律”和“绝对温度尺度”。
19世纪后期,奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼(Ludwig Boltzmann)通过基于分子动力学理论,发现了分子运动和热力学性质之间的关系。
他的研究为热力学奠定了基础,并且通过统计学方法推导出了熵的概念和统计热力学的理论。
20世纪以来,热力学得到了广泛的应用,尤其是在工程和自然科学领域。
热力学和热力学定律被应用于制冷、航空航天、化学反应、材料热处理、能源转换等各个领域。
总之,随着科学技术的不断发展和理论的进步,热力学逐渐成为一门独立的物理学科,并对人类的生产生活产生了深远的影响。
分布式能源系统简介及发展前言:随着人民生活水平的提高, 能源消费日益增长, 能源动力系统越来越向大容量、高度集中的模式发展。
然而,分布式能源系统是大规模集中供电不可缺少的重要补充。
它因灵活的变负荷性、低的初投资、很高的供电可靠性、很小的输电损失和适合可再生能源等特点在世界范围内越来越受到重视。
所以,研究分布式能源系统很有必要。
关键词:分布式能源系统,历史,定义,发展,政策正文:从20世纪70年代末开始, 分布式能源系统在西方发达国家特别是美国兴起, 1978 年美国公共事业管理政策法公布后正式先在美国推广, 然后被其他先进国家逐渐接受。
而分布式能源不仅在欧美等发达国家迅速发展起来,也受到了发展中国家的广泛重视。
1998 年成立的国际热电联产联盟( International Cogeneration Association, ICA) ,也于2002年改为国际分布式能源联盟。
距今为止,“分布式能源系统”的概念提出已有20多年,其主要形式是冷热电联产系统(CCHP,combined cooling ,heating and power),它是应用能的梯级利用原理的必然选择,能源利用率很高,所以技术发展迅速。
能的梯级利用图解如下:那么,什么是分布式能源系统呢?国际上的普遍定义是:分布式能源系统是相对于传统的集中式供能的能源系统而言,传统的集中式供能系统采用大容量设备、集中生产,然后通过专门的输送设施(大电网、大热网等)将各种能量输送到较大范围的众多用户;而分布式能源系统则是直接面向用户,按用户的需求就地生产并供应能量,具有多种功能,可满足多重目标的中小型能源转换利用系统。
电发电机燃气轮机压气机燃烧室燃料空气供冷或供热排气蒸汽型吸收式制冷机余热锅炉燃料排气①简单循环燃气轮机-蒸汽吸收式分布式联产系统其中,比较简单较于理解的是内燃机-余热吸收型分布式联产系统:内燃机排气温度350~450℃,缸套水温度大于90℃,其余热量占输入燃料能量的30~40%,可直接用供热,另外可考虑在烟气型机组尾部增加一级换热器,回收170℃以下的余热用于生产热水。