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固体电蓄热及新能源消纳技术
  • 作者：葛维春 邢作霞 朱建新
  • 出版社：中国水利水电出版社
  • 出版日期：2018年12月
  • ISBN：978-7-5170-7262-1
  • 页数：222
优惠价: ¥ 33.60
定价: ¥ 56.00

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标签：新能源

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内容简介

本书为《新能源发电并网技术丛书》之一，共有7章，第1章分析了“三北地区”弃风限电状况和各类储能系统特点及固体电蓄热系统特点与应用情况；第2章介绍了电蓄热装置研制技术中的材料遴选和匹配设计方法；第3章介绍了固体电蓄热系统的热力计算与设计方法；第4章基于多物理场耦合原理，对电蓄热结构体耦合建模与分析方法进行了介绍；第5章介绍了系统运行控制策略；结合调度和弃风消纳技术，分别在第6章和第7章阐述了基于柔性负荷特征的新能源消纳技术和多域新能源调度监控技术。书中融合了理论研究和工程测试验证技术，阐述了全面的柔性负荷固体电制热储能设备的研发和新能源消纳动态调度技术，可指导实际工程应用设计和应用基础理论研究。

本书可作为从事相关专业的研究和工程技术人员参考使用，也可为新能源专业的教师和学生提供借鉴。

目录
  • 丛书编委会
  • 本书编委会
  • 序
  • 前言
  • 第1章　绪论
  • 1.1　清洁能源发展现状
  • 1.1.1　世界清洁能源总体消纳情况
  • 1.1.2　我国清洁能源总体消纳情况
  • 1.1.3　“三北”地区新能源消纳情况
  • 1.1.4　其他地区清洁能源消纳情况
  • 1.1.5　发展清洁能源供暖的必要性
  • 1.1.6　典型地区新能源消纳供暖情况
  • 1.2　典型储能技术
  • 1.2.1　典型储能技术的分类
  • 1.2.2　典型储能技术的发展与应用
  • 1.2.2.1　典型机械储能技术的发展与应用
  • 1.抽水蓄能技术的发展历程
  • 2.抽水蓄能技术的应用
  • 1.2.2.2　典型电化学储能技术的发展与应用
  • 1.电化学储能技术的发展历程
  • 2.电化学储能技术的应用
  • 1.2.2.3　典型电磁储能技术的发展与应用
  • 1.电磁储能技术的发展历程
  • 2.电磁储能的应用
  • 1.2.2.4　典型电蓄热储能技术的发展及其应用
  • 1.典型电蓄热技术国内外发展
  • 2.典型电蓄热锅炉的应用
  • 3.电蓄热储能技术的应用
  • 1.3　固体电蓄热技术
  • 1.3.1　固体电蓄热装置基本介绍
  • 1.3.1.1　固体电蓄热装置供热过程
  • 1.3.1.2　固体电蓄热装置分类
  • 1.3.1.3　固体电蓄热装置结构
  • 1.3.1.4　固体电蓄热装置技术特征
  • 1.3.1.5　蓄热材料
  • 1.3.2　固体电蓄热技术优势
  • 1.3.3　固体电蓄热参与新能源消纳
  • 1.3.4　固体电蓄热应用的经济性
  • 1.4　本章小结
  • 参考文献
  • 第2章　高温固体电蓄热系统的材料应用技术
  • 2.1　蓄热材料
  • 2.1.1　蓄热材料选择原则
  • 2.1.1.1　蓄热方式选择原则
  • 1.显热蓄热材料
  • 2.相变蓄热材料
  • 3.热化学蓄热材料
  • 2.1.1.2　热物性选择原则
  • 1.热力学条件
  • 2.动力学条件
  • 3.化学条件
  • 4.经济性条件
  • 2.1.2　蓄热材料的基本热物性指标
  • 2.1.3　低、中、高温蓄热材料
  • 2.1.3.1　低温蓄热材料
  • 2.1.3.2　中温蓄热材料
  • 2.1.3.3　高温蓄热材料
  • 2.1.4　蓄热材料的制备与应用
  • 2.1.4.1　氧化镁
  • 2.1.4.2　特制氧化镁
  • 1.特制氧化镁蓄热材料优势分析
  • 2.特制氧化镁高温蓄热机组研制关键技术
  • 3.特制氧化镁材料选材与制备方法
  • 2.2　电热材料
  • 2.2.1　电热转换方式
  • 1.电阻加热
  • 2.电弧加热
  • 3.感应加热
  • 4.介质加热
  • 2.2.2　常用的电热材料
  • 2.2.2.1　铁铬铝合金性能
  • 2.2.2.2　镍铬合金性能
  • 2.2.2.3　铁铬铝合金与镍铬合金性能对比
  • 1.电热材料的物理特性比较
  • 2.电热材料的力学性能
  • 3.电热材料的抗氧化性能
  • 2.2.3　表面负荷与寿命
  • 2.2.4　加热元件形状
  • 2.3　电热元件与蓄热材料传热适配性建模与分析
  • 2.3.1　电热元件的选择与计算
  • 2.3.1.1　电热元件的选择
  • 2.3.1.2　电热元件的选型与计算
  • 2.3.2　电热元件与蓄热材料传热适配性关系及算例分析
  • 2.3.2.1　传热适配性建模
  • 2.3.2.2　仿真分析
  • 1.蓄热效率验证
  • 2.温度控制验证
  • 2.4　本章小结
  • 参考文献
  • 第3章　固体电蓄热系统设计与计算
  • 3.1　固体电蓄热系统
  • 3.1.1　固体电蓄热系统结构及工作原理
  • 3.1.2　固体电蓄热系统设计
  • 1.材料选型
  • 2.支撑结构稳定性设计
  • 3.循环风道优化设计
  • 4.蓄热体结构优化设计
  • 5.保温性能设计
  • 3.2　固体电蓄热系统热力计算方法
  • 3.2.1　热力学基本理论
  • 3.2.1.1　基本传热方式
  • 1.热辐射
  • 2.热传导
  • 3.热对流
  • 3.2.1.2　热力学第一定律
  • 3.2.1.3　热焓传递
  • 3.2.1.4　牛顿冷却定律
  • 3.2.2　固体电蓄热系统热力计算原则与方法
  • 3.2.2.1　固体电蓄热系统设计参数选取与计算原则
  • 3.2.2.2　固体电蓄热系统热力计算流程与方法
  • 1.加热系统设计计算
  • 2.蓄热体设计计算
  • 3.换热系统选型计算
  • 4.循环风系统选型计算
  • 5.蓄热体保温材料选型计算
  • 3.2.3　实例分析
  • 3.3　固体电蓄热系统设备选型计算与经济性分析
  • 3.3.1　固体电蓄热系统设备选型
  • 3.3.1.1　供暖固体电蓄热装置设备选项
  • 1.室内温度计算
  • 2.供暖室外温度计算
  • 3.建筑物采暖季耗热量指标
  • 4.建筑物采暖季热指标
  • 5.采暖设计热负荷
  • 6.加热功率与蓄热量
  • 7.案例分析
  • 3.3.1.2　供热水（油）型及供蒸汽型设备选型
  • 1.供热水（油）设备选型
  • 2.供蒸汽型设备选型
  • 3.3.2　固体电蓄热系统经济性分析
  • 3.3.2.1　固体电蓄热系统运行费用计算
  • 1.采暖季总加热用电量
  • 2.采暖季总谷时用电量
  • 3.采暖季总平时用电量
  • 4.采暖季总峰时用电量
  • 5.采暖季总用电量
  • 6.采暖费用计算
  • 3.3.2.2　供暖费用计算分析
  • 1.不同取暖方式对比
  • 2.固体电蓄热装置运行方式
  • 3.案例分析
  • 3.4　固体电蓄热系统试验验证
  • 3.4.1　固体电蓄热系统试验方法
  • 3.4.1.1　固体电蓄热系统试验要求
  • 1.一般要求
  • 2.试验仪器及测点精度要求
  • 3.4.1.2　固体电蓄热系统试验项目
  • 3.4.1.3　固体电蓄热系统试验准备
  • 3.4.1.4　固体电蓄热系统预试验步骤
  • 3.4.1.5　第一次蓄放热试验步骤
  • 3.4.1.6　第二次蓄放热试验
  • 3.4.1.7　试验项目中数据计算方法
  • 1.平均电功率
  • 2.平均热功率
  • 3.平均热效率
  • 4.平均出口温度
  • 5.蓄热量
  • 6.释蓄热量比
  • 7.保温性能
  • 3.4.2　固体电蓄热系统试验结果
  • 3.4.2.1　炉温变化分析
  • 1.加热状态下炉温变化情况
  • 2.放热状态下炉温的变化情况
  • 3.4.2.2　水温变化分析
  • 1.加热状态下出水温度变化曲线分析
  • 2.放热状态下出水温度变化曲线分析
  • 3.5　本章小结
  • 参考文献
  • 第4章　固体电蓄热系统多物理场耦合建模与分析
  • 4.1　固体电蓄热系统计算流体力学仿真方法
  • 4.1.1　数学模型基本方程
  • 1.质量守恒方程（连续性方程）
  • 2.动量守恒方程（Navier-Stokes方程，N-S方程）
  • 3.能量守恒方程
  • 4.控制方程的微分通用形式
  • 4.1.2　计算流体力学常用的数值方法
  • 1.有限差分法
  • 2.有限元法
  • 3.有限容积法
  • 4.2　固体电蓄热系统多物理场耦合建模
  • 4.2.1　电磁场模型
  • 4.2.2　流固耦合传热模型
  • 4.2.2.1　流体区域控制方程
  • 1.湍流模型
  • 2.辐射模型
  • 4.2.2.2　固体区域控制方程
  • 4.2.2.3　流固耦合界面方程
  • 1.流固界面上的热量传递
  • 2.流固界面上的壁面函数
  • 4.2.3　热应力模型
  • 4.3　多物理场耦合仿真实例分析
  • 4.3.1　实例物理模型及边界条件
  • 1.蓄热体的网格模型
  • 2.数学模型
  • 3.边界条件及参数设置
  • 4.3.2　电磁场仿真结果与分析
  • 4.3.2.1　不同类型加热丝的建模
  • 1.建模
  • 2.材料选择
  • 3.边界条件及激励
  • 4.3.2.2　不同类型电热丝的建模结果
  • 4.3.2.3　小结
  • 4.3.3　流场与温度场仿真结果与分析
  • 4.3.3.1　蓄热过程
  • 4.3.3.2　放热过程
  • 4.3.4　热应力场数值模拟结果分析
  • 4.3.5　固体电蓄热装置结构优化
  • 4.3.5.1　蓄热体砖体排列形式优化
  • 4.3.5.2　蓄热体单双通道优化
  • 4.4　本章小结
  • 参考文献
  • 第5章　固体电蓄热系统运行控制策略
  • 5.1　单体固体电蓄热系统运行控制原理
  • 5.1.1　蓄热体控制原理
  • 5.1.2　储热系统控制系统构成
  • 1.控制系统组成
  • 2.系统控制功能描述
  • 5.1.3　设备控制逻辑
  • 1.蓄热控制系统流程
  • 2.变频风机控制系统流程
  • 3.云平台管理系统
  • 4.系统放热PID控制流程图
  • 5.系统主体结构运行流程图
  • 5.2　基于天气预报的蓄热量预测模型
  • 5.2.1　蓄热量预测模型建立技术路线
  • 5.2.2　蓄热量预测模型研究方案
  • 1.数据滤波方法
  • 2.缺失数据处理方法
  • 3.数据归一化处理
  • 4.关联性分析
  • 5.2.3　蓄热量预测模型
  • 5.2.4　蓄热负荷预测仿真实例分析
  • 5.3　基于天气预报的前馈加反馈的温度模糊控制策略
  • 5.3.1　基于天气预报的前馈加反馈的温度模糊控制系统结构
  • 5.3.2　固体蓄热系统机理模型
  • 5.3.3　基于最小二乘法的蓄热系统辨识
  • 5.3.4　前馈控制器设计
  • 5.3.5　分工况模糊PID供暖控制器设计
  • 1.模糊PID控制单元
  • 2.基本PID控制单元
  • 5.4　运行数据分析与控制策略验证
  • 5.4.1　运行数据提取
  • 5.4.1.1　大连某宾馆供暖系统基本情况
  • 5.4.1.2　供暖设备情况
  • 5.4.2　运行测试数据统计
  • 5.4.3　控制策略验证
  • 5.5　本章小结
  • 参考文献
  • 第6章　基于大容量固体电蓄热柔性负荷控制的新能源消纳技术
  • 6.1　固体电蓄热柔性负荷特性
  • 6.1.1　固体电蓄热负荷的电热特性
  • 6.1.1.1　用户侧固体电蓄热负荷特性
  • 6.1.1.2　厂站侧固体电蓄热负荷特性
  • 6.1.2　固体电蓄热负荷柔性控制特性
  • 6.1.2.1　电网负荷曲线主动式柔性分解
  • 1.可转移特征分量提取函数
  • 2.可平移特征分量提取函数
  • 3.待建模特征分量
  • 6.1.2.2　电网负荷曲线分解控制策略
  • 1.构建分控矩阵
  • 2.建立峰谷互动调整模型
  • 3.电网负荷曲线分解控制机制
  • 6.1.2.3　大容量固体电蓄热负荷对电网负荷曲线柔性修正
  • 6.2　固体电蓄热柔性负荷控制策略
  • 6.2.1　固体电蓄热负荷的控制策略
  • 6.2.1.1　就地控制策略
  • 1.正常投入区间
  • 2.蓄热系统投切限制区间及最小蓄热区间
  • 6.2.1.2　远方控制策略
  • 6.2.2　固体电蓄热负荷的电网调度模型
  • 6.2.2.1　目标函数
  • 6.2.2.2　约束条件
  • 1.电力平衡约束
  • 2.供热约束
  • 3.机组约束
  • 4.蓄热装置运行约束
  • 6.3　基于固体电蓄热负荷的新能源消纳模型
  • 6.3.1　电网功率平衡
  • 6.3.2　大容量固体电蓄热负荷的弃风接纳能力
  • 1.电网的备用关系
  • 2.消纳能力的本质因素
  • 3.弃风消纳能力指标
  • 6.3.3　源网荷接纳贡献能力评估
  • 6.4　含固体电蓄热负荷电网的新能源消纳模型验证
  • 6.4.1　风电消纳就地控制验证
  • 6.4.2　风电消纳远方控制验证
  • 6.4.3　风电消纳效益分析
  • 6.5　本章小结
  • 参考文献
  • 第7章　含固体电蓄热电网的调度技术与多域新能源消纳
  • 7.1　多区域电网的频率控制
  • 7.1.1　电力系统的功频静态特性
  • 7.1.2　不平衡功率与频率变化量之间的关系
  • 7.1.3　系统所带负荷程度与单位调节功率之间的关系
  • 7.2　含固体电蓄热与新能源发电的电网调度策略
  • 7.2.1　大容量电蓄热的电源负荷调度与控制序列
  • 1.水电
  • 2.火电
  • 3.电蓄热
  • 4.电池储能
  • 5.频率空间
  • 6.核电
  • 7.风电
  • 8.光伏发电
  • 7.2.2　三态电网新能源控制策略区域划分
  • 1.火电调节区
  • 2.电池放电区
  • 3.柔性负荷控制区
  • 4.电池充电区
  • 5.频率空间区
  • 6.弃新能源区域
  • 7.2.3　控制区域间的临界约束条件
  • 1.火电控制区与电池放电区临界条件
  • 2.电池放电区与柔性负荷区临界条件
  • 3.柔性负荷控制区与电池充电区临界条件
  • 4.电池充电区与频率空间区临界条件
  • 5.频率空间区与弃新能源区临界条件
  • 7.3　面向大容量固体电蓄热的多域新能源消纳系统
  • 7.3.1　数据采集处理
  • 7.3.2　系统接口
  • 1.用户接口
  • 2.软件接口
  • 3.通信接口
  • 7.4　新能源消纳全过程监控及验证平台
  • 7.5　本章小结
  • 参考文献
  • 附录
  • 附录A　各地区温度参数
  • 附录B　水及水蒸气焓值表
  • 附录C　设备选型表
  • 附录D　居民供暖面积测算
  • 附录E　换热风机参数型号
  • 附录F　常用保温材料热物理性能计算参数
  • 附录G　商品电热合金线材计算用数据表

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