太阳能与沼气互补耦合供能系统理论模型及运行优化研究

发布时间：2021-01-22 03:22

　　我国西北乡村地区太阳能和生物质能资源丰富,为太阳能供热技术和清洁化沼气供能技术应用提供了有利条件。但在实际应用过程中,两种清洁能源技术单独应用时均存在一定缺陷。由于太阳能存在能流密度低和波动不稳定的固有属性,导致系统太阳能保证率较低,常规能源补充量大;而沼气厌氧发酵过程受温度影响显著,西北地区冬季寒冷,环境温度低导致沼气池产气效率低下,沼气池冬季闲置率高。本研究中提出将太阳能供热技术与沼气厌氧技术进行组合,使太阳能系统与沼气系统之间进行能量交互,二者产生相互正向影响,进而形成互补耦合供能系统,以克服两种清洁能源技术单独应用效果不佳的技术瓶颈。太阳能与沼气互补耦合供能系统运行过程中,不仅受外部的气候条件、用户生产生活方式以及设备容量参数等因素影响,而且系统内部的能量传输与分配也是影响系统性能的重要因素。基于此,为了获得系统能量分配以及设备容量配置对互补耦合供能系统性能的影响关系以及系统运行性能最优条件下的能量传输及分配参数。本文围绕系统理论模型建立、关键部件特性分析、系统仿真模拟以及系统运行优化四方面展开研究。主要研究内容包括:（1）通过对太阳能与沼气互补耦合供能系统能量传递及平衡过程分... 

【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省

【文章页数】：185 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

主动太阳能采暖系统原理图

由于太阳能能流密度低和不稳定的特性,单一太阳能难以完全承担用户的供暖能耗,尤其在气候较为寒冷的地区,一般需要辅助热源作为安全备用热源。根据能源类型不同,辅助加热器可以分为:传统的电加热器、煤和天然气等传统燃料锅炉或基于可再生能源的非传统装置系统[30-32]。Lai Yanhua对某农宅中带辅助电加热器的真空管太阳能供暖系统的运行性能进行了测试,结果表明该系统中太阳能保证率为40.9%,所营造的采暖室内空气温度能满足采暖要求;同时通过经济性分析表明与燃煤锅炉和空调相比,该系统的经济性较好[33]。

石惠娴等提出一种地源热泵式沼气池增温系统,通过实际工程试验,研究了系统的运行性能。试验结果表明,地源热泵式沼气池增温系统能够使池内的沼液温度保持在32±2°C范围内,池容产气率保持在0.6m3m-3d-1,地源热泵机组的COP维持在2.7左右[80]。温度对沼气池产气具有显著影响,利用太阳能等可再生能源对沼气池进行增温,提高沼气池产气率的同时,降低了系统的输入能耗。沼气池增温系统的目的为单方面提高沼气池的产气率,这和太阳能与沼气互补耦合供能系统实现太阳能供热与沼气供能同步优化目标不同。但沼气池散热特性以及池内盘管换热性能研究是此类系统研究的基础。


本文编号：2992451