论文总字数：17940字

摘 要

英文摘要 II

第一章 绪论 1

1.1电力储能技术的发展背景 1

1.2储能方式 1

1.3液氧液氢直燃动力循环系统 5

第二章 数据计算 6

2.1计算说明 6

2.2 热力计算 8

2.3液氧气化过程中可用火用分析 12

第三章 冷量利用方式探讨 15

3.1 蓄冷装置 15

3.2用于发电 15

3.3利用冷能进行海水淡化 16

3.4梯级利用 18

第四章 总结 19

参考文献 19

液氧直燃动力循环中的冷能利用

摘 要

近年来, 随着化石燃料的日益枯竭，可再生能源的发现和贮存问题得到越来越多的关注。其中风力发电、潮汐发电等较为广泛使用的可再生能源也面临储能问题，电网谷电时段的弃风发电问题受到人们的广泛关注，电网对储能技术发展的需求日益迫切。本课题以规模储能和敏捷发电为特征的新型动力循环为研究对象，利用错峰储能制取低温的液氧液氢，对液氧的可用冷量火用进行分析，对液氧液氢直燃动力循环系统进行热力分析及设计冷能利用方式。

关键词：储能技术 热力分析 冷能利用 火用分析

Cold energy utilization in liquid oxygen direct combustion power cycle

Abstract

In recent years, with the depletion of fossil fuels, more and more attentions have been paid to the discovery and storage of renewable energy sources. The wind power, tidal power and other more extensive use of renewable energy is also facing the problem of energy storage, abandoned wind power grid electricity valley have attracted extensive attention, the grid energy storage technology development has become increasingly urgent. A new power cycle characterized this subject to scale storage and agile power as the research object, can use the peak obtained low temperature liquid oxygen / liquid hydrogen storage, available cold exergy of liquid oxygen analysis, thermal analysis and design of cold energy use of liquid oxygen / liquid hydrogen power cycle system of direct combustion.

Keywords: energy storage technology, thermal analysis, cold energy utilization, exergy analysis

第一章 绪论

1.1电力储能技术的发展背景

随着不可再生的化石燃料的过度开发，寻找新型可替代清洁能源成为 21 世纪的重要课题。在现代社会贸易经济迅速发展的同时，人们对能源的渴求也越来越迫切；从另一个方面来说，人们的环境保护意识也越来越强，各大环境机构也对排放等提出了越来越严格的要求。不可否认，在节能减排和环境资源保护方面都做了很多努力，在传统意义电厂上我们做了很多技术上的革命和创新，并且关闭了一部分火电发电厂。虽然在这整个阶段内，我国的能源GDP和CO₂排放大幅度下降，但是就世界整体而言，我国的CO₂的排放量仍旧十分严重。因此，节能减排是21世纪人类面临的一大课题。

节约和利用现有的有限能源，储能技术尤为关键。近年来风电、太阳能发电等新能源技术的迅速发展带动了储能技术的研究，智能电网的建设对于电能质量和供电稳定性的更高要求也依托于储能技术的发展实现。大规模储存电能的优点在于: 首先可以解决电力生产以及使用的错峰问题，其次储能技术可以提高电力系统供电的可靠性。在系统因故障问题停电时，储能装置可以起到暂时供电的作用，也就是起到大型的 UPS (不间断电源)的作用，避免突然停电带来的损失。

长期以来，电能的储存一般采用小规模蓄电池储能和抽水储能，直到近二三十年，科研成果有了超导储能和飞轮储能等技术。大多储能设备装置都还处在研究阶段，许多技术难点都还没有得到解决。就现阶段来说，新兴的储能技术正在研发之中，现有的储能手段正有待进一步的探索，下面将对各种储能方式及其发展作概括介绍。

1.2储能方式

由于电池的储能技术路线和作用原理各不相同，所以电池储能介质的类型有很多种。根据作用原理和储能技术路线的不同可以把各个类型的储能技术分为抽水蓄能、压缩空气储能、各种电池储能、转动储能、超级电容器储能等方式。不同电池储能介质的能量、存储寿命、能源效率、生产成本、技术成熟度、安全性、可靠性和应用领域存在差异。抽水蓄能技术和铅酸电池储能技术已经有一百多年的发展历史，是技术发展最完全的电池储能技术，应用广泛；压缩空气储能、镍镉/氢电池、钠硫电池、锂离子电池、液流电池、转动储能和超级电容器储能技术的兴起时间比较靠后，发展不成熟，在技术方面存在一些不足之处，并且在实际应用方面也不是特别多，需要作进一步的研究。不同的电池储能技术所能储存的能量密度和功率密度也不相同，钠硫电池存储的能量密度是最大的可以达到200 W·h/kg，抽水蓄能、超导磁储能、超级电容器和转动储能技术储存的能量密度是最小的，其能量密度大都低于30 W·h/kg。虽然超导磁储能、超级电容器储能和转动储能技术的能量密度小但是他们的功率密度不是最小的，他们的功率密度很大。大功率密度可以实现大功率放电，并且响应时间也很快，对于电压暂降和瞬时停电等问题也可以轻松解决，在实际应用中可以避免电力系统低频振荡现象的发生，确保输电质量。不同电池储能技术的循环寿命也是不一样的，电磁储能技术是循环寿命最长的电池储能技术，其循环次数可以达数万次。电极材料的性能和失效机理对循环寿命的影响非常大，例如钠硫电池的循环次数可达到 4500次，而铅酸电池、锂离子电池得循环次数远远小于钠硫电池的循环次数。 一些机械储能技术的寿命受机械部件寿命的影响，如抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能技术，这几类技术的寿命都是根据部件的寿命而定的，部件使用寿命长，这类储能技术的使用寿命就长。

抽水储能电站又称蓄能式水电站，利用当电力负荷处于低谷时把水抽到上水库，当电力负荷处于高峰时把水放到下水库，从而进行发电。蓄能式水电站是一个冗余的电网，可以把低电网负荷时的多余电能转变为高电网负荷时的电能，并且还可以进行频率调制、相位调制，调节波长和电力系统电压的稳定性，提高火电厂和核电厂系统的效率。我国不是最先建立蓄能式水电站的国家，在我国建设蓄能式水电站的过程中不断借鉴其余国家的经验教训，使我国的蓄能式水电站技术遥遥领先于世界其他国家。抽水储能电站由两个高低不同并且装有能双向运转的电动水泵机的水库构成。当电力负荷处于低谷时底水库的水通过管道在电动机的作用下借助水泵被抽到高水库，当电力负荷处于高峰时，水泵和电动机转变为水轮机和发电机，产生电能供用户使用，可以解决错峰问题。这种发电方式技术水平完善，存储量大，只受水库库存的影响。但是其建造位置比较难选取，适合建造的厂址都在偏远地区，在输电过程中损耗严重，除此之外在抽水和发电的过程中能量损失严重，能量利用率低。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：17940字