中低温太阳能热化学互补的分布式供能系统集成研究

基本信息
批准号:51276214
项目类别:面上项目
资助金额:90.00
负责人:刘启斌
学科分类:
依托单位:中国科学院工程热物理研究所
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:蔡睿贤,李元媛,孙流莉,王赵国,闫月君,许达,王艳娟
关键词:
全工况分布式供能系统多能源互补太阳能太阳能燃料
结项摘要

Owing to the low efficiency of the distributed energy system with mid- and low-temperature solar energy thermochemical complementation under the varying solar radiation and users'' loads, the investigations on the system integration theory and the key process will be implemented in this project. According to the cascaded utilization principles of the chemical and physical energy and the energy level analysis method, a physical model that integrates the solar fuel conversion, the chemical energy storage and the thermal cycle will be proposed, and the integration and control mechanisms of the distributed energy system under the condition of the varying solar radiation will be revealed. By the experiments and numerical simulations, the solar-thermal conversion, the reaction kinetics, the complicated flow and heat transfer mechanisms of the solar receiver/reactor in a porous media will be investigated, the multidisciplinary optimization design method of integrating the solar chemical reaction, the flow and heat transfer will be studied, the active control methods of the distributed energy system coupling the solar fuel transfer and the energy storage will be proposed. Finally, a promising distributed energy system with the solar energy complementation, which is suitable to the varying radiation and users'' loads, will be proposed. Research results will provide a theoretical foundation for building the distributed energy system with the thermochemical complementation of mid- and low-temperature solar energy, and a new approach for developing the advanced solar energy system technology with the independent intellectual property rights and promoting the energy saving and emission reduction as well as the sustainable development of the energy.

本项目针对太阳能变辐照和用户变负荷等条件下中低温太阳能互补的分布式供能系统热力性能变差的物理问题,开展系统集成理论与关键过程的研究。基于化学能与物理能综合梯级利用原理与品位分析法,建立太阳能燃料转换、蓄能与热力循环耦合的物理模型,阐明太阳能变辐照等条件下分布式供能系统集成机理与调控机制。通过实验与数值模拟,揭示太阳能光热转换、反应动力学与太阳能吸收/反应器多孔介质内复杂的传热流动耦合本质规律,探索多学科优化的吸收/反应器设计方法,获得太阳能燃料转换与源头蓄能的分布式供能系统全工况主动调控方法。在此基础上,提出适合变辐照和变负荷的有应用前景的中低温太阳能互补的分布式供能系统。研究成果将构建中低温太阳能热化学互补的分布式供能系统理论框架,为发展具有自主知识产权的太阳能先进能源系统技术、推动能源可持续发展与节能减排提供了新途径。

项目摘要

本项目针对太阳能变辐照和用户变负荷等条件下中低温太阳能互补的分布式供能系统热力性能变 差的物理问题,开展系统集成理论与关键过程的研究。基于化学能与物理能综合梯级利用原理与品位 分析法,建立了太阳能燃料转换、蓄能与热力循环耦合的物理模型,,阐明了太阳能变辐照等条件下分布式 供能系统集成机理与调控机制。通过实验与数值模拟,揭示了太阳能光热转换、反应动力学与太阳能吸 收/反应器多孔介质内复杂的传热流动耦合本质规律,探索多学科优化的吸收/反应器设计方法,获得了太阳能燃料转换与源头蓄能的分布式供能系统全工况主动调控方法。在此基础上,提出了太阳能与燃料等热化学互补的能源动力系统。研究成果为发展具有自主知识产权的太阳能先进能源系统技术、推动能源可持续发展与节能减排提供了新途径。.研究成果已发表期刊论文20篇,国际会议论文6篇,其中SCI 10篇、EI 22篇,1篇入选ESI高引论文。授权美国发明专利2项,授权/申请国家发明专利11项。此外参编专著1部,在审国际期刊论文4篇。研究成果被国外著名学者高度评价和正面引用,论文在执行期内被SCI他引50余次。项目负责人获得“吴仲华青年学者奖”、 “中国科学院卓越青年科学家”等学术奖励,还受邀担任了国际期刊“ Energy and Buildings”的Guest Editor。培养的研究生多人次获中科院院长奖、吴仲华优秀学生奖、国家奖学金等奖励。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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