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采用熔融盐蓄热的非补燃压缩空气储能发电系统性能

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电工技术学报 2016年第14期31卷 11-20页

作者：薛小代陈晓弢梅生伟陈来军林其友电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学) 北京100084 国网芜湖供电公司芜湖241027

提出一种采用熔融盐蓄热的非补燃压缩空气储能发电系统,通过将熔融盐储热与压缩空气储能相结合,实现电能的大规模存储和高效转换。利用熔融盐作为蓄热介质,将低谷电、弃风电、弃光电等电能转换为高品位热能存储,同时利用压缩机将空气压... 详细信息

提出一种采用熔融盐蓄热的非补燃压缩空气储能发电系统,通过将熔融盐储热与压缩空气储能相结合,实现电能的大规模存储和高效转换。利用熔融盐作为蓄热介质,将低谷电、弃风电、弃光电等电能转换为高品位热能存储,同时利用压缩机将空气压缩至高压,存储在储气装置中,发电时利用熔融盐储存的热能加热高压空气驱动涡轮机发电。完成了系统的流程设计,采用热力学基本原理分析了系统的运行特性,探索影响系统储能效率的关键因素,分析了涡轮机进口温度、涡轮机进口压力等参数对压缩机功耗、储气室容积、储能密度、储能效率等系统性能的影响。研究结果表明通过提高储热温度和涡轮机进口压力,可以显著提高系统的储能效率。该系统可以广泛消纳大规模的波动性电能,为大规模储能提供了一种新的技术途径。该研究结果可以为压缩空气储能以及新能源消纳提供参考。

关键词：压缩空气储能熔融盐储热削峰填谷储能效率

含光热复合压缩空气储能的分布式综合能源系统容量规划方法

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电工技术学报 2022年第23期37卷 5933-5943页

作者：方乐刘成奎陈晓弢麻林瑞梅生伟青海大学新能源光伏产业研究中心青海省清洁能源高效利用重点实验室西宁810016 青海省建筑建材科学研究院有限责任公司西宁810008 青海省高原绿色建筑与生态社区重点实验室西宁810008

分布式综合能源系统(DIES)的大力发展,对促进清洁能源消纳、提升综合能源利用水平起到了关键作用。该文基于青海地区丰富的太阳能资源,考虑DIES的热、电耦合特性,将光热复合先进绝热压缩空气储能(ST-AA-CAES)作为其能源枢纽,提出了基于S... 详细信息

分布式综合能源系统(DIES)的大力发展,对促进清洁能源消纳、提升综合能源利用水平起到了关键作用。该文基于青海地区丰富的太阳能资源,考虑DIES的热、电耦合特性,将光热复合先进绝热压缩空气储能(ST-AA-CAES)作为其能源枢纽,提出了基于ST-AA-CAES的DIES。首先,面向农业园区应用场景,提出了DIES设计方案,并刻画了其各子系统的运行约束模型;其次,以系统最小化整体投资运行成本为目标函数,建立了其容量规划模型;进一步,对所建约束模型进行线性等价转换,转换为便于商业求解器求解的混合整数线性规划模型;最后,通过算例验证了所提模型的有效性。

关键词：分布式综合能源系统(DIES) 光热复合先进绝热压缩空气储能(ST-AA-CAES) 农业园区容量规划

盐梯度太阳池热性能数值模拟及其供热应用研究

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太阳能学报 2024年第9期45卷 414-420页

作者：郭永庆杨艳司杨陈晓弢麻林瑞青海大学新能源光伏产业研究中心青海省清洁能源高效利用重点实验室西宁810016

首先,在构建太阳池一维瞬态模型的基础上,利用有限差分法对太阳池在不同结构尺寸和提热速率下的热性能进行数值仿真分析;进一步,结合数值仿真结果设计太阳池集成供热系统,探讨其在普通居民建筑供热方面的供热性能。结果表明,太阳池内温... 详细信息

首先,在构建太阳池一维瞬态模型的基础上,利用有限差分法对太阳池在不同结构尺寸和提热速率下的热性能进行数值仿真分析;进一步,结合数值仿真结果设计太阳池集成供热系统,探讨其在普通居民建筑供热方面的供热性能。结果表明,太阳池内温度将会因其结构尺寸的不同而产生差异,且当采用最佳结构尺寸时,系统将获得最高温度和能源效率。同时,为实现太阳池存储热量的有效利用,系统提热量应低于其最大提热速率。对于深度为1.5 m的小型太阳池,其下对流层全年温度在66.68~106.77℃间变化,年均能效为2.52%。同时,当以此小型太阳池为建筑面积200 m^(2)的普通住户供应日常生活所需热能时,应配套太阳池面积至少为250 m^(2)。

关键词：太阳池盐度梯度数值分析效率储热供热

基于分布鲁棒的风-氢混合系统氢储能容量优化配置

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电力自动化设备 2021年第10期41卷 3-10页

作者：司杨陈来军陈晓弢高梦宇麻林瑞梅生伟青海大学启迪新能源学院青海省清洁能源高效利用重点实验室青海西宁810016 清华大学电机系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084

氢储能系统受地理、气候条件限制较小,在构建面向高比例新能源电力系统的风-储混合系统中极具发展潜力。然而,由于风电场的出力具有不确定性,氢储能系统需要在储能、释能、热备用等工况下频繁切换,内部热能供需平衡也呈现出不确定性,进... 详细信息

氢储能系统受地理、气候条件限制较小,在构建面向高比例新能源电力系统的风-储混合系统中极具发展潜力。然而,由于风电场的出力具有不确定性,氢储能系统需要在储能、释能、热备用等工况下频繁切换,内部热能供需平衡也呈现出不确定性,进而影响其响应速度甚至实际可用容量。为此,设计了考虑热平衡的风-氢混合系统,构建了考虑电解槽、燃料电池间歇工作模式热平衡的氢储能系统模型;在此基础上,综合考虑风电场功率的不确定性和氢储能系统的投资成本,提出了考虑热平衡不确定性的风-氢混合系统氢储能容量优化配置方法。采用分布鲁棒方法对风电场功率的不确定性进行建模,并将其转化为一组线性风险机会约束进行求解。基于实际风电场数据构建算例,对所提模型和方法进行验证和分析。结果表明,氢储能系统中电解槽和燃料电池的散热系数对系统实际可用容量具有重要的影响,在风-氢混合系统的氢储能容量配置中考虑热平衡约束可以有效提升氢储能系统的实际可用容量和混合系统的经济性。

关键词：氢储能风-氢混合系统容量配置分布鲁棒热平衡

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高速公路绿色能源系统研究综述及展望

中国电机工程学报 2024年

作者：陈艳波刘镇湘田昊欣司杨陈晓弢李春来陈晓文新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 新能源电力系统智慧运行教育部重点实验室(青海大学) 青海理工大学工学院国网青海省电力公司青海黄河上游水电开发有限责任公司

发展高速公路绿色能源系统对于探索新能源与交通融合发展的形态模式，推进能源交通一体化系统发展具有先导意义和引领作用。构建高效能、高弹性高速公路绿色能源系统已成为践行“双碳”战略和“交通强国”战略、实现经济社会可持续发展... 详细信息

发展高速公路绿色能源系统对于探索新能源与交通融合发展的形态模式，推进能源交通一体化系统发展具有先导意义和引领作用。构建高效能、高弹性高速公路绿色能源系统已成为践行“双碳”战略和“交通强国”战略、实现经济社会可持续发展的必然选择。首先介绍了高速公路绿色能源系统的典型构成，并构建了这一领域的研究框架；进而从高速公路绿色能源系统的优化规划、能量管理及运行控制三个层面分析了高速公路绿色能源系统有待解决的关键技术难题；接着对高速公路绿色能源系统组网方案进行了探索；最后对高速公路绿色能源系统研究面临的科学问题与技术问题进行了总结与展望。

关键词：高速公路绿色能源系统能源交通一体化优化规划能量管理运行控制

计及碳交易机制和需求响应的生物质与光热耦合压缩空气储能系统优化策略

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高电压技术 2023年第7期49卷 2754-2763页

作者：龚阁阳陈晓弢麻林瑞杨立滨陈来军梅生伟青海大学新能源光伏产业研究中心青海省清洁能源高效利用重点实验室西宁810016 国网青海省电力公司清洁能源发展研究院西宁810008

压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)具有多能联储/联供的特性,使其在分布式综合能源系统中具有广阔的应用前景。为加强CAES与综合能源系统(integrated energy systems,IES)的多能互补协同能力,提高用户侧能源综合利用水... 详细信息

压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)具有多能联储/联供的特性,使其在分布式综合能源系统中具有广阔的应用前景。为加强CAES与综合能源系统(integrated energy systems,IES)的多能互补协同能力,提高用户侧能源综合利用水平,提出了一种生物质与光热耦合压缩空气储能系统的架构和运行方法。首先构建了含CAES的IES架构,通过引入生物质产生沼气,有效提升了IES供热能力。在此基础上,以系统总成本最小化为目标,提出了考虑碳交易机制和用户侧需求响应的IES优化运行方法。最后,以青海某村镇的数据进行算例分析,通过多种优化运行方案验证了所提模型的有效性和优越性。结果表明,设计工况下IES总成本下降12.4%;引入碳交易机制可以控制碳排放量下降11.3%;需求响应可以稳定负荷波动,经需求响应调整后的冷、热、电负荷峰谷差分别下降7.9%、10.9%、2.3%。

关键词： CAES IES 沼气技术碳交易需求响应光热集热

改进的光热复合压缩空气储能系统设计方案及其仿真分析

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电力自动化设备 2018年第5期38卷 20-26页

作者：陈晓弢王国华司杨梅生伟薛小代陈来军张学林青海大学启迪新能源学院青海西宁810036 清华大学电机系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084 江苏加怡热电有限公司江苏常州213000

在现有光热复合压缩空气储能(ST-CAES)实验系统的基础上,提出了一种ST-CAES的改进设计方案。通过引入回热系统和双脉宽调制(PWM)变流技术,实现了压缩热的回收利用与"柔性"并网。从影响STCAES膨胀发电系统性能的热力学参数、最大效率控制... 详细信息

在现有光热复合压缩空气储能(ST-CAES)实验系统的基础上,提出了一种ST-CAES的改进设计方案。通过引入回热系统和双脉宽调制(PWM)变流技术,实现了压缩热的回收利用与"柔性"并网。从影响STCAES膨胀发电系统性能的热力学参数、最大效率控制2个方面开展稳态与动态研究,分别建立了稳态热力学模型和膨胀发电机最大效率转速模型。搭建了ST-CAES并网发电系统的动态仿真平台,仿真分析表明,采用压缩空气先由回热系统预热、再经太阳能集热系统加热的技术路线可进一步提升系统的储能效率;采用双PWM变流器接入电网的控制策略,可在满足负荷功率需求的前提下,实现膨胀发电系统最大效率运行。

关键词：光热复合压缩空气储能系统储能效率双PWM变流器热力学分析最大效率转速最大效率控制

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基于SIMULINK异步电动机的动态仿真

青海大学学报（自然科学版） 2012年第2期30卷 5-9页

作者：张金霞樊明陈晓弢韩进辉张海峰李文秀青海大学水利电力学院青海西宁810016

根据状态方程,利用SIMULINK软件构建了异步电动机的动态结构及坐标变换结构,并构成调速系统。可通过加载,变载及变压变频直接观测电动机的转速、磁链、电磁转矩、定子电流的变化及电动机的机械特性。系统模拟真实系统,对理论教学起到有... 详细信息

根据状态方程,利用SIMULINK软件构建了异步电动机的动态结构及坐标变换结构,并构成调速系统。可通过加载,变载及变压变频直接观测电动机的转速、磁链、电磁转矩、定子电流的变化及电动机的机械特性。系统模拟真实系统,对理论教学起到有效的辅助作用。

关键词：异步电动机动态仿真坐标变换

50kWp并网光伏实验电站的综合设计、搭建与运行

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青海大学学报（自然科学版） 2016年第6期34卷 76-84页

作者：郭永庆陈来军司杨黄少伟陈晓弢梅生伟青海大学新能源光伏产业研究中心青海省清洁能源高效利用重点实验室青海西宁810016

为深入研究新型光伏器件的实际性能及影响光伏电站发电效率的关键性因素,设计并建成一座多种光伏设备组合交叉安装的50 k Wp并网光伏实验电站。根据电站实际运行数据,对比了不同气象条件下光伏阵列选用不同类型组件、智能优化器以及不... 详细信息

为深入研究新型光伏器件的实际性能及影响光伏电站发电效率的关键性因素,设计并建成一座多种光伏设备组合交叉安装的50 k Wp并网光伏实验电站。根据电站实际运行数据,对比了不同气象条件下光伏阵列选用不同类型组件、智能优化器以及不同容量逆变器的发电状况,分析了辐射量变化对光伏电站发电量的影响。结果表明:各类型光伏组件中双面电池输出特性表现最佳,其发电量高于其他类型组件;对于无阴影遮挡的光伏发电系统,智能优化器的作用得不到有效发挥;采用较小容量逆变器可减少太阳能电池组串模块间的差异性带来的影响,增大光伏阵列总发电量;受太阳辐照度变化影响各类型光伏组件实际输出最为稳定的是多晶硅电池。多晶硅电池和双面电池在并网光伏发电系统应用中具有较大的优势。

关键词：光伏电站薄膜电池逆变器智能优化器