基于资源评估的太阳能制氢液化输送系统研究

摘要

能源紧缺和环境恶化是现今全球各国共同面临的问题，对于快速发展中的中国，能源和环境问题尤为明显。石油，天然气等资源的紧缺，煤炭使用中带来的高污染给环境带来了巨大压力。太阳能是一种清洁的可再生的能源，它不仅可以缓解能源快速消耗的压力，而且在利用过程中也几乎不会产生污染。同时氢能作为清洁可再生的二次能源，同样具有很好的应用前景，在未来存在很大的使用空间。因此，对于太阳能制氢液化输送系统的研究是很有意义的。
　　首先研究了中国太阳能资源的分布情况，选取了哈尔滨，北京，武汉和广州四个城市，作为研究对象。太阳能资源状况是系统设计和研究的前提。通过使用 G EB A，WRDC气象站监测数据，和SolarGIS，Meteonorm模型计算数据，来完成城市间的太阳能资源评估和测算。通过数据之间的对比，保证了太阳能资源评估的准确性。结果表明，哈尔滨和北京的全年太阳能资源量高于武汉和广州。使用SolarGIS，Meteonorm模型，分析了我国22个城市的太阳能辐射状况，同时使用当地校准来修正模型数据。通过使用太阳能资源评估的结果，辅助太阳能制氢液化输送系统的设计和研究。
　　太阳能制氢液化输送系统，分为太阳能制氢系统和液化输送系统两部分。太阳能制氢系统共分为三个部分，分别是塔式太阳能热利用系统，四步热电解铜氯制氢循环，以及R123为工质的有机朗肯循环。对三个部分进行建模和耦合，分析整个太阳能制氢系统的氢产量和效率。通过使用太阳能资源评估的结果，评价我国太阳能制氢的前景，结果表明，在22个城市中，米易和昆明太阳能制氢的应用前景最好，其次是大连，安塞和齐齐哈尔。针对于氢的液化输送系统，完成了氢气液化系统的设计和模拟，同时分析了液氢在管路输送时滞止状态下的热物性参数变化。在太阳能资源评估和太阳能制氢液化输送系统方面的分析，对未来太阳能-氢能系统的应用具有指导意义。

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1绪论

1. 1研究背景

1. 2课题研究的意义

1. 3国内外研究概况

1. 4课题研究的内容

2太阳能资源的长期演变分析

2. 1数学模型及数据验证

2.2 GHI和DHI变化趋势及影响因素

2.3 SolarGIS模型的验证

2. 4数据修正及结果

2. 5本章小结

3太阳能制氢液化输送系统研究

3. 1太阳能制氢系统选型

3. 2太阳能制氢系统数学模型

3. 3结果分析

3. 4本章小结

4氢液化输送过程中的热分析

4. 1氢液化循环选型

4. 2氢液化循环的热分析

4. 3管内液氢输送过程滞止时的热物性分析

4. 4液氢管路模拟结果分析

4. 5本章小结

5总结与展望

5. 1研究总结

5. 2研究工作的展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间的科研成果