热能动力工程

作者：耿 直，段博文，王剑利，华康民

单位：郑州航空工业管理学院 航空发动机学院，河南 郑州 450046,,郑州航空工业管理学院 航空发动机学院，河南 郑州 450046,,华电郑州机械设计研究院有限公司，河南 郑州 450046,,郑州航空工业管理学院 实验室与设备管理处，河南 郑州 450046,

关键词：太阳能;地热能;风能;清洁采暖;热泵循环;多能互补

基金：河南省科技攻关资助项目（212102210009）；河南省青年人才托举工程资助项目（2022HYTP021）；河南省住房城乡建设科技计划资助项目（HNJS2022K57）；教育部教指委高等学校能源动力类教学研究与实践资助项目（NSJZW2021Y99）；河南省高等学校虚拟仿真实验教学体系建设与研究（2021SJGLX024）

为加速能源低碳转型，本文提出了一种基于太阳能、风能和地热能3类可再生能源多能互补的清洁耦合供暖方案，即在利用地热能供热的同时，将太阳能和风能联合其中实现辅助供热，从而突破太阳能与风能的不稳定性及间歇性等缺点，达到3类能源的合理配置效果。首先，在EBSILON软件中搭建了集热、储热、换热各能量转换与输运的热力模型，选定郑州典型供暖季的气象、地热等自然资源条件作为初始约束，研究了太阳能光热换热效率、供暖量及地热单元供暖输出等关键指标的变化规律。结果表明：光热转换效率集中分布在45%～60%；辐照较弱时，太阳能主要依靠储热装置放热维持机组热平衡，其最低供热谷值为27.268 kW；随着外界辐射能力的增强，系统供热量最大可达40.311 kW；在夜晚时段，地热机组供热量出力占主导，输出负荷最大达165.556 kW；相较于日照条件较好的白天，经太阳能预加热的回水温度有所升高，致使地热机组日间供热量相对减小，最小供热量为163637 kW；当地热温度梯度上升5 ℃时，该机组供热量平均增高6.548 kW；风能利用单元伴随着机组负荷与外部风资源的波动，灵活地满足后端热泵机组处电压缩机用能需求，确保用户侧供暖的长效稳定。

来源：2023年第11期

《热能动力工程》期刊编辑部

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