天然气-中温太阳能互补的新型低碳分布式供能系统
A novel low-carbon distributed energy system with complementationbetween natural gas and medium-temperature solar energy作者机构：华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学技术大学工程科学学院安徽合肥230027
出 版 物：《洁净煤技术》 (Clean Coal Technology)
年 卷 期：2024年第30卷第2期
页 面：288-299页
核心收录：
学科分类：080701[工学-工程热物理] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理]
基 金：国家自然科学基金基础科学中心资助项目(51888103) 国家重点研发计划资助项目(2016YFB0901401)
主 题：太阳能热化学 甲烷重整 化学链循环 蓄能 分布式能源系统
摘 要：基于化学链循环的天然气-太阳能互补转化具有低碳、储能及高效等特点。目前甲烷化学链循环典型还原温度为800℃。在450℃中温条件下,现有技术的甲烷转化率均较低,导致热化学蓄能效率和分布式能源系统能效较低。基于产物分离促进反应平衡移动原理,提出将甲烷重整制氢与化学链循环结合的蓄能方法,氢气被载氧体消耗使氢气分压降低,促进甲烷重整反应正向进行,进而提升甲烷转化率。对比了甲烷重整耦合化学链循环蓄能方法和传统甲烷直接与载氧体发生化学链反应蓄能方法的甲烷转化率。结果表明,450℃下通过多级循环实现甲烷近完全转化。基于甲烷重整耦合化学链循环蓄能方法,建立了多能互补分布式供能系统模型,太阳能甲烷热化学源头蓄能将低品位太阳能提升为高品位燃料化学能,实现了源头蓄能与脱碳。储存太阳能的固体燃料氧化产生高温热能,通过透平做功发电,然后通过余热回收装置实现吸收式制冷和供热,从而实现太阳能和化石燃料的高效互补利用。对系统在典型工况下的热力学性能进行分析,结果表明基于甲烷重整耦合化学链循环蓄能方法的分布式供能系统太阳能净发电效率达24.90%,系统燃料节省率达43.24%,在节能减排方面具有显著优势。
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