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基于管网阻力辨识的太阳能-空气源热泵区域供热系统运行调控研究

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太阳能学报 2023年第11期44卷 9-15页

作者：王晶侯宏娟张辉孙莉新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206

建立太阳能-空气源热泵区域供热系统模型,并利用遗传算法进行阻力辨识,进而对管网变流量运行调控进行研究,以降低供热系统热耗与水泵电耗。以包含4个热力站的某区域供暖系统为例,开展管网变工况运行调控研究。结果表明,当系统内某热力... 详细信息

建立太阳能-空气源热泵区域供热系统模型,并利用遗传算法进行阻力辨识,进而对管网变流量运行调控进行研究,以降低供热系统热耗与水泵电耗。以包含4个热力站的某区域供暖系统为例,开展管网变工况运行调控研究。结果表明,当系统内某热力站负荷突变,如由168.62 kW减小到5.85 kW时,基于阻力辨识结果,通过管网变流量运行调控能够充分挖掘系统的节能潜力:相比常规调节方法该系统泵功率可由13.94 kW下降到10.46 kW,节能率达11.83%。

关键词：太阳能空气源热泵区域供热遗传算法阻力辨识运行调控

塔式太阳能原位开采油页岩系统余热回收及参数优化研究

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太阳能学报 2023年第1期44卷 126-132页

作者：侯宏娟王晶杜琼杰蔡亮新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206 黄河水利水电开发集团有限公司郑州450047 北京博望华科科技有限公司北京100086

为减少油页岩原位开采过程中的化石能源消耗,构建塔式太阳能聚热页岩油原位开采系统模型,对集热场蒸汽参数和油页岩开采井间距进行优化,并在此基础上展开余热回收研究以提高系统综合能效。结果表明:通过对蒸汽参数和井间距进行优化,系... 详细信息

为减少油页岩原位开采过程中的化石能源消耗,构建塔式太阳能聚热页岩油原位开采系统模型,对集热场蒸汽参数和油页岩开采井间距进行优化,并在此基础上展开余热回收研究以提高系统综合能效。结果表明:通过对蒸汽参数和井间距进行优化,系统热效率η可由22.4%升至33.5%,再对生产井出口的蒸汽余热进行回收利用后,系统热效率η进一步提升(升至38.4%),页岩油生产成本Cp由306.0美元/t减少到174.7美元/t。

关键词：太阳能油页岩余热回收塔式太阳能聚热参数优化夹点分析法

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跨季节地埋管储热性能模拟及分析

工程热物理学报 2022年第5期43卷 1148-1154页

作者：张辉侯宏娟汉京晓张琪靳涛新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206 北京市热力集团有限责任公司北京100020

地埋管储热(BTES)是解决太阳能间歇性、季节性等问题的有效手段之一。本文以串联连接的地埋管群为研究对象,基于解析解和数值解的混合解,建立地埋管群储热模型,并验证了模型的有效性。系统连续运行5年,储热体平均温度逐渐在一个稳定的... 详细信息

地埋管储热(BTES)是解决太阳能间歇性、季节性等问题的有效手段之一。本文以串联连接的地埋管群为研究对象,基于解析解和数值解的混合解,建立地埋管群储热模型,并验证了模型的有效性。系统连续运行5年,储热体平均温度逐渐在一个稳定的范围内变化,注热量和取热量逐渐趋于稳定。以影响系数IC为指标进行敏感性分析,模拟钻孔间距、钻孔深度、土壤导热系数及土壤体积热容四个参数对BTES效率的影响。结果表明,钻孔间距和土壤导热系数是影响BTES效率的最主要参数。在稳定工况下,钻孔间距的IC值在0.02~0.44范围内,土壤导热系数的IC值在0.2~0.23范围内。

关键词：地埋管储热土壤温度跨季节储热敏感性分析

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太阳能热与燃煤电站互补发电技术综述

洁净煤技术 2022年第11期28卷 49-56页

作者：侯宏娟张楠丁泽宇华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 国家电投集团电站运营技术(北京)有限公司北京102209 国网能源研究院有限公司北京102200

太阳能热与燃煤电站互补发电(SAPG)系统作为一种新型互补发电技术,在减少燃煤电站CO排放的同时,可降低光热发电成本,近年来备受关注。首先,基于槽式和塔式太阳能集热场工作原理和运行特点,总结了槽式和塔式太阳能集热场与燃煤机组集成... 详细信息

太阳能热与燃煤电站互补发电(SAPG)系统作为一种新型互补发电技术,在减少燃煤电站CO排放的同时,可降低光热发电成本,近年来备受关注。首先,基于槽式和塔式太阳能集热场工作原理和运行特点,总结了槽式和塔式太阳能集热场与燃煤机组集成时的多种耦合方案,并对不同耦合方案下系统的集成原理进行分析。因塔式太阳能集热场换热介质的工作温度较高,与燃煤机组的集成部位既可在回热系统侧,也可在锅炉侧,槽式太阳能集热场换热介质工作温度较低,与燃煤机组集成多在回热系统侧。其次,总结了SAPG系统热力性能研究进展,目前针对SAPG系统热力性能的研究多集中在静态性能方面,动态性能分析较少。静态性能分析主要包括设计工况、变工况下系统光电转换效率、太阳能发电功率等性能指标以及蓄热系统对SAPG系统运行影响等。结果表明,无论在何种工况下,SAPG系统中的光电转换效率均明显高于纯光热系统;动态性能分析主要研究太阳辐照强度实时变化、系统云遮等工况下,SAPG系统在一段时间内的参数变化规律,分析太阳辐照扰动对系统运行稳定性、安全性的影响,并制定SAPG系统的运行控制策略。然后,论述了SAPG系统经济性能,经计算,SAPG系统发电成本约0.66元/kWh。对于太阳能贡献度的计算,分析热量比例分配法、抽汽做功能力法、热经济成本法和太阳能贡献度解析算法4种方法,其中太阳能贡献度解析法和热经济成本法不仅考虑了能量、品位,还兼顾太阳热能在系统中的不等价特性,是2种相对准确的太阳能贡献度计算方法。目前SAPG电站的实际工程较少,且多分布在国外,国内仅有大唐天威嘉峪关10 MW槽式光煤互补项目和山西国金2个实际工程项目,实际运行数据及经验相对较少。最后,基于目前SAPG系统研究现状,提出太阳能与燃煤机组互补发电技术未来可能的发展方向,即寻求提升燃煤机组深度调峰能力的SAPG耦合方案、挖掘SAPG系统的热电联供技术将成为SAPG技术重点研究课题。

关键词：太阳能燃煤机组集成方案热力性能太阳能贡献度经济性能

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分布式微能源网系统集成设计优化研究

工程热物理学报 2022年第3期43卷 589-596页

作者：张琪侯宏娟黄畅汉京晓苏亚纳侯金宜新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206 暨南大学能源电力研究中心珠海519070 北京市热力集团有限责任公司北京100020

分布式冷热电联供是一种多能源综合互补、高效利用的有效方式。本文以广州某2000 m^(2)公寓楼为例构建集“源、储、荷”三位一体的分布式微能源网系统,建立了固体氧化物燃料电池、太阳能集热器等系统关键设备数学模型,基于理想点法优化... 详细信息

分布式冷热电联供是一种多能源综合互补、高效利用的有效方式。本文以广州某2000 m^(2)公寓楼为例构建集“源、储、荷”三位一体的分布式微能源网系统,建立了固体氧化物燃料电池、太阳能集热器等系统关键设备数学模型,基于理想点法优化了系统的集热场面积、热水罐体积、基岩储热容量等关键设计参数,使系统具有最佳的综合性能。结果表明,在集热场面积872m^(2)、热水罐容积240 m^(3)、基岩储热容量73 MWh时,系统年综合性能最佳:系统的年总成本可降至234.6万元,能量利用率从43.8%显著增加至70.5%。

关键词：分布式微能源网系统集成优化理想点法

含蓄热的太阳能辅助供热机组供暖期调峰性能分析

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太阳能学报 2018年第7期39卷 1807-1814页

作者：侯宏娟郑天帅华北电力大学国家火力发电工程技术研究中心

基于热力学第一定律和质量守恒定律,提出含蓄热的槽式太阳能辅助供热机组集成方案,制定蓄热系统的运行策略,分析机组调峰能力,并且在此基础上,以某330MW供热机组为例进行算例分析。结果表明：配置太阳能蓄热可显著增强中国北方地区供热... 详细信息

基于热力学第一定律和质量守恒定律,提出含蓄热的槽式太阳能辅助供热机组集成方案,制定蓄热系统的运行策略,分析机组调峰能力,并且在此基础上,以某330MW供热机组为例进行算例分析。结果表明：配置太阳能蓄热可显著增强中国北方地区供热机组的调峰能力,根据算例分析,夜间低谷时段调峰容量得到极大增加,特别是下调峰能力提高较大,从而有效降低机组的最小电出力;通过引入蓄热系统,不但可增强机组下调峰能力,而且能降低太阳能的间歇性对系统造成的扰动,是一种有效的太阳能利用方式。

关键词：太阳能蓄热供热机组调峰

两种典型集成方式下太阳能辅助燃煤机组发电系统热性能对比分析

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太阳能学报 2018年第4期39卷 925-932页

作者：侯宏娟梁明宇黄畅华北电力大学国家火力发电工程技术研究中心

基于热力学第一定律和质量守恒定律,建立槽式太阳能辅助燃煤发电系统模型。并针对槽式太阳能辅助燃煤机组回热系统最常见的两种集成方式,以槽式太阳能辅助某330 MW亚临界燃煤机组为研究对象,基于典型年气象数据及原燃煤机组年实际负荷,... 详细信息

基于热力学第一定律和质量守恒定律,建立槽式太阳能辅助燃煤发电系统模型。并针对槽式太阳能辅助燃煤机组回热系统最常见的两种集成方式,以槽式太阳能辅助某330 MW亚临界燃煤机组为研究对象,基于典型年气象数据及原燃煤机组年实际负荷,对这两种集成互补方案进行分析比较,并在此基础上,定量分析蓄热对互补发电系统年性能的影响。结果表明：串联集成方式在运行调节及系统控制方面更易实施,但并联集成互补系统具有更好的热经济性;此外,蓄热能大幅减小太阳能间歇性造成的集热子系统输出波动,且对于有条件设置较大集热面积的互补系统,加入蓄热可使其获得更好的经济性。

关键词：太阳能燃煤电站系统集成蓄热年性能

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光伏光热互补发电系统多目标容量优化研究

热力发电 2022年第5期51卷 9-17页

作者：张博智卢妍谭晨周丽霞丁泽宇侯宏娟国网冀北电力有限公司计量中心北京100045 国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司秦皇岛066099 国网冀北电力有限公司北京100054 华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

将光伏发电和光热发电相结合,可以改善单独光伏发电可靠性低和单独光热发电成本高的缺陷。故提出一种针对光伏光热互补发电系统的多目标容量优化方法,旨在寻找平衡互补系统经济性和供电可靠性的最优折衷解。以张北地区的光伏光热互补发... 详细信息

将光伏发电和光热发电相结合,可以改善单独光伏发电可靠性低和单独光热发电成本高的缺陷。故提出一种针对光伏光热互补发电系统的多目标容量优化方法,旨在寻找平衡互补系统经济性和供电可靠性的最优折衷解。以张北地区的光伏光热互补发电系统为例,对其进行了容量优化,获得了帕累托最优解集,进而通过理想点法获得了最优折衷解,并通过敏感性分析研究了电负荷及容量参数变化对系统容量优化结果及性能的影响。结果表明,当太阳能倍数2.5、电加热器额定功率为74 MW、储热时长20 h、光伏装机容量82 MW和蓄电池容量为0时,互补系统有最优折衷解,相应的平准化度电成本和负载缺电率分别为1.06元/(kW·h)和5.57%。

关键词：光伏光热互补发电系统多目标容量优化 NSGA-Ⅱ 理想点法敏感性分析

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槽式太阳集热器传热与流动性能研究

太阳能学报 2014年第5期35卷 768-772页

作者：侯宏娟周传文杨勇平华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 湖南省电力勘测设计院长沙410007

以槽式太阳集热器为研究对象,建立集热器的传热流动数学模型,通过Fluent模拟,研究其传热、流动性能,并对模拟结果进行实验对比验证,对比结果表明二者吻合较好。在此基础上,分析太阳直射辐射(DNI)、集热器入口流体温度及流速对集热器集... 详细信息

以槽式太阳集热器为研究对象,建立集热器的传热流动数学模型,通过Fluent模拟,研究其传热、流动性能,并对模拟结果进行实验对比验证,对比结果表明二者吻合较好。在此基础上,分析太阳直射辐射(DNI)、集热器入口流体温度及流速对集热器集热效率、流体温升及压损的影响规律,并对流经集热器传热流体的流速进行优化,从而为槽式太阳集热器的优化设计及运行提供参考依据。

关键词：槽式太阳集热器数值模拟压损集热效率