新能源及多能互補(bǔ)互補(bǔ)技術(shù)

新能源及多能互補(bǔ)互補(bǔ)技術(shù)可再生能源技術(shù)開發(fā)先進(jìn)電力電子及儲(chǔ)能技術(shù)開發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出具有全部自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效功能性熱導(dǎo)材料—微熱管陣列，高效太陽能集熱器，高效太陽能光伏熱電聯(lián)產(chǎn)組件及太陽能空氣集熱器等技術(shù)產(chǎn)品，處于國(guó)際領(lǐng)先水平。團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了高效相變蓄熱技術(shù)、新型鋰電池?zé)峁芾砑夹g(shù)及其動(dòng)力電池包等先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)；開發(fā)出智能化的多能互補(bǔ)系統(tǒng)。一、新能源發(fā)電及儲(chǔ)能技術(shù)光伏熱電聯(lián)產(chǎn)樣機(jī)太陽能熱水器樣機(jī)電蓄熱樣機(jī)煙氣余熱利用熱交換器樣機(jī)冰蓄冷水箱樣機(jī)空氣相變潛熱蓄熱裝置樣機(jī)水相變潛熱蓄熱裝置樣機(jī)真空管型太陽能空氣集熱器樣機(jī)相關(guān)樣機(jī)試制新型平板熱管（微熱管陣列）

B縱向剖面圖

A照片

高熱流密度特點(diǎn)高可靠性高承壓能力高傳輸能力均溫性平面、超薄--微熱管陣列技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)1：高效太陽能利用技術(shù)圖片1.微熱管陣列光伏電池散熱組件構(gòu)造圖片2.微熱管陣列光伏電池

散熱組件實(shí)物照片將電池的溫度控制在45℃以內(nèi)；年發(fā)電平均效率相對(duì)提高10%-30%左右；防止電池過熱、熱斑，延長(zhǎng)電池板的壽命；實(shí)現(xiàn)50-60%左右的電池板廢熱利用。開發(fā)出世界上唯一能商業(yè)化的、高可靠、長(zhǎng)壽命光伏散熱組件及熱電聯(lián)產(chǎn)組件。研發(fā)不同類型的光伏熱電聯(lián)產(chǎn)組件及熱電聯(lián)供系統(tǒng)--光伏熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)1：高效太陽能利用技術(shù)蓄能技術(shù)是分布式可再生能源系統(tǒng)中重要的調(diào)節(jié)器，無論是對(duì)電力微網(wǎng)還是主干網(wǎng)都有很大的影響。也是提高能源利用效率和保護(hù)環(huán)境的重要途徑之一。蓄熱/冷比較蓄電，具有成本低、效率高及規(guī)?；膬?yōu)勢(shì)。對(duì)于有直接熱需求的用戶，蓄熱/冷在供能、用能系統(tǒng)中不可或缺。主要應(yīng)用于太陽能熱量?jī)?chǔ)存、電力“削峰填谷”、棄風(fēng)電、工業(yè)廢熱和余熱的回收利用等領(lǐng)域。關(guān)鍵技術(shù)2：相變儲(chǔ)能（熱/冷）技術(shù)蓄熱器用熱導(dǎo)材料-平板微熱管的研發(fā)；新型相變蓄熱換熱器的傳熱特性、換熱介質(zhì)、換熱結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)阻力、制作工藝等方面的研究；高效相變蓄熱材料的開發(fā)。固-液相變儲(chǔ)能具有蓄能密度大、溫度變化小、安全可靠、容易控制等優(yōu)點(diǎn)，是目前的主要研究方向。但相變蓄熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)都低，嚴(yán)重影響其蓄放熱特性，也是制約相變蓄熱技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的主要障礙。目前主要通過盤管骨架或者微封裝的方式增加傳熱面來減少熱阻，但成本與可靠性又會(huì)成為另一個(gè)產(chǎn)業(yè)化障礙。本項(xiàng)目基于具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效熱導(dǎo)材料，改變傳統(tǒng)蓄熱器的設(shè)計(jì)理念，開發(fā)出一種新型的平板微熱管相變蓄能技術(shù)。關(guān)鍵技術(shù)2：相變儲(chǔ)能（熱/冷）技術(shù)儲(chǔ)能設(shè)備微熱管平板翅片多孔扁管取熱流體蓄熱流體--電直接加熱或水介質(zhì)蓄放熱系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)2：相變儲(chǔ)能（熱/冷）技術(shù)國(guó)際上唯一的空氣介質(zhì)蓄放熱系統(tǒng)太陽能、工業(yè)尾氣余熱回收等用于建筑采暖、工業(yè)預(yù)熱等太陽能空氣集熱工業(yè)窯爐廢熱--空氣介質(zhì)蓄放熱系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)2：相變儲(chǔ)能（熱/冷）技術(shù)我國(guó)棄風(fēng)電量現(xiàn)狀國(guó)家能源局近日公布2016年風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行情況：全年棄風(fēng)電量497億千瓦時(shí)全國(guó)棄風(fēng)較為嚴(yán)重的地區(qū)是甘肅(棄風(fēng)率43%、棄風(fēng)電量104億千瓦時(shí))、新疆(棄風(fēng)率38%、棄風(fēng)電量137億千瓦時(shí))、吉林(棄風(fēng)率30%、棄風(fēng)電量29億千瓦時(shí))內(nèi)蒙古(棄風(fēng)率21%、棄風(fēng)電量124億千瓦時(shí))。495mm(L)X250mm(W)X640mm(H)--風(fēng)電蓄熱式采暖關(guān)鍵技術(shù)2：相變儲(chǔ)能（熱/冷）技術(shù)環(huán)境效益分析截止至2012年底，北京市非集中供暖面積為144km2，若以電采暖為采暖方式，則需2.173×1010kWh電量而2016年棄風(fēng)電量4.97×1011

＞2.173×1010kWh，若以棄風(fēng)為主要電能來源，則對(duì)于北京而言，每年供暖季可節(jié)約的電能換算為標(biāo)準(zhǔn)煤耗量為1.699×1010kgce--風(fēng)電蓄熱式采暖關(guān)鍵技術(shù)2：相變儲(chǔ)能（熱/冷）技術(shù)環(huán)境效益分析1t標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒，其排放量為CO22,620kg,SO28.5kg,andNOx7.4kg。則若采用風(fēng)電蓄熱式供暖，每年供暖季可減少排放量。污染氣體CO2(kg)SO2(kg)NOx(kg)減排量4.45×10101.44×1071.26×107--風(fēng)電蓄熱式采暖關(guān)鍵技術(shù)2：相變儲(chǔ)能（熱/冷）技術(shù)--空-液換熱系統(tǒng)基于復(fù)合結(jié)構(gòu)平板微熱管陣列的高熱流密度器件針對(duì)IT設(shè)備的數(shù)據(jù)中心高發(fā)熱量和高能耗的問題，設(shè)計(jì)了基于復(fù)合結(jié)構(gòu)平板微熱管陣列的高熱流密度器件熱流調(diào)控系統(tǒng)和空-液換熱系統(tǒng)。獨(dú)特的復(fù)合毛細(xì)結(jié)構(gòu)微熱管陣列節(jié)約電力結(jié)構(gòu)緊湊關(guān)鍵技術(shù)3：熱流調(diào)控與散熱關(guān)鍵技術(shù)分體式熱管換熱器散熱系統(tǒng)室內(nèi)換熱系統(tǒng)、室外換熱系統(tǒng)、液體循環(huán)系統(tǒng)組成換熱系統(tǒng)不與室外空氣接觸，滿足IDC機(jī)房濕度、清潔度要求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況靈活布置使用室外自然冷源室內(nèi)側(cè)不同形式的微熱管陣列換熱器圖室外側(cè)不同形式的換熱器圖--數(shù)據(jù)中心分體式換熱系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)3：熱流調(diào)控與散熱關(guān)鍵技術(shù)谷電水源熱泵+地源+太陽能熱電聯(lián)供+儲(chǔ)熱/冷谷電水源熱泵+空氣能+太陽能熱電聯(lián)供+儲(chǔ)熱/冷最大限度的高效利用太陽能、空氣能；利用梯級(jí)接力模式對(duì)熱能分階段提升，保證熱機(jī)/冷機(jī)的最優(yōu)效能工作條件；由主動(dòng)式智慧分層水箱實(shí)現(xiàn)熱/冷能量的品級(jí)的優(yōu)質(zhì)利用；實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的最優(yōu)化低碳、節(jié)能與節(jié)錢（低于煤炭的運(yùn)行價(jià)格）。--多能互補(bǔ)系統(tǒng)及其智能化關(guān)鍵技術(shù)4：多能互補(bǔ)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)新型太陽能-空氣復(fù)合熱源熱泵（雙熱源復(fù)合蒸發(fā)器）熱水系統(tǒng)雙蒸發(fā)器雙熱源太陽能熱泵復(fù)合供能系統(tǒng)可部分解決三北（西北、華北、東北）地區(qū)的集中建筑采暖及生活熱水。--太陽能-熱泵復(fù)合供能技術(shù)體系關(guān)鍵技術(shù)4：多能互補(bǔ)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)--光伏光熱-空氣雙熱源復(fù)合熱泵系統(tǒng)

將太陽能與空氣源熱泵進(jìn)行有效結(jié)合，有效化霜及預(yù)防空氣源熱泵系統(tǒng)的制熱熱泵蒸發(fā)器結(jié)霜避免了能源的浪費(fèi)，提高了制熱熱泵蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度，從而實(shí)現(xiàn)太陽能的充分利用，極大地提高了空氣源熱泵的效率。復(fù)合換熱蒸發(fā)器關(guān)鍵技術(shù)4：多能互補(bǔ)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)--新型高效蓄能裝置裝置特點(diǎn)蓄熱蓄冷微通道換熱靜態(tài)蓄冰內(nèi)部融冰結(jié)構(gòu)緊湊安全可靠熱阻小效率高釋冷速率穩(wěn)定初投資小裝置優(yōu)勢(shì)關(guān)鍵技術(shù)4：多能互補(bǔ)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)4：多能互補(bǔ)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)“移峰填谷”低溫送風(fēng)雙工況機(jī)組新型高效蓄能裝置夏季運(yùn)行模式夜間蓄冰融冰供冷機(jī)組供冷聯(lián)合供冷--新型空氣源蓄能式供能系統(tǒng)（夏季工況）--新型空氣源蓄能式供能系統(tǒng)（冬季工況）冬季運(yùn)行原理圖基本組成部分：供能端系統(tǒng)、低溫水源熱泵機(jī)組、用戶末端和控制系統(tǒng)。運(yùn)行模式關(guān)鍵技術(shù)4：多能互補(bǔ)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)--新型空氣源蓄能式供能系統(tǒng)（冬季工況）蓄能水箱提供低溫?zé)嵩垂┠軝C(jī)組COP：2.80；系統(tǒng)COP：2.10。機(jī)組COP：2.73，系統(tǒng)COP：1.93。融冰時(shí)間9小時(shí)空氣-載冷劑提供低溫?zé)嵩垂┠苄钅芩淙诒钅軆?yōu)點(diǎn)：利用晝夜溫差，消耗很少電能，實(shí)現(xiàn)白天蓄能水箱結(jié)冰供能模式下，無結(jié)霜問題，且低溫?zé)嵩礈囟确€(wěn)定白天夜晚始終提供較好的熱源條件，機(jī)組維持較高的運(yùn)行性能關(guān)鍵技術(shù)4：多能互補(bǔ)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)建筑能耗模擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制建立分布式能源系統(tǒng)仿真平臺(tái)，采用聯(lián)合仿真方法，基于建筑能耗模擬軟件建立建筑物理模型，基于modelica多領(lǐng)域仿真軟件建立能源系統(tǒng)和優(yōu)化控制模型，提高仿真研究準(zhǔn)確--分布式能源仿真平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)4：多能互補(bǔ)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)長(zhǎng)壽命周期的高效發(fā)電；獨(dú)立的建筑構(gòu)件，節(jié)材節(jié)錢；隔熱保溫，滿足節(jié)能墻體性能；余熱利用，實(shí)現(xiàn)太陽能的高效利用。--建筑一體化光伏光熱及其智慧供能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)4：多能互補(bǔ)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)太陽能綜合利用效率達(dá)到55%以上；熱電聯(lián)供的費(fèi)效比只有單一發(fā)電系統(tǒng)的一半；--建筑一體化光伏光熱及其智慧供能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)4：多能互補(bǔ)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)光伏幕墻規(guī)?；?、商業(yè)化的必經(jīng)之路；可以解決目前三北地區(qū)的采暖問題（包括解決地源熱泵熱不平衡問題）鋰電池材料技術(shù)日本領(lǐng)先。目前單體電池的高端市場(chǎng)基本為日本與韓國(guó)占領(lǐng)；最具實(shí)用價(jià)值的電池包技術(shù)的高端市場(chǎng)基本為美日韓占有；電池綜合管理技術(shù)包括電管理及熱管理技術(shù)，決定電池包的綜合性能，也決定了電池壽命期間的綜合成本，最終決定鋰電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程；國(guó)內(nèi)電池業(yè)界關(guān)注的只是電池的電控部分，基本沒有熱管理技術(shù)，安全與性能極為堪憂。關(guān)鍵技術(shù)5：蓄電關(guān)鍵技術(shù)--鋰電池技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)5：蓄電關(guān)鍵技術(shù)--鋰電池技術(shù)目前經(jīng)本課題組的調(diào)查及實(shí)際測(cè)量結(jié)果表明，國(guó)內(nèi)實(shí)際使用的電池箱基本沒有有效的散熱系統(tǒng)，在30°C以上的環(huán)境溫度及正常使用過程的單倍電流條件下，無論是充電還是放電（正常使用）過程，電池組內(nèi)電池溫度都可達(dá)到55°C以上，在大量的電池組堆積（如電動(dòng)大巴等）以及快速充電等條件下，電池溫度很容易達(dá)到60°以上，此外電池組內(nèi)各電池的溫度差超過10°C以上，這是目前事故與電池性能快速衰減的重要原因，并且目前鋰電池儲(chǔ)電的成本約為2000元/kw·h,成本較高

。關(guān)鍵技術(shù)5：蓄電關(guān)鍵技術(shù)--鋰電池?zé)峁芾砑夹g(shù)縮短電池循環(huán)壽命-增加成本溫度過低，影響電池充電接受能力-充放電效率及過充電池?zé)崾Э亍踩鹿孰姵販囟炔痪鶆颉姵厮p、失效溫度過高，降低電池性能直接影響汽車性能電池溫度上升影響電池?zé)峁芾順O其重要電池?zé)峁芾淼谋匾员卷?xiàng)目基于高效熱導(dǎo)材料--微熱管陣列及其高效換熱系統(tǒng)，開發(fā)新型鋰電池綜合管理系統(tǒng)及其電池包，低成本約為1400元/kw·h，有效解決鋰電池包的散熱、均溫、低溫加熱、高等級(jí)防護(hù)以及快速充電（2C以上）等問題；可將電池溫度在低能耗條件下控制在0-40°C范圍，電池溫差不超過5°C，消除了鋰電池的高溫衰減以及局部熱失控；保證電池包的壽命達(dá)到10年以上（或者20萬公里以上，衰減15%以內(nèi)）；大幅提高電池包的安全性能及改善快速充電系統(tǒng)。關(guān)鍵技術(shù)5：蓄電關(guān)鍵技術(shù)--鋰電池?zé)峁芾砑夹g(shù)關(guān)鍵技術(shù)5：蓄電關(guān)鍵技術(shù)--鋰電池?zé)峁芾砑夹g(shù)電池綜合管理技術(shù)電控管理系統(tǒng)較為成熟熱控管理BMS電池管理系統(tǒng)散熱系統(tǒng)加熱系統(tǒng)缺乏革新性技術(shù)嚴(yán)重制約鋰電池的商業(yè)化進(jìn)程關(guān)鍵技術(shù)5：蓄電關(guān)鍵技術(shù)--鋰電池?zé)峁芾砑夹g(shù)應(yīng)用于新型功能性熱導(dǎo)材料平板微熱管陣列超導(dǎo)熱性，溫度均勻熱相應(yīng)快，便于安裝即可散熱，也可加熱成本低廉，可靠性高

鋰離子電池新型電池?zé)峁芾砑夹g(shù)微熱管陣列電池組1116片電池串聯(lián)，取1號(hào)電池溫度新型電池?zé)峁芾砑夹g(shù)關(guān)鍵技術(shù)5：蓄電關(guān)鍵技術(shù)--鋰電池?zé)峁芾砑夹g(shù)測(cè)試平臺(tái)電池組關(guān)鍵技術(shù)5：蓄電關(guān)鍵技術(shù)--鋰電池?zé)峁芾砑夹g(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析（加微熱管陣列）1C充放電循環(huán)（