【摘要】：環(huán)境保護(hù)是我國(guó)一項(xiàng)基本國(guó)策,作為保護(hù)環(huán)境的重要手段,能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整一直受到政府、研究者以及廣大民眾的關(guān)注。風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮堋⒊毕�、海洋溫差等可再生能源的開(kāi)發(fā)利用可以切實(shí)達(dá)到優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的效果,尤其是風(fēng)能和太陽(yáng)能,二者分布廣泛、儲(chǔ)量極大。綜合利用風(fēng)光能源,結(jié)合氫儲(chǔ)能規(guī)避其波動(dòng)性和隨機(jī)性導(dǎo)致的能量損失嚴(yán)重的問(wèn)題,不僅可以提升此類(lèi)清潔能源利用效率,更能拓寬其利用途徑。本文以現(xiàn)有風(fēng)光互補(bǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)研究為起點(diǎn),結(jié)合電解水制氫儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究,以河北省邯鄲市一套風(fēng)光互補(bǔ)聯(lián)合制氫系統(tǒng)為原型,根據(jù)光伏、風(fēng)電、電解水制氫以及儲(chǔ)氫單元的數(shù)學(xué)模型分別建立了對(duì)應(yīng)的產(chǎn)能/耗能單元的MATLAB/S imulink模型。將光伏和風(fēng)電模型在一定環(huán)境條件(光照輻射量、風(fēng)速、氣溫)下的模擬結(jié)果與一套風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電設(shè)備的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)比,驗(yàn)證了模擬模型中兩個(gè)發(fā)電單元的可靠性。通過(guò)設(shè)計(jì)一套微型電解水制氫實(shí)驗(yàn)和文獻(xiàn)研究驗(yàn)證了模型中電解水單元和壓縮氫氣儲(chǔ)能單元耗能的情況與預(yù)期系統(tǒng)耗能情況相似。采取正交模擬實(shí)驗(yàn)的方法,對(duì)建立的風(fēng)光互補(bǔ)聯(lián)合制氫系統(tǒng)模擬模型進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)不同組合的虛擬環(huán)境狀態(tài)下系統(tǒng)制氫速率情況進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)。選取光照總輻射量、環(huán)境溫度、風(fēng)速、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和制氫溫度五個(gè)參數(shù)對(duì)于系統(tǒng)制氫效果的影響情況進(jìn)行極差、方差分析,分析結(jié)果顯示:光照總輻射量對(duì)以邯鄲市為代表的冀中南地區(qū)內(nèi)風(fēng)光互補(bǔ)聯(lián)合制氫系統(tǒng)的制氫效率影響水平最高,其他因素的影響水平從高到低依次是:風(fēng)速、環(huán)境溫度、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和制氫溫度,可以進(jìn)一步得出結(jié)論:風(fēng)光互補(bǔ)聯(lián)合制氫系統(tǒng)在冀中南地區(qū)的利用更需要重視其對(duì)于光能的利用水平。風(fēng)光互補(bǔ)聯(lián)合制氫系統(tǒng)運(yùn)行所能產(chǎn)生的環(huán)境效益是我們對(duì)其研究的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。本文結(jié)合《在新建或現(xiàn)有可再生能源發(fā)電廠新建儲(chǔ)能電站方法學(xué)》計(jì)算了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的碳減排能力,分并析了系統(tǒng)在減少二氧化硫、氮氧化物等大氣污染物的減排能力,證明了系統(tǒng)具有優(yōu)良的環(huán)境效益和社會(huì)效益,具有開(kāi)發(fā)利用的必要性。
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM61;X82
【圖文】：

改革開(kāi)放至今，我國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，一次、二次能源消耗量也逐年增加，同時(shí)也引發(fā)了較明顯的環(huán)境問(wèn)題，為在保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)保護(hù)我們賴(lài)以生存的自然環(huán)境，我國(guó)在能源利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面做出了巨大的努力，著重體現(xiàn)在對(duì)于可再生能源的大力開(kāi)發(fā)和對(duì)不可再生能源的節(jié)約利用�？稍偕茉吹拈_(kāi)發(fā)利用對(duì)于環(huán)境保護(hù)和節(jié)能事業(yè)的貢獻(xiàn)不言而喻，但是目前我國(guó)對(duì)于可再生能源的利用程度并不高。根據(jù)《中國(guó)可再生能源展望 2017》[1]的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó) 2016 年一次能源總消費(fèi)量 43.6 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。煤炭占比 55%，石油占比 21%，天然氣占比 6%。非化石能源占比為 13%，可再生能源的占比為 11%。2016 年我國(guó)終端能源消費(fèi)總量達(dá)到 32.3 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中煤炭消費(fèi)占比達(dá)到 39%，依舊是我國(guó)終端能源消費(fèi)的主要能源品種，其它主要能源如石油、電力、天然氣的消費(fèi)占比分別為 27%、19%和 7%，可再生能源占終端能源消費(fèi)量不足 5%。上述數(shù)據(jù)研究表明，目前為止煤炭依舊是我國(guó)能源消費(fèi)的主體，同樣也說(shuō)明風(fēng)、光等可再生能源的利用尚有廣闊的發(fā)展空間。可再生能源作為自然界內(nèi)可循環(huán)再生的能源，其主要包括光能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、潮汐能、海水溫差能等等。它們一般儲(chǔ)量龐大，但由于種種原因不能得到高效、穩(wěn)定的開(kāi)發(fā)利用。

圖 1-2 光生伏特效應(yīng)發(fā)電原理圖 schematic diagram of generating v業(yè)運(yùn)營(yíng)上尚處于雛形階段，整體行業(yè)還受到了國(guó)家及地鑒 2017》[6]，我國(guó)光伏發(fā)電裝千瓦，實(shí)現(xiàn)了爆發(fā)式的增長(zhǎng)增加到 2016 年的 305 吉瓦，

（5）結(jié)合（4）中研究結(jié)果和碳減排方法學(xué) CMS-080-V01《在新建或現(xiàn)有可再生能源發(fā)電廠新建儲(chǔ)能電站方法學(xué)》，對(duì)該套風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電制氫系統(tǒng)的碳減排能力進(jìn)行計(jì)算，表明其在節(jié)能減排領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。另外通過(guò)對(duì)比系統(tǒng)后接燃料電池發(fā)電與一般燃煤發(fā)電廠在 SO2、NOx、煙塵排放方面的差異說(shuō)明其優(yōu)良的環(huán)境效益。1.4 研究方法與技術(shù)路線本文擬采用以下研究方法和技術(shù)路線對(duì)課題進(jìn)行研究：（1）采用文獻(xiàn)調(diào)研和實(shí)地調(diào)研相結(jié)合的方法，參閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解當(dāng)前的風(fēng)光互補(bǔ)制氫技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)外技術(shù)應(yīng)用情況，并結(jié)合實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作，對(duì)技術(shù)應(yīng)用情況進(jìn)行模擬，獲取數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)的完整可靠。（2）采用理論研究與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，根據(jù)對(duì)高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)、風(fēng)、光發(fā)電及控制系統(tǒng)等課題相關(guān)的理論研究，結(jié)合實(shí)際風(fēng)光互補(bǔ)制氫系統(tǒng)試驗(yàn)的情況，對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化進(jìn)行分析和討論。課題研究技術(shù)路線圖具體如下：

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2781334