太阳能与生物质能热化学互补高效利用系统集成与方法
发布时间：2022-12-11 16:22
太阳能和生物质能以巨大资源量和开发利用清洁性的特点,成为应对当前能源短缺、环境污染和温室效应等难题的有效途径之一。但太阳能和生物质能等可再生能源的能流密度低、分布不均和间歇性等固有特性也严重制约其高效和规模化推广应用,为此研发高效的可再生能源利用技术成为二十一世纪能源科学研究重要研究领域。本学位论文依托国家自然科学基金重点项目等国家重要科研项目,探索太阳能和生物质能等可再生能源的高效综合利用方法。针对太阳能驱动生物质的热化学互补利用方式,开展互补利用能量转化机理、关键过程及系统集成等基础理论和实验研究。基于能的品位概念,研究了太阳能与生物质热化学互补利用的能量品位匹配和能量转换规律。为实现太阳能与生物质两种可再生能源的优势互补和综合梯级利用,提出基于太阳能驱动生物质气化的热化学互补利用方法,完成了太阳能的能量形式由热能到燃料化学能的转化,同时也实现了生物质燃料化学能的间接释放及梯级利用。在这一过程中,生物质燃料化学能品位的降低过程能作为“驱动力”用以提升太阳能的能量品位。上述的研究成果将为探寻太阳能与生物质能高效互补利用新方法提供理论依据。依据“品位对口,梯级利用”的系统集成思路,开展...
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 太阳能光热和生物质利用技术研究进展
1.2.1 太阳能光热利用及太阳能热发电技术现状
1.2.2 生物质利用技术现状
1.3 太阳能热互补及太阳能热化学利用技术研究进展
1.3.1 太阳能热互补发电技术
1.3.2 太阳能高温热化学分解水/CO_2、重整甲烷制氢技术
1.3.3 碳氢固体燃料太阳能气化技术
1.4 本文主要研究内容和拟解决的关键问题
第二章 太阳能-生物质能热化学互补利用及能量转换机理
2.1 概述
2.2 太阳能-生物质气化热力学特性分析
2.2.1 生物质试样基础物性测定及分析
2.2.2 平衡态太阳能-生物质气化反应热力学性能
2.3 热化学互补利用过程能量释放及品位提升机理
2.4 基于太阳能-生物质气化的可再生能源互补原则及思路
2.4.1 太阳能-生物质热化学互补利用原则
2.4.2 构建基于太阳能-生物质气化的氢能产储输用一体化利用体系
2.5 本章小结
第三章 基于太阳能-生物质气化的化工多联产系统研究
3.1 概述
3.2 基于太阳能-生物质气化的化工多联产系统集成与方法
3.2.1 多联产系统集成思路
3.2.2 多联产系统流程描述
3.3 太阳能-生物质气化反应动力学实验研究
3.3.1 生物质气化反应动力学机理实验
3.3.2 反应动力学分析方法
3.3.3 反应动力学计算结果与分析
3.4 太阳能-生物质气化多联产系统热力特性规律
3.4.1 参比系统及热力学性能评价准则
3.4.2 多联产系统热力学性能分析
3.4.3 多联产系统关键运行参数影响分析
3.5 太阳能-生物质气化多联产系统初步经济性能分析
第四章 太阳能-生物质气化互补型联合循环发电系统变工况性能研究
4.1 概述
4.2 高温热化学和热集成互补型太阳能热发电系统性能对比研究
4.2.1 互补型发电系统集成思路及系统描述
4.2.2 系统设计参数及性能评价准则
4.2.3 设计点的互补型发电系统热力学性能分析
4.2.4 互补型发电系统全工况性能特性分析
4.3 基于两级气化的太阳能-生物质互补型联合循环发电系统
4.3.1 系统描述
4.3.2 生物质基础物性及热解反应动力学分析
4.3.3 驱动生物质两级气化的太阳热能品位提升机理
4.3.4 互补型发电系统全工况热力学性能分析
4.4 本章小结
第五章 中低温太阳能热化学制氢及发电技术实验研究
5.1 概述
5.2 中低温太阳能热化学裂解甲醇实验机理
5.2.1 中低温太阳能热化学裂解甲醇制氢实验原理
5.2.2 中低温太阳热能品位提升机理
5.3 研制20 kW中低温太阳能热化学实验平台
5.3.1 实验平台系统流程
5.3.2 抛物槽式太阳能聚光集热及燃料转换装置
5.3.3 内燃发电机组单元
5.3.4 原料预处理及气体冷凝分离装置
5.3.5 系统管网及热工控制系统
5.4 实验研究内容及结果分析
5.4.1 中低温太阳能热化学制氢及发电性能
5.4.2 实验平台运行特性及分析
5.4.3 实验总结及实验平台改进方案
5.5 本章小结
第六章 结论
6.1 主要研究成果
6.2 主要创新点
主要符号表
参考文献
攻读博士学位期间发表论文与申请专利目录
博士学位论文科研项目背景
攻读博士学位期间获奖情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]2015年国内外油气行业发展概述及2016年展望[J]. 钱兴坤,姜学峰. 国际石油经济. 2016(01)
[2]太阳能驱动的生物质气化发电系统研究[J]. 白章,刘启斌,李洪强,金红光. 工程热物理学报. 2015(12)
[3]基于生物质–太阳能气化的多联产系统模拟及分析[J]. 白章,刘启斌,李洪强,金红光. 中国电机工程学报. 2015(01)
[4]太阳能互补的联合循环（ISCC）发电系统[J]. 林汝谋,韩巍,金红光,赵雅文. 燃气轮机技术. 2013(02)
[5]Fundamental study of novel mid-and low-temperature solar thermochemical energy conversion[J]. JIN HongGuang,HONG Hui,SUI Jun ＆ LIU QiBin Institute of Thermophysics Engineering,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China. Science in China（Series E:Technological Sciences）. 2009(05)
[6]生物质能源转化技术与应用（Ⅰ）[J]. 蒋剑春. 生物质化学工程. 2007(03)
[7]发展我国生物柴油产业的探讨[J]. 闵恩泽,唐忠,杜泽学,吴巍. 中国工程科学. 2005(04)
博士论文
[1]光煤互补发电系统全工况集成机理[D]. 彭烁.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2015
[2]生物质与天然气基及其互补的多联产系统集成开拓研究[D]. 李洪强.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2009
[3]多能源互补的多功能能源系统及其集成机理[D]. 韩巍.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2006
硕士论文
[1]生物质催化热解及半焦气化特性实验研究[D]. 杜莹.华中科技大学 2012
本文编号：3719106
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 太阳能光热和生物质利用技术研究进展
1.2.1 太阳能光热利用及太阳能热发电技术现状
1.2.2 生物质利用技术现状
1.3 太阳能热互补及太阳能热化学利用技术研究进展
1.3.1 太阳能热互补发电技术
1.3.2 太阳能高温热化学分解水/CO_2、重整甲烷制氢技术
1.3.3 碳氢固体燃料太阳能气化技术
1.4 本文主要研究内容和拟解决的关键问题
第二章 太阳能-生物质能热化学互补利用及能量转换机理
2.1 概述
2.2 太阳能-生物质气化热力学特性分析
2.2.1 生物质试样基础物性测定及分析
2.2.2 平衡态太阳能-生物质气化反应热力学性能
2.3 热化学互补利用过程能量释放及品位提升机理
2.4 基于太阳能-生物质气化的可再生能源互补原则及思路
2.4.1 太阳能-生物质热化学互补利用原则
2.4.2 构建基于太阳能-生物质气化的氢能产储输用一体化利用体系
2.5 本章小结
第三章 基于太阳能-生物质气化的化工多联产系统研究
3.1 概述
3.2 基于太阳能-生物质气化的化工多联产系统集成与方法
3.2.1 多联产系统集成思路
3.2.2 多联产系统流程描述
3.3 太阳能-生物质气化反应动力学实验研究
3.3.1 生物质气化反应动力学机理实验
3.3.2 反应动力学分析方法
3.3.3 反应动力学计算结果与分析
3.4 太阳能-生物质气化多联产系统热力特性规律
3.4.1 参比系统及热力学性能评价准则
3.4.2 多联产系统热力学性能分析
3.4.3 多联产系统关键运行参数影响分析
3.5 太阳能-生物质气化多联产系统初步经济性能分析
第四章 太阳能-生物质气化互补型联合循环发电系统变工况性能研究
4.1 概述
4.2 高温热化学和热集成互补型太阳能热发电系统性能对比研究
4.2.1 互补型发电系统集成思路及系统描述
4.2.2 系统设计参数及性能评价准则
4.2.3 设计点的互补型发电系统热力学性能分析
4.2.4 互补型发电系统全工况性能特性分析
4.3 基于两级气化的太阳能-生物质互补型联合循环发电系统
4.3.1 系统描述
4.3.2 生物质基础物性及热解反应动力学分析
4.3.3 驱动生物质两级气化的太阳热能品位提升机理
4.3.4 互补型发电系统全工况热力学性能分析
4.4 本章小结
第五章 中低温太阳能热化学制氢及发电技术实验研究
5.1 概述
5.2 中低温太阳能热化学裂解甲醇实验机理
5.2.1 中低温太阳能热化学裂解甲醇制氢实验原理
5.2.2 中低温太阳热能品位提升机理
5.3 研制20 kW中低温太阳能热化学实验平台
5.3.1 实验平台系统流程
5.3.2 抛物槽式太阳能聚光集热及燃料转换装置
5.3.3 内燃发电机组单元
5.3.4 原料预处理及气体冷凝分离装置
5.3.5 系统管网及热工控制系统
5.4 实验研究内容及结果分析
5.4.1 中低温太阳能热化学制氢及发电性能
5.4.2 实验平台运行特性及分析
5.4.3 实验总结及实验平台改进方案
5.5 本章小结
第六章 结论
6.1 主要研究成果
6.2 主要创新点
主要符号表
参考文献
攻读博士学位期间发表论文与申请专利目录
博士学位论文科研项目背景
攻读博士学位期间获奖情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]2015年国内外油气行业发展概述及2016年展望[J]. 钱兴坤,姜学峰. 国际石油经济. 2016(01)
[2]太阳能驱动的生物质气化发电系统研究[J]. 白章,刘启斌,李洪强,金红光. 工程热物理学报. 2015(12)
[3]基于生物质–太阳能气化的多联产系统模拟及分析[J]. 白章,刘启斌,李洪强,金红光. 中国电机工程学报. 2015(01)
[4]太阳能互补的联合循环（ISCC）发电系统[J]. 林汝谋,韩巍,金红光,赵雅文. 燃气轮机技术. 2013(02)
[5]Fundamental study of novel mid-and low-temperature solar thermochemical energy conversion[J]. JIN HongGuang,HONG Hui,SUI Jun ＆ LIU QiBin Institute of Thermophysics Engineering,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China. Science in China（Series E:Technological Sciences）. 2009(05)
[6]生物质能源转化技术与应用（Ⅰ）[J]. 蒋剑春. 生物质化学工程. 2007(03)
[7]发展我国生物柴油产业的探讨[J]. 闵恩泽,唐忠,杜泽学,吴巍. 中国工程科学. 2005(04)
博士论文
[1]光煤互补发电系统全工况集成机理[D]. 彭烁.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2015
[2]生物质与天然气基及其互补的多联产系统集成开拓研究[D]. 李洪强.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2009
[3]多能源互补的多功能能源系统及其集成机理[D]. 韩巍.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2006
硕士论文
[1]生物质催化热解及半焦气化特性实验研究[D]. 杜莹.华中科技大学 2012
本文编号：3719106
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3719106.html
