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天然气分布式能源系统储能技术应用研究

沈迪  
【摘要】:天然气作为一种清洁能源,与我国目前第一大消费能源煤炭相比,相同热当量的天然气燃烧时可减少CO_2排放质量约52.1%,能为我国达成“碳中和”目标做出很大贡献。因此,本文以一座规划建设的天然气分布式能源站为研究对象,对能源站供能区域的负荷特性、负荷影响因素及应用的水蓄能技术做了一些研究。本文首先搜集了国内外典型三联供实际工程项目相关资料,阅读了关于三联供系统研究的相关文献并做了归纳整理,了解了天然气三联供系统对碳减排的贡献。其次,对能源站供能区域的建筑能耗模拟软件内进行同尺寸建模,模拟了全区域实际逐时的冷、热负荷。由于不同时段区域内负荷需求的巨大差异性,需要在能源站设立储能装置去弥补供能侧与需求侧在时间上的不匹配,负荷模拟明确了储能设备在本次能源站设计阶段中的必要性。根据负荷模拟结果对能源站的逐时耗电量进行了分析计算。同时对4种不同影响因素对于供能区域建筑空调冷、热负荷的影响进行了敏感性分析,分析不同因素的影响性大小,可更加精准地对供能区域的负荷快速估算,减少误差。基于对供能区域冷、热负荷的分析及能源站内自身用电的需求,对能源站现有供能系统方案进行了介绍。为实现更加低碳清洁的供能要求,对实际工程地区进行可再生资源考察后,供能系统在传统三联供基础上,利用地源热泵作为尖峰负荷补充供能机组并在低负荷阶段对起储能作用的水进行供能。能源站电力自发自用,并网不上网。最后,针对选取的水蓄能技术,用实验与模拟相搭配的方法,对蓄能水箱静态储能过程中整体水温及斜温层内部水温、厚度的变化进行了监测研究。模拟以及实验的结果为能源站蓄水池尺寸优化设计提供了理论数据参考,可提高储蓄能量的有效利用率。本文针对我国碳减排需求并缓解供能区域供给侧输出结构与需求侧负荷特性的结构性矛盾,在能源站已有供能系统方案基础上,模拟计算了能源站供能区域逐时空调负荷特,对影响供能区域建筑的4种因素进行了敏感性分析。对实际储水过程中斜温层变化的实验与模拟分析,为能源站蓄水池尺寸的优化设计提供理论参考,以达到高效利用储蓄能量的目的。本文为规划建设能源站能够高效利用清洁能源、在满足能源需求侧基础上减少CO_2排放、解决负荷供需侧时间上的不匹配性及高效利用储蓄能量方面做了一些工作。


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