摘要:工业设施正在寻求有助于提供需求费用节省机制的新策略。需求费用是工业设施因用电而产生的费用。热能储存取得了显著进展,出现了许多新应用,引起了许多工业设施的兴趣。这些应用可用于削减工业设施的峰值电力需求并降低其需求费用。本文旨在证明热能储存在降低需求费用方面的有效性,并强调智能控制系统与热能储存相结合的新发展。该研究比较了配备和不配备热能储存罐的设施的能源消耗和峰值需求,使用固定的充电和放电时间表。此外,本文还研究了结合智能控制器的影响,该控制器根据设施的实时用电量和给定的设定点来确定何时对储罐进行充电和放电。结果表明,在两种拟议情景下,使用热能储存罐可以节省成本,这反映在所研究设施的电力消耗成本降低上。在所研究的设施中,将智能控制器与热能储存罐结合起来,每年可节省 3.3% 的电力消耗费用,这还不包括任何激励措施。固定时间表方案预计可节省 2.7% 每年。
美国一些核电站将乏核燃料储存在干式贮存系统 (DCSS) 中。在许多情况下,DCSS 由一个金属储存罐组成,储存罐位于混凝土拱顶或外包装内,用于屏蔽辐射。大多数罐由奥氏体不锈钢制成,包括 UNS S30400(304 SS)。混凝土拱顶或外包装与大气相通,以进行被动冷却,从而使罐与周围环境相互作用。在沿海环境中,空气中的盐分会随着时间的推移沉积并积聚在罐表面。这些盐在潮湿环境中的潮解会在罐表面形成富含氯化物的盐水。再加上残余拉应力的存在,这可能会使罐容易受到氯化物诱导的应力腐蚀开裂。
人们认为量子计算设备在解决困难的计算任务,特别是组合优化问题方面非常有效。在这项研究中,我们考虑了一种特殊类型的最小装箱问题,它可用于解决与原子能工业相关的将废核燃料装入深层储存罐的问题。我们首先根据二次无约束二进制优化重新定义上述问题。这种表示与现有的量子退火设备以及量子启发算法本身兼容。然后,我们给出了量子和量子启发方法的数值比较结果。我们的研究结果表明,使用量子和量子启发优化可以解决原子能工业的行业相关问题。
Natrium 先进反应堆的主要设计特点是采用解耦的工厂设计方法:包含反应堆及其支持系统的核岛 (NI) 被设计为尽可能独立于包含热能储存罐、蒸汽发生器、给水系统、冷凝器、涡轮机和支持平衡工厂系统的能源岛 (EI) 运行。EI 通过盐系统与 NI 物理连接,盐系统在岛之间传输热量并储存多余的热能,提供缓冲,使两个岛可以在短时间内独立运行。这将使工厂实现运营灵活性,其中 NI 和 EI 可以单独运行,即使一个系统中的异常事件也不会直接影响另一个系统。
如今,氢气已在美国工业环境中使用,因此运输和储存氢气所需的技术和知识已经存在。为了有效地运输或储存氢气,必须对气体进行大幅压缩以增加其能量密度,将其冷却成低温液体,或将其与另一种化学载体(例如吸附材料、液态烃、化学氢化物或金属氢化物)结合。压缩氢气通过卡车在管道拖车中或通过管道运输,类似于天然气的运输。液态氢通过超绝缘液体油罐车运输。当管道不可用时,油罐车通常用于将液态氢运输更长的距离,因为它们可以比气体管道拖车承载更大的容量。管道本身充当某种储存容器。与氢气的运输一样,其储存设施必须能够将低温或压缩氢气储存在绝缘液体罐(杜瓦瓶)或气体储存罐等容器中。对于长期储存,需要类似于天然气储存的地质散装地下储存洞穴。
术语 缩写 AC 吸收式制冷机 ATES 蓄水层热能储存 BDHC 双向区域供热制冷 BTES 钻孔热能储存 CC 压缩式制冷机 CCCP 传统中央循环泵 CCHP 冷热电联产 CHP 热电联产 COP 性能系数 DC 区域制冷 DH 区域供热 DHC 区域供热制冷 DHW 生活热水 DS 区域系统 DVSP 分布式变速泵 EA 电力调节 EAC 电力调节能力 EC 电动制冷机 EES 工程方程求解器 ESS 储能系统 GSHP 地源热泵 GT 燃气轮机 HEX 热交换器 HP 热泵 HRSG 热回收蒸汽发生器 ICE 内燃机 LTDHC 低温区域供热制冷 MILP 混合整数线性规划 MINLP 混合整数非线性规划 NG 天然气 PGU 发电机组 PHE 板式换热器 PSO 粒子群优化 PV 光伏 RES 可再生能源 SNG 合成天然气 TES 热能储存 TEST 热能储存罐
所收集的数据集与《太阳能辅助区域制冷系统设计和运行优化》[1] 论文相关。部分数据是关于系统的主要和常见组件的。其中包括太阳能集热器的单价(美元/平方米)、类型和效率;吸收式制冷机的容量(千瓦)、类型、初始成本(美元)和 COP;热水/冷冻水热能储存罐的类型、初始成本(美元)和容量(千瓦时);辅助锅炉的初始成本(美元)、容量(千瓦)、类型和效率。另一部分数据是关于卡塔尔国全年每小时制冷需求(千瓦)、卡塔尔国全年每小时全球太阳辐照度(瓦/平方米)以及生产和储存冷冻水和热水的变动成本(美元/千瓦时,美元/千瓦)。数据收集自不同的资源,例如政府网站、商业网站、政府部门、期刊和实际案例研究。这些数据的价值在于,进行此类研究所需的大部分数据都集中在一个资源中。此外,一些数据(例如年度每小时制冷需求和全球太阳辐射)无法在线获取。此外,收集的数据已经过过滤,单位一致,随时可用。最后,考虑的数据
地热交换钻孔场 我们计划钻探 2,000 个地热交换钻孔,目前已完成一半以上,以在校园范围内推广地热交换技术的使用。刘易斯艺术中心、湖畔研究生宿舍、劳伦斯公寓、布隆伯格、巴特勒学院、新学院西校区和叶学院目前均已在使用这项技术。 TIGER 和 CUB 这些新建筑将容纳扩展地热交换供暖和制冷系统所需的热泵和电气设备。TIGER(热集成地热交换资源)和 CUB 不是后台服务建筑,而是将融入校园,支持普林斯顿对可持续发展的承诺。每栋建筑附近的两个热能储存罐 (TES) 用于储存热水和冷水。 转换为区域热水 我们正在安装超过 13 英里的新地下热水分配管道,将蒸汽热能转换为热水热能。热水所需的管道设计与目前用于蒸汽分配的不同,这两种技术背后的科学原理也不同。最终,新的热水管道和新系统将使每栋校园建筑都能使用地热交换供暖和制冷。改造普林斯顿的冷冻水厂我们已经将以可靠性和能源效率而闻名的 Cogen 电厂从冷冻水厂和热电联产 (CHP) 蒸汽厂改造为采用热水地热交换技术的更名后的西电厂。Cogen 将与 TIGER 一起运营,以高效(经济和热能)满足校园供暖、制冷和部分电力负荷需求。这两家电厂还将互连,以便每个电厂都可以部分地相互备份。改造建筑系统完成校园地热交换的一个重要步骤是改造现有校园建筑的供暖和制冷系统。这些改造将持续多年。完全改造后,大学将使用地热交换系统为 180 多栋建筑供暖和制冷,每年节省数百万美元。