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热电联产，创造可再生能源的未来
该原型机用于实验验证 SmartCHP 概念。实验工作的主要发现是，原型机的操作窗口比预期的要小。在当前系统中，由于燃料供应能力和燃烧所需的最低氧含量的限制，锅炉的容量只能在相对较小的范围内变化。重新设计燃料喷射方法以及向烟气锅炉中注入更多空气的选项可以增加这个操作窗口。不过，在项目期间考虑了一些替代的 CHP 解决方案，这些解决方案可以在复杂度较低的系统中以相似或更好的效率提供所需的灵活性。例如，发动机与热泵的组合可以（理论上）将系统的整体效率提高到 100% 以上，并且还有一个好处是，在高热量需求时（冬季），系统不会给电网带来负担。
对热能存储到热电联产的回顾……
摘要 — 本综述文章全面分析了热能存储 (TES) 在热电联产 (CHP) 电厂中的热力学应用。TES 技术在 CHP 系统中的集成已引起越来越多的关注，成为提高能源效率、提高系统灵活性和优化热电资源利用的一种手段。通过对现有文献的全面审查，本综述重点介绍了该领域的主要发现、挑战和机遇。本综述首先讨论了 TES 和 CHP 系统的原理，概述了它们在储能和同时进行热电联产方面的各自优势。然后，它深入研究了适合与 CHP 电厂集成的各种 TES 技术，包括显热存储、潜热存储和热化学存储。在 CHP 应用的背景下分析了每种技术的优势和局限性。本综述的很大一部分重点介绍了通过在 CHP 电厂中集成 TES 实现的性能增强。对评估 TES 对 CHP 系统的效率、负载平衡和操作灵活性的影响的研究进行了严格审查。分析强调了 TES 缓解可再生能源间歇性挑战的潜力，以及它在支持电网稳定性和需求响应计划方面的作用。此外，审查还涉及热电联产厂实施 TES 的技术经济方面。讨论了各种研究集成系统的成本效益投资回报和总体经济可行性的研究。此外，它强调了生命周期评估在评估 TES 集成热电联产的环境效益和可持续性影响方面的重要性。审查了几个实际案例研究和试点项目，以深入了解 TES 在现有热电联产厂的实际应用。这些案例研究提供了有关系统设计考虑、性能优化和实施经验教训的宝贵信息。关键词：可再生能源、储能、液态空气、热力学
压缩空气储能与有机朗肯循环和单效吸收制冷相结合用于三联产应用的模拟、能量和火用分析
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基于除湿空调与电力储存相结合的多联产系统
摘要：本研究是对作者最近发表的一篇论文的扩展。特别是，本文重点介绍了为住宅应用开发的多联产系统添加电力存储。与以前的工作不同，它旨在设计一个离网设施。多联产厂为西班牙阿尔梅里亚的单户住宅提供电力、空间供暖和制冷、生活热水和淡水。主要的系统技术是光伏/热能收集器、反渗透和干燥剂空调。添加了铅酸电池存储作为电气系统的备用。该系统在 TRNSYS 模拟环境中运行了一年，时间步长为 5 分钟。进行了参数研究，以调查根据安装的电池数量对电网的依赖性。还进行了设计优化，以提供离网情况下的最佳系统配置。太阳能集热器效率为 0.55，干燥剂空调性能系数为 0.42。所有需求都得到了充分满足，一次能源节约和二氧化碳减排量达到100%。全年几个小时内电池充电状态最低达到30%。
核氢热电联产
对潜在技术的详细审查表明，使用 ANT 进行氢气联产是可行的，而且确实可取，因为这有可能为 2050 年低碳氢目标做出很大贡献。热能和电能生产与需求方面的技术之间存在明显的协同作用，与当前的商业替代方案相比，这些技术为低碳氢生产提供了更高的效率。重要的是，业内对这些技术类型之间的联产也有很大的兴趣（来自氢能和核能技术开发商）。对两种技术耦合的潜在机制的研究表明，理想的耦合安排取决于具体技术。成本建模表明，成本有可能与当前其他低碳替代品以及传统的基于化石燃料的方法相媲美，这在一定程度上得益于当前天然气价格的飙升。这些成本中最大的不确定性通常由氢能技术驱动，这与它们当前的技术就绪水平 (TRL) 相一致。
能源转型：基于可再生能源的分布式社区热电联产优化模型
摘要：由于气候变化和能源需求的增加，新能源技术变得越来越重要，它们显示出缓解环境问题的巨大潜力。为了最大限度地利用可再生能源，热电联产系统被认为更有效、更经济、更环保。然而，基于可再生能源的热电联产系统仍处于发展阶段。因此，本研究提出了一种新方法，利用风能和太阳能光伏系统生产热电联产，以满足小型分布式社区的能源需求。为此，开发了一个优化模型，以合理利用可再生能源发电，满足两个选定社区的电力和供暖需求。太阳能和风能系统的削减能源被热负荷控制器与天然气锅炉结合使用，用于产生热量。开发的模型还与电网集成，用于能量交换。本研究还有助于评估热电联产系统的经济和环境可行性，并确定最佳最优运营策略，以扩大可再生能源利用并最大限度地降低能源成本。结果表明，可以生产大量清洁能源，满足选定社区 79% 的能源需求，最低平准化能源成本为 0.013 欧元/千瓦时；同时，所提出的系统每年可减少 4129 吨二氧化碳排放量。
绿色因素驱动的技术创新演进与产业现代化——以长江三角洲热电联产产业为例
我国长三角地区除热电联产外，暂停审批新的火电项目，并大力推进热电联产技术创新。但能源技术创新已被证明常常受到空间要素的影响，尚未在热电联产背景下探讨能源行业空间集聚对技术创新的作用。因此，本文通过全局莫兰指数、核密度分析和热力图分析，研究热电联产技术创新点要素的空间集聚及演化特征，并通过空间回归模型分析其影响因素及变化。研究结果表明，环境规制和高科技园区集聚是影响热电联产技术创新的关键因素，预示未来的政策制定需要考虑绿色发展的经济因素以及高科技园区在创新中的作用。
已发表版本引文 (APA)：Alirahmi, SM, Gundersen, T., & Yu, H. (2022)。集成压缩空气的创新型多联产系统
液化天然气 (LNG) 含有大量冷能，通常在再气化过程中被浪费。随着可再生能源在电网中的渗透率不断提高，发电曲线与电力需求曲线的匹配度不高，导致高峰时段电力短缺，非高峰时段电力过剩。在这种情况下，提出了一种将压缩空气储能 (CAES) 系统与 LNG 冷能利用过程相结合的混合能源系统来解决这些问题。该集成系统由有机朗肯循环 (ORC)、燃气轮机、多效海水淡化装置、CAES 系统和家用制冷装置组成。进行了综合分析以评估系统的经济和热力学性能。该研究提出了一项参数研究来说明关键参数对系统性能的影响。由于 ORC 可以同时利用 LNG 冷能和来自 CAES 系统的压缩废热，因此集成系统的能源效率显著提高。所提出的系统在高峰时段可以产生 29.8 MWh 的电能和 2.6 kg/s 的淡水。此外，结果还显示，二氧化碳排放量、火用往返效率和成本率分别为 0.267 kg/kWh、45.9% 和 448.6 美元/小时。
中型电转氢转热电联产系统的技术经济评估
欧洲能源转型计划设立了明确的目标，即在绿色协议能源政策框架下到 2050 年实现气候中和的欧洲 [1]。欧盟委员会于 2021 年通过的“Fit for 55 0”一揽子计划为欧盟 2030 年气候和能源框架引入了更为严格的立法措施，包括可再生能源、能源效率、努力分担和排放标准立法、土地使用和林业以及能源税指令 [2]。现有的欧盟立法框架已被用于实施绿色协议愿景，明确表明未来能源结构中可再生能源 (RES) 的比重将增加，以及排放交易体系 (ETS) 对所有能源部门实施更严格的脱碳机制。太阳能和风能的不断普及极大地激励了电网的脱碳。然而，向欧盟碳中和能源系统有效利用低碳和可再生能源需要扩展到热力和运输领域，同时促进供应安全。通过结合节能和用电子燃料（基于电力生产氢气、合成气体和液体）取代化石燃料，可以将可再生能源发电系统的规模扩大 2 到 2.5 倍 [3]，从而实现最终能源需求领域的气候中和。通过提高电气化程度实现的能源转型不仅对能源系统提出了巨大的挑战，包括太阳能和风能发电场的巨大容量和投资，而且对供应安全以及技术、经济和监管层面所需的额外措施也提出了挑战。目前，德国 [4]、美国 [5] 和中国 [6] 的可再生能源渗透率较低，已经报道了可再生能源的削减，导致可再生能源浪费和市场电价为负。电力供需时间间隔方程既需要运行单元的灵活性和同步性，也需要额外的能源储存措施、部门耦合和电网基础设施升级，以及高效的多国综合系统和市场，以经济高效地平衡可变可再生能源发电[7]。2050 年欧盟碳中和系统的能源建模研究解决了多功能能源储存技术的需求，以避免在可再生能源可用性高时通过负荷转移和灵活性进行削减，以及避免在可再生能源可用性低时进行负荷削减[3,8]。特别是，由于储存需求与总发电量的非线性增长有关，氢气和合成燃料形式的季节性能源储存被认为非常重要，因为报告称，电子燃料在最终能源中的份额为 20%。