《可再生能源应用(doc)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《可再生能源应用(doc)（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、硕士研究生硕士研究生 非笔试课程考核报告非笔试课程考核报告 2015 至至 2016 学年学年 第第 2 学期学期 考核课程：考核课程： 可再生能源利用技术可再生能源利用技术 提交日期：提交日期： 2016 年年 3 月月 7 日日 报告题目：报告题目： 浅析可利用资源浅析可利用资源 姓姓 名名 齐春玲齐春玲 学学 号号 2015030106 年年 级级 热能热能 15 级研究生级研究生 专专 业业 供热供燃气通风及空调工程供热供燃气通风及空调工程 所在学院所在学院 热能工程学院热能工程学院 山东建筑大学研究生处制山东建筑大学研究生处制 考核成绩考核成绩 考核人考核人 第 1 页 共7 页 浅
2、析可利用资源 齐春玲 （山东建筑大学热能工程学院,供热供燃气、通风及空调工程,2015030106） 摘要：加快开发可利用资源对于我国构建可持续发展能源战略具有重要的意义。促进可再生 能源发展对改善生态环境、减少温室气体排放、调整能源结构、缩小城乡贫富差距、推进我国 能源独立具有非常重要的意义。文章基于近年来国内外太阳能、风能、生物质能等能源的利用 情况，围绕如何促进可再生能源的发展、提高可再生能源的利用率等问题，阐述了几种可利用 资源的储备和现已利用情况，论述了我国发展可再生资源面临的问题和障碍，提出了加快发展 可再生能源的建议。 关键词：可再生能源；风能；太阳能-地源热泵；生物质能；建议
3、Analysising of Available resources QI Chunling (Thermal Engineering College in Shan Dong Jian Zhu University, Heating, Gas Supply, Ventilating and Air Conditioning Engineering 2015030106) ABSTRACT : To speed up the development of resources available for building sustainable energy strategy in our co
4、untry has the vital significance . It has promising implications for improving the ecological environment, reducing emissions of greenhouse gas , adjusting the energy structure, narrowing the gap between urban and rural area and promoting energy independence in our country to promote renewable energ
5、y development.The article is based on the present situation of solar energy, wind energy, biomass energy and other renewable energy utilization, both national and international，centreing on how to promote the development of renewable energy and improve the utilization of renewable energy , Expoundin
6、g several kinds of available resources reserves and situation of using . This paper discusses problem and obstacle of renewable resources in China and puts forward some suggestions to speed up the development of renewable energy. Key Words : Renewable energy sources ; Wind power ; Solar energy - gro
7、und source heat pump ; Biomass energy ; Advice 0 引言 能源、环境及可持续发展作为全球关注的焦点，一直困扰着世界各国，是各国在发展经济 的同时急需共同来解决的全球性问题l3 。能源与环境问题作为当前人类面 I 临的最大挑战， 直接导致了可持续发展思想的提出，且成为 21 世纪人类社会发展的共识和指导人们生产与生 活的重要理论。然而，能源消费所造成的能源短缺与环境问题是制约可持续发展的关键性因素， 要实现社会的可持续发展就必须首先解决作为社会发展最重要动力能源的可持续性开发与 利用问题。能源作为现代社会发展最重要的物质基础，与国民经济发展有着密切的
8、关系。随着 世界经济的快速发展和技术进步以及人口的迅速增长，整个世界对能源的需求量越来越大(见 图 11、 1-2)。 第 2 页 共7 页 全球能源发展面临的三大突出问题包括生态环境、气候变化、能源安全，可再生能源的大力 发展已变成解决这些问题的必然选择。目前，全世界绝大多数国家都将发展可再生能源作为重 要的国家战略，已有 100 多个国家和地区制定了可再生能源的发展战略。可以预见，未来 20 年可再生能源将成为快速发展的重要时期。 与非可再生能源相比，可再生能源的特点是可利用的实际总量是无可限量的，且是循环再生 的；其次，在能源需求供应过程中能源的实际利用最大限度取决于能源的工艺提取水平，
9、例如， 风能的利用取决于当地的平均风速以及把它转换成电能的风力发电设备的技术水平。 1 风能的应用 风能是由于太阳辐射造成地球各部分受热不均匀，引起各地温差和气压不同，导致空气运动 而产生的能量。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风 面积可获得的风的功率,与风速的三次方和空气密度成正比关系。风力发电的不稳定性是风能 利用遇到的最大问题，为解决这个问题可采用的方式：（1）与电网相连；（2）采用大型蓄电 池；（3）采用“风力-光伏”互补系统；（4）采用“风力-柴油机”互补系统。1 风力发电系统通常安装在远离城市的郊区，以及沿海地区。高层建筑具有风力资源优势，在 适宜
10、的条件下，安装风力发电系统具有投资成本低、传输距离短、工作效率高等优点。风能资 源受地形的影响较大,世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带,中国的东南沿海、内 蒙古、新疆和甘肃一带风能资源很丰富。中国东南沿海及附近岛屿的风能密度可达 300W/m2 以 上,320m/s 风速年累计超过 6000 小时。内陆风能资源最好的区域是沿内蒙古至新疆一带,风 能密度也在 200300W/m2 ,320m/s 风速年累计 50006000 小时。根据国家气象局估计,全 国风力资源的总储量为每年 16 亿 kW,近期可开发的约为 1.6 亿 kW。2 风力发电机的年发电量公式： Ew=w *Pv*Tv
11、 式中：Ew风力发电机的年发电量，kWh； w 风机发电效率； v 风力发电机的有效风速，即位于风力发电机切入速度和风力发电机切出速度之间 的风速，m/s； Pv在有效风速 v 下，风力发电机的平均输出功率，kW Tv场地有效风速 v 的年累计小时数，h。 风力发电密度的计算公式： Rw=Ew/A 第 3 页 共7 页 式中： Rw风力发电密度, kWh/ m2； Ew风力年发电量，kWh； A 建筑用地面积，m2； 2 太阳能一地源热泵 21 太阳能一地源热泵系统的工作原理 太阳能一地源热泵是利用太阳能与土壤热能作为热泵热源的复合热泵系统，属于太阳能与 地热能综合利用的一种形式。由于太阳能与
12、土壤热源具有很好的互补与匹配性，因此太阳能一 地源热泵具有单一太阳能与地源热泵无可比拟的优点。根据其本身的特点、功能及其运行模式， 提出如图 21 所示的系统结构原理图，该系统包括四大部分：太阳能集热系统、地下埋管换 热系统、热泵工质循环系统及室内空调末端管路系统。与常规热泵不同，该热泵系统的低位熟 源由太阳能集热系统和地下埋管换热系统共同或交替来提供。根据日照条件和熟负荷变化情况， 系统可采用不同运行流程，从而可实现多种运行工况，如太阳能直接供暖、太阳能热泵供暖、 地源热泵供暖(冬季)或空调(夏季)、太阳能一地源热泵联合(串联或并联)供暖、太阳能一地源 热泵昼夜交替供暖及太阳能集热器集热土壤
13、埋管或水箱蓄热等，每一流程中太阳能集热器和土 壤热交换器运行工况分配与组合不同，流程的切换可通过阀门的开与关来实现，见图 2-l。 以太阳能集热器与 U 型埋管联合作为热泵热源的太阳能一地源热泵联合供暖运行工况为例， 其工作原理为：冬季日间热泵蒸发器同时从集热器与地下埋管中吸收低位热能，经提升后从冷 凝器侧输出高品位的热能，以给建筑供暖与提供生活用热水；夜间，则主要利用埋管从土壤中 取热作为热泵热源，在负荷较大时，亦可将蓄热水箱中蓄存的日间富余太阳能加入，以进一步 提高热泵进口温度。夏季，系统采用地源热泵制冷运行工况，而太阳能系统主要用于提供生活 用热水。 第 4 页 共7 页 22 太阳能一
14、地源热泵系统的热力学分析 以图 22 给出的太阳能一地源复合热泵系统的供热系统原理流程图为例，对系统进行热力 学分析。假设整个系统处于稳定状态，集热器、换热器中工质的进出口温度呈线性分布，忽略 流体沿程输送中的能量损失，则可根据热力学第一和第二定律，列出图 2-2 中所示太阳能一 地熟复合源热泵系统中各部件及系统的能量与烟平衡方程，可对系统实际运行时的能量与烟传 递进行分析，从而可确定出最薄弱的环节，以找出改善方案。 太阳能一地源热泵系统的运行模式是指其在供暖运行期间热泵熟源的各种不同选取和连结方式 以及每一热源运行时间的分配比例，最基本的包括两种：其一是太阳能(热源)热泵和土壤(熟 源)热泵
15、昼夜交替供暖运行的交替运行模式，主要体现在太阳能热泵与土壤源热泵昼夜间的相 互切换上。其二是同时采用太阳能和土壤热作为热泵热源的联合运行模式，集热器根据日照条 件由控制器来实现自动开停，而土壤埋地盘管在供暖期间始终投入运行。此外，如上所述，根 据其功能的不同，系统还有太阳能热泵、地源热泵、利用地下 u 型埋管进行太阳能跨季节土壤 蓄热、太阳能一蓄热水箱蓄热、太阳能直接供暖与供生活热水等运行模式。由于本论文主要的 研究内容是太阳能一地源热泵复合系统的联合及交替供暖运行特性，因此这里主要讨论联合与 交替运行模式的定义及相应载热流体的运行流程，其他运行模式见其功能分析部分。 23 太阳能热泵供暖 太
16、阳能热泵系统供暖运行方式能充分利用太阳能，它包括太阳能集热器+热泵与蓄热水箱+ 热泵两种运行流程。运行时所应满足的条件是：热泵机组的供热量必须大于或等于建筑物的需 热率。 (1)当太阳辐射强度较大，如晴天天气的中午，采用太阳能集热器收集到的热量作为热泵 的低位熟源能够满足建筑物的瞬时热负荷时，采用太阳能+热泵运行流程。 (2)当太阳辐射强度比较弱，如短时间的阴雨天气及早上与傍晚，太阳能集热器的有效集 热量为零甚至为负值，但用蓄热水箱中所储存的太阳辐射热量作为热泵低位热源能够满足建筑 物的热需求时。可采用蓄热水箱+热泵的运行流程。 当单独太阳能热泵所提供的热量不足以满足建筑物的热需求时，可以考虑启动土壤埋地盘 第 5 页 共7 页 管来进行联合运行，具体有以下两种运行流程： (1)当太阳辐射有一定的强度，集热器的有效集热量大于零，但作为热泵的低位热源所得的 制热量满足不了建筑物的热需要时，采用太阳能集热器与土壤埋地盘管联
