高溫復(fù)合相變儲熱技術(shù)及應(yīng)用
定 價：99 元
叢書名：“十四五”時期國家重點出版物出版專項規(guī)劃項目中國能源革命與先進技術(shù)叢書儲能科學(xué)與技術(shù)叢書
- 作者：鄧占鋒徐桂芝胡曉等
- 出版時間：2022/5/1
- ISBN：9787111698043
- 出 版 社：機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TK11
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本書從介紹高溫儲熱材料和高溫儲熱裝置的研究進展入手，就高溫儲熱技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和不同應(yīng)用場景的技術(shù)需求進行了簡要介紹。書中重點介紹了高溫復(fù)合相變儲熱材料，從配方設(shè)計、材料篩選、制備工藝和重要性能測試等方面進行了詳細(xì)介紹。然后面向復(fù)合相變儲熱材料應(yīng)用，重點介紹了儲熱單元模塊設(shè)計與計算方法，通過實際案例給出蓄熱體的設(shè)計方案，重點論述了高溫復(fù)合相變儲熱單元的二維和三維熱分析方法。從系統(tǒng)應(yīng)用出發(fā)，介紹了高溫儲熱系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計流程，包括儲熱單元、電加熱單元、換熱單元、循環(huán)動力單元、保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)運行控制策略以及面向電網(wǎng)輔助服務(wù)的控制技術(shù)，對于高溫儲熱系統(tǒng)的實際應(yīng)用具有較強的指導(dǎo)作用。*后，本書還給出了高溫儲熱系統(tǒng)儲熱/放熱的實際案例，簡要評估了高溫儲熱系統(tǒng)的測試性能。
本書可供從事儲熱相關(guān)專業(yè)的研究和工程技術(shù)人員參考使用，也可為儲能科學(xué)與工程專業(yè)的師生提供借鑒。
儲熱技術(shù)屬于能量型儲能技術(shù)，高溫相變儲熱技術(shù)正受到廣大學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界越來越廣泛的高度重視。
本書作者團隊從事高溫相變儲熱技術(shù)相關(guān)的研究，在相變儲熱材料配方、相變儲熱模塊規(guī)�；苽浼夹g(shù)、蓄熱體強化傳熱技術(shù)、儲熱裝置接入與控制技術(shù)、大容量高溫相變儲熱系統(tǒng)集成及應(yīng)用方面開展了大量開創(chuàng)性和引領(lǐng)性工作，積累了大量豐富的研究經(jīng)驗和實踐經(jīng)驗。
本書可供從事儲熱相關(guān)專業(yè)的研究和工程技術(shù)人員參考使用，也可為儲能科學(xué)與工程專業(yè)的師生提供借鑒。
前言
全球能源格局正在發(fā)生由依賴傳統(tǒng)化石能源向追求清潔高效能源的深刻轉(zhuǎn)變，我國能源結(jié)構(gòu)也正在經(jīng)歷前所未有的深刻調(diào)整，清潔能源尤其是可再生能源發(fā)展勢頭迅猛，在2030年前碳達峰、2060年前碳中和的時代背景之下，我國可再生能源在能源消費中的占比將不斷提高。電網(wǎng)在實時滿足波動性的用戶側(cè)負(fù)荷需求的同時，將進一步面臨更大規(guī)模光伏、風(fēng)電等波動性可再生能源的沖擊。如何進一步提升電網(wǎng)消納波動可再生能源能力，平抑電網(wǎng)峰谷需求沖擊，成為新時代電網(wǎng)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)。
儲能技術(shù)是支撐我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、大規(guī)模發(fā)展可再生能源、提高能源安全的關(guān)鍵技術(shù)之一。其中，儲熱技術(shù)屬于能量型儲能技術(shù)，能量密度高、成本低、壽命長、利用方式多樣、綜合熱利用效率高，在可再生能源消納、清潔供暖以及太陽能光熱電站儲能系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域中均可發(fā)揮重大作用。相變儲熱技術(shù)具有在相變溫度區(qū)間內(nèi)相變潛熱大、能量密度高和系統(tǒng)體積小、儲熱和釋熱溫度基本恒定等優(yōu)點，是目前研究的熱點，適用于新能源消納、集中/分布式電制熱清潔供暖、工業(yè)高品質(zhì)供熱供冷，尤其是需要對溫度進行嚴(yán)格控制、儲熱密度較高的場合。同時，可為電網(wǎng)提供需求側(cè)響應(yīng)等輔助服務(wù)。高溫相變儲熱技術(shù)受到廣大學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界越來越廣泛的重視。目前，已經(jīng)應(yīng)用于民用供熱領(lǐng)域，并逐步向更高供能需求的工業(yè)供熱領(lǐng)域拓展。
作者從2014年開始從事高溫相變儲熱技術(shù)相關(guān)的研究，在相變儲熱材料配方、相變儲熱模塊規(guī)�；苽浼夹g(shù)、蓄熱體強化傳熱技術(shù)、儲熱裝置接入與控制技術(shù)、大容量高溫相變儲熱系統(tǒng)集成及應(yīng)用方面開展了大量的開創(chuàng)性和引領(lǐng)性工作，積累了豐富的研究經(jīng)驗和大量的技術(shù)資料。本書是在作者及其所在團隊多年工作經(jīng)驗積累的基礎(chǔ)上撰寫的。
本書共分為6章。第1章從介紹高溫儲熱材料和高溫儲熱裝置的研究進展入手，就高溫儲熱技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和不同應(yīng)用場景的技術(shù)需求進行了簡要介紹。第2章從配方設(shè)計、材料篩選、制備工藝重點介紹了高溫復(fù)合相變儲熱材料。第3章介紹了高溫復(fù)合相變儲熱材料的重要性能測試。第4章重點介紹了儲熱單元模塊設(shè)計與計算方法，通過實際案例給出蓄熱體的設(shè)計方案。第5章重點論述了高溫復(fù)合相變儲熱單元的二維和三維熱分析方法。第6章從系統(tǒng)應(yīng)用出發(fā)，介紹了高溫儲熱系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計流程，包括儲熱單元、電加熱單元、換熱單元、循環(huán)動力單元、保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)運行控制策略以及面向電網(wǎng)輔助服務(wù)的控制技術(shù)。
本書在編寫過程中得到先進輸電技術(shù)國家重點實驗室的大力支持，在此深表感謝。
由于作者知識積累和學(xué)術(shù)水平有限，且隨著儲熱技術(shù)的快速發(fā)展，書中難免會出現(xiàn)不足和疏漏之處，敬請讀者給予批評指正。
作者
鄧占鋒，教授級高工，博士生導(dǎo)師，全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院電力電子研究所所長，國網(wǎng)公司專業(yè)領(lǐng)軍人才，國網(wǎng)公司新型儲能及能源轉(zhuǎn)化實驗室主任，帶領(lǐng)團隊在復(fù)合相變儲熱材料配方及制備、蓄熱體強化傳熱等技術(shù)方面開展了重點攻關(guān)。
徐桂芝，教授級高工，博士生導(dǎo)師，全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院電力電子研究所副所長，國網(wǎng)公司相變儲熱技術(shù)科技攻關(guān)團隊帶頭人， 新型儲能及能源轉(zhuǎn)化實驗室副主任，中國電機工程學(xué)會儲能專委會會員，能源行業(yè)綜合能源服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化工作組特聘委員。
胡曉，博士，全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司新型儲能技術(shù)研究室主任開發(fā)工程師、熱能存儲及轉(zhuǎn)化技術(shù)方向負(fù)責(zé)人，主要從事高溫相變儲能技術(shù)、氫能技術(shù)研究。
前言
第1章高溫儲熱的適用性及應(yīng)用場景分析
1.1研究背景
1.2高溫儲熱技術(shù)研究進展趨勢
1.2.1高溫儲熱材料研究進展趨勢
1.2.2高溫儲熱單元與裝置研究進展趨勢
1.3高溫儲熱技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及支撐政策
1.3.1高溫儲熱技術(shù)在新能源消納中的應(yīng)用
1.3.2高溫儲熱技術(shù)在電能替代中的意義
1.3.3高溫儲熱技術(shù)在清潔供暖中的應(yīng)用現(xiàn)狀
分析
1.3.4高溫儲熱技術(shù)在工業(yè)用熱中的應(yīng)用現(xiàn)狀
分析
1.3.5高溫儲熱技術(shù)在光熱技術(shù)中的應(yīng)用
1.3.6高溫儲熱技術(shù)相關(guān)支撐政策
1.4不同應(yīng)用場景對儲熱系統(tǒng)的技術(shù)需求及
經(jīng)濟性分析
1.4.1電網(wǎng)調(diào)峰、清潔電力消納中的技術(shù)需求
分析
1.4.2高溫儲熱技術(shù)在不同應(yīng)用場景中的經(jīng)濟
性分析
1.5本章小結(jié)
第2章高溫復(fù)合相變儲熱材料的配方設(shè)計、
制備及性能
2.1高溫復(fù)合相變儲熱材料影響因素分析
2.1.1相變溫度
2.1.2比熱容
2.1.3儲熱密度
2.2高溫復(fù)合相變儲熱材料配方設(shè)計原則
2.2.1相變儲熱材料
2.2.2骨架材料
2.2.3導(dǎo)熱增強材料
2.2.4化學(xué)兼容性
2.3復(fù)合相變儲熱材料的制備方法
2.3.1物理共混法
2.3.2微膠囊法
2.3.3化學(xué)合成法
2.4高溫復(fù)合相變儲熱材料的篩選
2.4.1相變儲熱材料的篩選
2.4.2骨架材料的篩選
2.4.3導(dǎo)熱增強材料的篩選
2.5氧化鎂基高溫復(fù)合相變儲熱材料的制備及性能
2.5.1配方設(shè)計
2.5.2制備工藝
2.5.3基礎(chǔ)組分配比與性能關(guān)系
2.5.4SiC比例與復(fù)合相變材料性能的關(guān)系
2.5.5復(fù)合相變儲熱材料熱物性能研究
2.6本章小結(jié)
參考文獻
目錄高溫復(fù)合相變儲熱技術(shù)及應(yīng)用第3章高溫復(fù)合相變儲熱材料性能的研究方法
3.1高溫?zé)嵛镄缘臏y定方法
3.1.1相變溫度和相變焓
3.1.2比熱容
3.1.3導(dǎo)熱系數(shù)
3.1.4熱膨脹系數(shù)
3.2高溫力學(xué)性能的測試方法
3.2.1抗壓強度
3.2.2荷重軟化溫度
3.3高溫?zé)岱�(wěn)定性的研究方法
3.3.1已有設(shè)備和測試方法
3.3.2高溫復(fù)合相變儲熱材料熱穩(wěn)定性的測定方法
3.4使用過程中對環(huán)境影響的研究方法
3.4.1耐候性
3.4.2耐候性已有的測定方法
3.4.3高溫復(fù)合相變儲熱材料耐候性的測定方法
3.5本章小結(jié)
參考文獻
第4章高溫復(fù)合相變儲熱單元的設(shè)計與計算
4.1儲熱單元概述
4.1.1技術(shù)參數(shù)與指標(biāo)
4.1.2總體方案設(shè)計
4.2儲熱單元模塊設(shè)計方法
4.2.1儲熱容量計算
4.2.2儲熱單元結(jié)構(gòu)設(shè)計
4.2.3儲熱單元保溫設(shè)計
4.3蓄熱體的設(shè)計方案
4.3.1電加熱元件的設(shè)計計算
4.3.2分離型/嵌入型蓄熱體
4.3.3蓄熱體應(yīng)用案例
4.3.4蓄熱模塊放大設(shè)計
4.4本章小結(jié)
參考文獻
第5章高溫復(fù)合相變儲熱單元的數(shù)值仿真與分析
5.1固液相變問題的解法與常見模型
5.1.1固液相變問題的解法
5.1.2顯熱容法模型數(shù)學(xué)描述
5.1.3焓法模型數(shù)學(xué)描述
5.2高溫復(fù)合相變儲熱單元的二維熱分析
5.2.1問題描述
5.2.2數(shù)學(xué)模型
5.2.3邊界條件與初始條件
5.2.4方程求解與結(jié)果分析
5.3高溫復(fù)合相變儲熱單元的三維熱分析
5.3.1問題描述
5.3.2數(shù)學(xué)模型
5.3.3邊界條件與初始條件
5.3.4方程求解與結(jié)果分析
5.4案例分析
5.4.1單通道相變磚儲熱單元仿真案例
5.4.2固體復(fù)合相變儲熱單元仿真案例
5.5本章小結(jié)
參考文獻
第6章高溫儲熱系統(tǒng)的研制與實驗研究
6.1高溫儲熱系統(tǒng)簡介
6.1.1高溫儲熱系統(tǒng)原理
6.1.2設(shè)計基本原則
6.1.3設(shè)計流程
6.2高溫儲熱系統(tǒng)的研制
6.2.1儲熱單元
6.2.2電加熱單元
6.2.3換熱單元
6.2.4循環(huán)動力單元
6.2.5保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計
6.2.6系統(tǒng)運行控制策略
6.2.7面向電網(wǎng)輔助服務(wù)的控制技術(shù)
6.3高溫儲熱系統(tǒng)的實驗
6.3.1高溫儲熱系統(tǒng)的模擬實驗系統(tǒng)
6.3.2高溫儲熱系統(tǒng)的儲熱/放熱實驗
6.3.3數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析
6.4本章小結(jié)
參考文獻
附錄
附錄A換熱介質(zhì)的熱物理性質(zhì)
附錄B物性參數(shù)計算式
附錄C換熱器傳熱系數(shù)的經(jīng)驗數(shù)值
附錄D常用保溫材料熱物理性能計算參數(shù)
附錄E中國商品電熱合金線材計算用數(shù)據(jù)表
附錄F部分建筑供熱負(fù)荷參考值
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