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文档简介

新能源及多能互补互补技术可再生能源技术开发先进电力电子及储能技术开发团队开发出具有全部自主知识产权的高效功能性热导材料—微热管阵列,高效太阳能集热器,高效太阳能光伏热电联产组件及太阳能空气集热器等技术产品,处于国际领先水平。团队开发出了高效相变蓄热技术、新型锂电池热管理技术及其动力电池包等先进储能技术;开发出智能化的多能互补系统。一、新能源发电及储能技术光伏热电联产样机太阳能热水器样机电蓄热样机烟气余热利用热交换器样机冰蓄冷水箱样机空气相变潜热蓄热装置样机水相变潜热蓄热装置样机真空管型太阳能空气集热器样机相关样机试制新型平板热管(微热管阵列)

B纵向剖面图

A照片

高热流密度特点高可靠性高承压能力高传输能力均温性平面、超薄--微热管阵列技术关键技术1:高效太阳能利用技术图片1.微热管阵列光伏电池散热组件构造图片2.微热管阵列光伏电池

散热组件实物照片将电池的温度控制在45℃以内;年发电平均效率相对提高10%-30%左右;防止电池过热、热斑,延长电池板的寿命;实现50-60%左右的电池板废热利用。开发出世界上唯一能商业化的、高可靠、长寿命光伏散热组件及热电联产组件。研发不同类型的光伏热电联产组件及热电联供系统--光伏热电联产联供技术关键技术1:高效太阳能利用技术蓄能技术是分布式可再生能源系统中重要的调节器,无论是对电力微网还是主干网都有很大的影响。也是提高能源利用效率和保护环境的重要途径之一。蓄热/冷比较蓄电,具有成本低、效率高及规模化的优势。对于有直接热需求的用户,蓄热/冷在供能、用能系统中不可或缺。主要应用于太阳能热量储存、电力“削峰填谷”、弃风电、工业废热和余热的回收利用等领域。关键技术2:相变储能(热/冷)技术蓄热器用热导材料-平板微热管的研发;新型相变蓄热换热器的传热特性、换热介质、换热结构,系统阻力、制作工艺等方面的研究;高效相变蓄热材料的开发。固-液相变储能具有蓄能密度大、温度变化小、安全可靠、容易控制等优点,是目前的主要研究方向。但相变蓄热材料的导热系数都低,严重影响其蓄放热特性,也是制约相变蓄热技术产业化应用的主要障碍。目前主要通过盘管骨架或者微封装的方式增加传热面来减少热阻,但成本与可靠性又会成为另一个产业化障碍。本项目基于具有自主知识产权的高效热导材料,改变传统蓄热器的设计理念,开发出一种新型的平板微热管相变蓄能技术。关键技术2:相变储能(热/冷)技术储能设备微热管平板翅片多孔扁管取热流体蓄热流体--电直接加热或水介质蓄放热系统关键技术2:相变储能(热/冷)技术国际上唯一的空气介质蓄放热系统太阳能、工业尾气余热回收等用于建筑采暖、工业预热等太阳能空气集热工业窑炉废热--空气介质蓄放热系统关键技术2:相变储能(热/冷)技术我国弃风电量现状国家能源局近日公布2016年风电并网运行情况:全年弃风电量497亿千瓦时全国弃风较为严重的地区是甘肃(弃风率43%、弃风电量104亿千瓦时)、新疆(弃风率38%、弃风电量137亿千瓦时)、吉林(弃风率30%、弃风电量29亿千瓦时)内蒙古(弃风率21%、弃风电量124亿千瓦时)。495mm(L)X250mm(W)X640mm(H)--风电蓄热式采暖关键技术2:相变储能(热/冷)技术环境效益分析截止至2012年底,北京市非集中供暖面积为144km2,若以电采暖为采暖方式,则需2.173×1010kWh电量而2016年弃风电量4.97×1011

>2.173×1010kWh,若以弃风为主要电能来源,则对于北京而言,每年供暖季可节约的电能换算为标准煤耗量为1.699×1010kgce--风电蓄热式采暖关键技术2:相变储能(热/冷)技术环境效益分析1t标准煤完全燃烧,其排放量为CO22,620kg,SO28.5kg,andNOx7.4kg。则若采用风电蓄热式供暖,每年供暖季可减少排放量。污染气体CO2(kg)SO2(kg)NOx(kg)减排量4.45×10101.44×1071.26×107--风电蓄热式采暖关键技术2:相变储能(热/冷)技术--空-液换热系统基于复合结构平板微热管阵列的高热流密度器件针对IT设备的数据中心高发热量和高能耗的问题,设计了基于复合结构平板微热管阵列的高热流密度器件热流调控系统和空-液换热系统。独特的复合毛细结构微热管阵列节约电力结构紧凑关键技术3:热流调控与散热关键技术分体式热管换热器散热系统室内换热系统、室外换热系统、液体循环系统组成换热系统不与室外空气接触,满足IDC机房湿度、清洁度要求系统结构简单根据现场情况灵活布置使用室外自然冷源室内侧不同形式的微热管阵列换热器图室外侧不同形式的换热器图--数据中心分体式换热系统关键技术3:热流调控与散热关键技术谷电水源热泵+地源+太阳能热电联供+储热/冷谷电水源热泵+空气能+太阳能热电联供+储热/冷最大限度的高效利用太阳能、空气能;利用梯级接力模式对热能分阶段提升,保证热机/冷机的最优效能工作条件;由主动式智慧分层水箱实现热/冷能量的品级的优质利用;实现能源系统的最优化低碳、节能与节钱(低于煤炭的运行价格)。--多能互补系统及其智能化关键技术4:多能互补系统关键技术新型太阳能-空气复合热源热泵(双热源复合蒸发器)热水系统双蒸发器双热源太阳能热泵复合供能系统可部分解决三北(西北、华北、东北)地区的集中建筑采暖及生活热水。--太阳能-热泵复合供能技术体系关键技术4:多能互补系统关键技术--光伏光热-空气双热源复合热泵系统

将太阳能与空气源热泵进行有效结合,有效化霜及预防空气源热泵系统的制热热泵蒸发器结霜避免了能源的浪费,提高了制热热泵蒸发器的蒸发温度,从而实现太阳能的充分利用,极大地提高了空气源热泵的效率。复合换热蒸发器关键技术4:多能互补系统关键技术--新型高效蓄能装置装置特点蓄热蓄冷微通道换热静态蓄冰内部融冰结构紧凑安全可靠热阻小效率高释冷速率稳定初投资小装置优势关键技术4:多能互补系统关键技术关键技术4:多能互补系统关键技术系统优势“移峰填谷”低温送风双工况机组新型高效蓄能装置夏季运行模式夜间蓄冰融冰供冷机组供冷联合供冷--新型空气源蓄能式供能系统(夏季工况)--新型空气源蓄能式供能系统(冬季工况)冬季运行原理图基本组成部分:供能端系统、低温水源热泵机组、用户末端和控制系统。运行模式关键技术4:多能互补系统关键技术--新型空气源蓄能式供能系统(冬季工况)蓄能水箱提供低温热源供能机组COP:2.80;系统COP:2.10。机组COP:2.73,系统COP:1.93。融冰时间9小时空气-载冷剂提供低温热源供能蓄能水箱融冰蓄能优点:利用昼夜温差,消耗很少电能,实现白天蓄能水箱结冰供能模式下,无结霜问题,且低温热源温度稳定白天夜晚始终提供较好的热源条件,机组维持较高的运行性能关键技术4:多能互补系统关键技术建筑能耗模拟动态优化控制建立分布式能源系统仿真平台,采用联合仿真方法,基于建筑能耗模拟软件建立建筑物理模型,基于modelica多领域仿真软件建立能源系统和优化控制模型,提高仿真研究准确--分布式能源仿真平台关键技术4:多能互补系统关键技术长寿命周期的高效发电;独立的建筑构件,节材节钱;隔热保温,满足节能墙体性能;余热利用,实现太阳能的高效利用。--建筑一体化光伏光热及其智慧供能系统关键技术4:多能互补系统关键技术系统可以实现太阳能综合利用效率达到55%以上;热电联供的费效比只有单一发电系统的一半;--建筑一体化光伏光热及其智慧供能系统关键技术4:多能互补系统关键技术光伏幕墙规模化、商业化的必经之路;可以解决目前三北地区的采暖问题(包括解决地源热泵热不平衡问题)锂电池材料技术日本领先。目前单体电池的高端市场基本为日本与韩国占领;最具实用价值的电池包技术的高端市场基本为美日韩占有;电池综合管理技术包括电管理及热管理技术,决定电池包的综合性能,也决定了电池寿命期间的综合成本,最终决定锂电池的产业化进程;国内电池业界关注的只是电池的电控部分,基本没有热管理技术,安全与性能极为堪忧。关键技术5:蓄电关键技术--锂电池技术关键技术5:蓄电关键技术--锂电池技术目前经本课题组的调查及实际测量结果表明,国内实际使用的电池箱基本没有有效的散热系统,在30°C以上的环境温度及正常使用过程的单倍电流条件下,无论是充电还是放电(正常使用)过程,电池组内电池温度都可达到55°C以上,在大量的电池组堆积(如电动大巴等)以及快速充电等条件下,电池温度很容易达到60°以上,此外电池组内各电池的温度差超过10°C以上,这是目前事故与电池性能快速衰减的重要原因,并且目前锂电池储电的成本约为2000元/kw·h,成本较高

。关键技术5:蓄电关键技术--锂电池热管理技术缩短电池循环寿命-增加成本温度过低,影响电池充电接受能力-充放电效率及过充电池热失控↓安全事故电池温度不均匀↓电池衰减、失效温度过高,降低电池性能直接影响汽车性能电池温度上升影响电池热管理极其重要电池热管理的必要性本项目基于高效热导材料--微热管阵列及其高效换热系统,开发新型锂电池综合管理系统及其电池包,低成本约为1400元/kw·h,有效解决锂电池包的散热、均温、低温加热、高等级防护以及快速充电(2C以上)等问题;可将电池温度在低能耗条件下控制在0-40°C范围,电池温差不超过5°C,消除了锂电池的高温衰减以及局部热失控;保证电池包的寿命达到10年以上(或者20万公里以上,衰减15%以内);大幅提高电池包的安全性能及改善快速充电系统。关键技术5:蓄电关键技术--锂电池热管理技术关键技术5:蓄电关键技术--锂电池热管理技术电池综合管理技术电控管理系统较为成熟热控管理BMS电池管理系统散热系统加热系统缺乏革新性技术严重制约锂电池的商业化进程关键技术5:蓄电关键技术--锂电池热管理技术应用于新型功能性热导材料平板微热管阵列超导热性,温度均匀热相应快,便于安装即可散热,也可加热成本低廉,可靠性高

锂离子电池新型电池热管理技术微热管阵列电池组1116片电池串联,取1号电池温度新型电池热管理技术关键技术5:蓄电关键技术--锂电池热管理技术测试平台电池组关键技术5:蓄电关键技术--锂电池热管理技术实验结果分析(加微热管阵列)1C充放电循环(

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