零能源建设电力 - 热热双层能量优化控制方法Kong Lingguo 1,Wang Shibo 1,Cai Guowei 1,Liu Chuang 1,Guo Xiaoqiang 2
众所周知,瑞典是太阳辐射较低的地区之一,因为它位于北半球,在寒冷季节太阳辐射潜力较低。瑞典政府旨在通过在能源领域实施更多可再生能源计划来促进更可持续的未来。其中一项举措是应用更多可再生能源,光伏板将在我们的社会和能源领域发挥更大作用。然而,由于全天辐射的变化,光伏板产生的能量是不可预测的。解决这个问题的一个好方法是将光伏板与不同的储能系统相结合。本论文评估了瑞典埃斯基尔斯蒂纳的离网联排别墅,其中光伏板与热泵、储热罐(包括电池和氢系统)相结合。在寒冷季节,利用光伏板、电池系统(短期使用)和氢系统(长期使用)来满足年度电力需求。储热罐满足年度热需求。储热罐由氢系统的热损失和热泵的热能充电。
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] A. White、G. Parks 和 CN Markides,“抽水蓄热电能的热力学分析”,《应用热能工程》,第 53 卷,第 291-298 页,2013 年 5 月。[2] JD McTigue、AJ White 和 CN Markides,“抽水蓄热电能的参数研究和优化”,《应用能源》,第 137 卷,第 800-811 页,2015 年 9 月。
摘要:由于可再生能源在电网中的大规模渗透,储能(ES)设备的利用(ES)设备促进可再生能源消耗并降低用户成本已逐渐成为发展趋势。彻底探索了ES在用户方面的经济利益,并建立了ES的全面好处模型。此外,还建立了共享ES容量配置的投资决策模型。基于每日负载概况的相似性,提出了一种基于高和低相似性的用户选择方法,以提高共享ES的收入。一个示例用于分析和比较用户在高和低负载概况相似性下共享的ES的收入。给出了投资决策的共享能力配置,以实现更大的共享经济利益,这与用户数量呈正相关。
建筑物的供暖和制冷需求需要电网提供大量能源。极端温度或其他天气事件可能会增加建筑物的供暖或制冷需求,以维持宜居的室内环境,从而进一步给电网带来压力。当这种能源需求的增加蔓延到整个电网时,电网运营商需要增加能源供应,通常是通过使用所谓的峰值发电厂。这些发电厂通常是燃烧天然气或柴油的燃气轮机。因此,与这些发电厂相关的排放量高于大多数基载电网能源发电排放量。建筑物对电网的峰值能源需求可以通过使用储能系统来降低,这些储能系统在建筑物能源需求高涨的时期启动,以替代或补充电网能源。供暖和制冷可以从热能储存 (TES) 中受益。集成到热泵 (HP) 系统中的 TES 可以降低建筑物在极端温度条件下的峰值能源需求。大规模部署时,HP-TES 的累积效应可能会在关键时刻减少电网需求并减少对峰值发电厂的需求。本研究建立了一个框架,可以在此框架内大规模研究干预技术(如 TES)对电网排放(CO 2 、NO x 和 SO x )的影响。作为案例研究,分析了美国南部选定家庭的住宅 HP-TES。
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。