PCM 在潜热存储应用中的主要问题之一是提高热导率。已经进行了一些理论和实践研究来检查各种潜热存储系统的传热过程 [30]。目前,提高 PCM 热导率的主要方法是添加高热导率基质和化学改性添加剂的表面。这些包括表面和接枝功能团改性,以及添加多孔三维 (3D)、二维 (2D)、一维 (1D) 和零维 (0D) 结构添加剂。虽然改性和接枝功能团可以增加材料相容性并降低界面热阻,但改性的成功率较低且操作更复杂。加入导热基质可以形成导热链,从而减少声子散射并加快热量传输。另一方面,较高的添加剂质量含量将大大限制 PCM 的储热能力。因此,在选择提高 PCM 热导率的技术时,应考虑适当的添加量和实验条件。
电子邮件地址:paul.ortiz@univ-lorraine.fr (Paul Ortiz)、s.kubler@univ-lorraine.fr (Sylvain Kubler)、eric.rondeau@univ-lorraine.fr (Éric Rondeau)、jean-philippe.georges@univ-lorraine.fr (Jean-Philippe Georges)、G.Colantuono@leedsbeckett.ac.uk (Giuseppe Colantuono)、A.Shukhobodskiy@leedsbeckett.ac.uk (Alexander Alexandrovich Shukhobodskiy)
未来的能源结构方案通常意味着可再生能源的大量贡献。太阳能和风能的使用日益增多,而它们本质上是间歇性的,实际上构成了电网的不确定性和脆弱性来源。由于核能在转换成电能之前会产生热量,因此在热量转换步骤之前进行热存储步骤可能有效地弥补这种间歇性,以确保电网的可靠性和灵活性,而不会导致核反应堆功率发生大的变化。根据每日情景,核反应堆甚至可以全天保持最大功率。按照这种方法,较小的反应堆能够应对与没有热存储系统的较大反应堆相同的峰值需求。本文提出了一种与钠快堆耦合的初步热存储架构,以突出这种存储技术的优势。基于两个分别装有热流体和冷流体的罐的技术设计受到当前太阳能技术的启发。该系统的尺寸确定采用热力学循环优化工具 (CYCLOP),初步瞬态模拟采用系统热工水力学代码 CATHARE3。即使仍需要进行一些架构改进,尤其是出于安全原因,本研究仍能得出这种发电策略的主要优点。特别是,结果表明,在负荷跟踪条件下,在以基本负荷运行反应堆时,可以实现可变的电力生产,从而能够优化工厂的盈利能力。由于在温度变化方面对一次回路的影响可以忽略不计,因此容器中的热机械负荷约束也可以大大放宽。
Jean-Pierre BEDECARRATS 教授,LATEP,波城及阿杜尔地区大学 Kévyn JOHANNES 讲师(HDR),CETHIL,Claude Bernard 里昂第一大学 评审团组成: 主席:Régis OLIVES 教授,PROMES,佩皮尼昂 Via Domitia 大学 考官:Christian CRISTOFARI 教授,SPE,科西嘉岛大学 考官:Yilin FAN CNRS 研究官员(HDR),LTEN,南特大学 论文指导:Lingai LUO CNRS 研究主任,LTEN,南特大学 联合论文指导:Jérôme SOTO 副研究员,LTEN,南特大学 & 教师,ICAM 联合论文指导:Nicolas BAUDIN 讲师,LTEN,南特大学
摘要:热能储存系统在可再生能源的利用和开发中起着至关重要的作用。在过去的二十年里,单罐温跃层技术由于与传统的双罐储存系统相比具有更高的成本效益而受到广泛关注。本文重点阐明温跃层 TES 系统的性能指标以及不同影响因素的影响。我们收集了现有文献中所使用的各种性能指标,并将其分为三类:(1)直接反映储存热能的数量或质量的指标;(2)描述冷热地区热分层水平的指标;(3)表征温跃层罐内热流体动力学特征的指标。对这三类指标进行了详细的分析。此外,还系统讨论了相关的影响因素,包括传热流体的注入流量、工作温度、流量分配器和进出口位置。该工作提供的全面总结、详细分析和比较将为未来温跃层TES系统的研究提供重要的参考。
由于化石燃料资源有限,能源需求的增加以及维持积极的环境影响的需求,将太阳能(CSP)植物作为一种有前途的技术促使世界驱使世界找到新的可持续和竞争能源生产方法。配备热量储能(TES)的CSP工厂的调度能力超过了光伏(PV)单元,并增强了能源系统性能的可持续性。但是,由于其高投资,与PV工厂相比,限制CSP工厂的应用是一个挑战性的问题。本文提出了一个模型,可以与CSP工厂组装组合的热量和功率(CHP),以增强热量利用并降低工厂的整体成本,因此,可以更经济地实施研究所证明的CSP福利。此外,压缩空气储能(CAE)与CSP-TES-CHP工厂一起使用,以便促进CHP的热电解耦。因此,创建的虚拟发电厂(VPP)是用于大电网的合适设计,可以通过热电限制来对市场进行热量和电力,而无需限制市场。此外,VPP的日常产品策略被建模为混合整数线性编程(MILP)问题,目的是最大化市场利润。模拟结果证明了所提出的模型的效率。与没有CAE的系统相比,拟议的VPP的利润增加了2%,每天市场电价最高增加6%。
随着我们继续对建筑物和电力供应进行脱碳,推进带有热存储的电加热、冷却和热水系统以实现需求灵活性至关重要。同样重要的是,这些解决方案要简化改造并优先考虑可负担性,以确保公平的能源转型。在本文中,我们比较了使用带有热存储的热泵的各种策略;并讨论了它们独特的优点和缺点。我们更详细地探讨了一种系统类型——带有相变热存储的模块化“组合”空气到水热泵。“组合”热泵——又称“多功能”或“组合”热泵——使用单个热泵提供供暖、冷却和生活热水。我们记录了该系统安装的设计以进行试点评估,并通过建筑能量模拟以及成本和可行性评估彻底探索了它的好处。我们解释了这项技术如何解决当前热泵的许多痛点和局限性,尤其是在多户建筑中;我们阐明了这项技术如何更好地实现所有住宅终端用途的电气化和电网交互控制的愿景。通过这些调查,我们展示了与典型的热泵改造相比,该技术如何:1)降低所需的热泵容量,2)减少设备数量和占地面积,3)降低最大电力需求,4)减少电路数量,5)在高峰定价期间最大限度地减少消耗,6)避免补充热量的需要,7)减少制冷剂的使用,8)缩短分配管道,9)提高弹性,10)延长寒冷气候性能,11)降低温室气体排放,12)简化系统安装,13)整合行业以加快改造。
1) 拍瓦时 (PWh) 相当于 10 9 兆瓦时 (MWh) 2) https://ourworldindata.org/emissions-by-sector#energy-electricity-heat-and-transport-73-2
卡尔斯鲁厄液态金属实验室 (KALLA) 研究了基于熔融金属(即液态金属)的储热系统传热。液态金属可在很宽的范围内储存热量,最高温度可达 100°C 至 1000°C。液态金属的高导热性确保了传热效果比传统液体(如油、液态盐和气体)高出 100 倍。因此,热交换器和储热系统可以设计得更紧凑,从而为高效地将储存的高温热量引入工艺或从工艺中回收热量开辟了创新的可能性。
瑞士的能源领域正在经历重大变革,这是由当地和全球经济、技术和政治的变化引起的。这种变化在冬季寒冷的地区尤为明显,因为这些地区的能源需求会因供暖需求而达到峰值。太阳能等可再生能源不足以满足这种高需求,这引起了人们对创新高效的季节性能源储存解决方案的需求。吸附热储存是一种很有前途的解决方案。这种方法在 EMPA 和 HSLU 进行了广泛的研究,它使用氢氧化钠来创建紧凑而高效的系统,不会随着时间的推移而损失能量,作为化学驱动的热泵运行,在夏季充电,在冬季释放热量,同时将电力消耗降至最低。然而,这一研究领域存在一个明显的差距:需要一种可靠的方法来评估系统在更广泛的能源系统中的性能。