圆锥螺旋管腔式熔融盐吸热器热性能的数值研究

提出一个用于塔式太阳能发电系统的圆锥螺旋管式熔融盐吸热器,对其热性能进行数值研究,得到吸热器的热损失以及热效率,并将数值计算结果与美国圣地亚实验室的熔融盐子系统的实验数据进行对比。研究发现:在相同的阳光入射条件和风速条件及接近的开口尺寸和管道长度下,采用圆锥形螺旋管吸热器管道外壁面平均温度降低、吸热器效率提高。     

金建祥:国内熔融盐储能技术已趋成熟

<正>中控德令哈10 MW塔式熔融盐太阳能热发电站项目是我国首个投入运行的以熔融盐为传热和储热介质的塔式项目,也是继西班牙Gemasolar、美国Crescent Dunes之后全球第3座商业化运行的熔融盐塔式电站。该电站是浙江中控在水工质塔式太阳能热发电站的基础上改造而来的,将水工质替换为主要通过双储罐结构,以二元硝酸盐作为吸热、储热介质,利用大规模定日镜场收集太阳能,将熔融盐加热并进行储存,     

有趣的环保发电方式

潮汐发电 潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口筑一座拦水堤坝，形成水库，并在坝中或坝旁放置水轮发电机组，利用潮汐涨落时海水水位的升降，使海水通过水轮机推动水轮发电机组发电。从能量的角度说，就是利用海水的势能和动能，通过水轮发电机转化为电能。潮汐发电的优点是成本低，每度电的成本只相当于火电站的1／8。     

100MW熔融盐塔式太阳能热发电站的吸热器输出热功率与储热时长的优化研究

储热系统对非连续性的太阳能输入具有平抑作用,是塔式太阳能热发电系统的重要子系统.依托某100 MW熔融盐塔式太阳能热发电站的实际工程参数建立了计算模型,模拟分析了采用不同储热时长及吸热器输出热功率时对熔融盐塔式太阳能热发电站的初投资成本、内部收益率(IRR)和平准化度电成本(LCOE)的影响.模拟结果表明:在项目所在地...     

太阳能热发电系列文章(2)塔式与槽式太阳能热发电

塔式太阳能热发电塔式太阳能热发电系统也称集中型太阳能热发电系统。塔式太阳能热发电系统的基本形式是利用独立跟踪太阳的定日镜群,将阳光聚集到固定在塔顶部的接收器上,用以产生高温,加热工质产生过热蒸汽或高温气体,驱动汽轮机发电机组或燃气轮机发电机组发电,从而将太阳能转换为电能。     

塔式光热电站吸热器高温隔热防护装置研究

在塔式光热发电站中,太阳能吸热器是实现太阳能热发电最为关键的核心设备之一。除有效受热区域外,其上下及周边布置有高温隔热防护装置,其功能为保证吸热器内部支撑结构、系统设备或运行期间维护人员的绝对安全性,避免其受到镜场反射的溢出光斑的高温辐射。因此,高温隔热防护装置的设计、选材及结构是否合理直接关系到吸热器的安全、稳定及高效运行。     

有趣的环保发电方式

潮水发电潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口筑一座拦水堤坝,形成水库,并在坝中或坝旁放置水轮发电机组,利用潮汐涨落时海水水位的升降,使海水通过水轮机时推动水轮发电机组发电。从能量的角度说,就是利用海水的势能和动能,通过水轮发电机转化为电能。潮汐发电的优点是成本低,每度电的成本只相当于火电站的1/8。太空发电为了更直接而有效地利用太阳能,在不久的将来人类将建立太空发电厂。将超大型太阳能电池板送入环绕地球的轨道,在太空中搜集太阳能发电,然后将电力输送到地球,供日常生活使用。由于将来地球人口拥挤,无论是在太空中建立住人…     

塔式太阳能热发电站吸热器指向点动态调度和优化设计

针对塔式太阳能热发电站中的核心设备吸热器,提出一种基于遗传算法的指向点设计与优化控制策略,该策略通过将塔式太阳能热发电站指向点动态调度问题转换为遗传算法寻优问题,建模求解得到的结果在保证吸热器正常使用寿命的前提下,优化了吸热器面板上的能量分布的均匀性,在保证吸热器材料能流密度要求的情况下,有效提高了截断效率。提出以截断效率和吸热器效率整体作为优化目标的吸热器参数设计方法,将该方法成功应用到某50 MW塔式熔盐电站的吸热器参数设计中,得出该熔盐吸热器最优尺寸为:吸热器受光面积580 m~2,吸热器高16.78 m,直径11 m。所得最优尺寸参数在相同的吸热器受光面积下,综合效率可提升1.78%;在相同的直径条件下,综合效率可提升2.15%。     

聚光太阳能热发电中吸热器吸收涂层的选择

对各类聚光比的聚光太阳能热发电中的吸热器吸收涂层进行了研究,同时对耐高温太阳吸收涂层进行了高温热处理和辐射性能测试.研究表明,菲涅耳线式和抛物面槽式聚光吸热器由于聚光比较小,吸热体表面温度较低,主要采用选择性涂层以提高吸热表面温度和吸热效率;而塔式和抛物面碟式聚光吸热器由于聚光比大,吸热体表面温度较高,高温时的吸收涂层在红外波段的吸收率下降,因此主要采用高吸收率的耐高温涂料为太阳吸收涂层.     

塔式太阳能水工质吸热器性能分析

上海锅炉厂有限公司自主开发了塔式太阳能热发电吸热器性能设计程序。该程序可同时适应水工质和熔盐工质太阳能吸热器的设计计算要求。针对美国Solar Two工程吸热器,将Boeing North American,Inc.的计算结果和其试验数据与自主开发程序的计算结果进行比较,结果吻合良好。以某个塔式太阳能热发电吸热器为例,对其蒸发段和过热段的设计方案进行了详细的校核计算,重点在吸热器蒸发段的循环流量、干度、鳍端温度和鳍端温差、过热段的管子正面点温度以及吸热器的吸热效率分布等多个方面进行了分析。该校核计算的结果可为后续进行性能评价提供重要的基础数据。     

基于能量流的塔式太阳能热发电吸热器动态建模

塔式太阳能热发电空气吸热器的最大热应力与其温度变化率成正比,吸热器出口空气温度的动态特性影响塔式光热系统的功率特性。结合热电比拟理论,采用对流换热系数和Rosseland辐射传递方程描述传热过程,建立塔式太阳能热发电系统中碳化硅泡沫陶瓷吸热体的能量流模型。通过剖析空气吸热器工作过程的传热特性,得出平均能流密度、吸热体厚度、平均孔径对出口空气温度、吸热体温度的影响,为该类空气吸热器的设计提供了理论依据。     

一种多孔介质太阳能吸热器传热研究

为了研究塔式太阳能多孔介质吸热器的传热传质特性,建立吸热器稳态传热模型,选择适合多孔介质太阳能吸热器的体积对流换热系数模型,采用数值方法求解,并分别分析孔隙密度、孔隙率和入口空气速度对温度场的影响。文中技术可以为同类型太阳能吸热器的设计和改造提供参考。     

腔式太阳能高温空气吸热器传热过程数值模拟

介绍了一种应用于塔式太阳能热发电站的腔式高温空气吸热器,建立了吸热器内部空气流动及传热过程模拟数学模型,并通过数值方法,模拟了吸热器内部的空气流场和温度场。结果得知:空气进入吸热器后,沿内壁面轴向高速流动,随着深度的增加,速度越来越小,到达底部时速度最小;在压差的作用下,进入吸热器内部的空气会不断流向和冲刷针肋及壁面,而主流方向的流量不断减少;空气通过冲刷高温针肋及壁面不断吸收热量,温度不断升高;由于吸热器底部空气速度较小,对流换热系数较小和热流密度较大,因此该处温度较高,是整个吸热器的最脆弱部位;在高辐照强度情况下,虽然加大空气流量可降低吸热器壁面的温度,但由于其对流换热系数与空气流速不成正比例,壁面温度一般还会有所升高。     

两段式塔式太阳能腔式吸热器设计及性能分析

针对一种新型两段式塔式太阳能热发电的吸热器进行几何设计,建立了呈高斯分布热流密度的条件下吸热器辐射和对流换热以及流动模型,确定了吸热器I和吸热器II受热面蛇形管管道布置方式和几何尺寸,获得了吸热器内部不同位置受热面的热流密度分布情况.结合气液两相传热和流动特点确定了吸热器典型管道内部工质温度、干度、压降和沿管道流程的壁温分布规律.得出两段式塔式太阳能腔式吸热器几何结构的系统化设计流程,并对吸热器进行了热力性能分析.结果表明:两段式塔式太阳能腔式吸热器能够有效减小预热蒸发吸热器的几何尺寸,提高平均辐射热负荷的同时降低吸热器的平均温度,有效提高吸热器的热效率;多管程蛇形管道布置可使出口参数分布更加均匀,避免受热严重不均等安全问题.     

塔式外置式吸热器多区域涂层优化与性能分析

为减少塔式太阳能吸热器在高温下快速增加的辐射热损,基于聚光太阳辐射的空间分布不均匀特性,提出并优化一种在吸热器表面不同入射能流区域采用不同光谱选择性吸收涂层的多区域涂层设计方法,并与均一选择性吸收涂层和传统灰体涂层吸热器进行热损性能、全天适应性和全年性能的对比分析。结果表明：在中国帕里地区,吸热器进口温度为290 ℃、出口温度为800 ℃的条件下,多区域涂层对比传统灰体涂层和均一选择性吸收涂层吸热器在典型日12月21日中的辐射热损分别降低89.8%和75.7%,总热损分别降低63.9%和38.5%;全年光热转换效率可分别提升8.1%和2.4%。     

窗式颗粒幕吸热器腔内耦合传热机理建模研究

太阳能颗粒幕吸热器可以利用自由下落颗粒直接吸收聚集的太阳辐射能。文章基于离散相模型(DPM)和离散坐标辐射模型(DOM),在颗粒幕入口厚度为10～50 mm的5种工况下,对带有石英玻璃窗的颗粒幕吸热器进行三维数值模拟,分析了颗粒相与流场之间的气固耦合作用和颗粒辐射对吸热器整体辐射场的影响。模拟结果表明:带有石英玻璃窗的颗粒幕吸热器可以有效增加吸热器的光热转化效率、降低对流热损失和吸热器空腔内壁面再辐射热损失;在相同颗粒质量流量下,颗粒幕厚度对颗粒幕流动形态和温度分布存在不可忽略的影响;吸热器出口处颗粒的平均温度达到1 120 K以上,吸热器的光热转化效率达到0.65以上;随着颗粒幕入口厚度的增大,吸热器出口处颗粒的平均温度和吸热器的光热转化效率呈现先增大后减小的变化趋势,在颗粒幕入口厚度为30 mm时,吸热器出口处颗粒的平均温度和吸热器的光热转化效率最高,分别为1 128.5 K和0.664。     

塔式太阳能热发电吸热器技术进展

文中介绍了现有塔式太阳能热发电吸热器技术,针对不同吸热器结构和传热介质,结合国内外现有主要塔式太阳能热发电站,对吸热器性能进行比较研究。结果表明,外露管式吸热器结构简单、造价低,应用广泛;而熔盐作为传热和蓄热介质具有较好的性能,系统无压运行且能承受高热流密度,是将来的研究方向。     

塔式太阳能电站分离式吸热器热流分布与定日镜场设计研究

优化定日镜场,提高其年聚光效率是降低塔式太阳能电站投资成本的主要途径。以直接蒸汽(DSG)塔式太阳能电站的分离式吸热器为研究对象,为解决现有定日镜场设计过程复杂、耗时较长的不足,利用锥体光学法和径向间距优化法来设计定日镜场。为满足分离式吸热器蒸发段和过热段所需要的热量,采用分配、迭代计算方法得到了分离式吸热器蒸发段和过热段所对应的定日镜场。由于分离式吸热器与定日镜场之间的光热耦合方式比较复杂,因此采用计算精度较高的射线追踪法对分离式吸热器表面的热流分布进行模拟。研究结果表明:通过模拟得到的分离式吸热器所对应定日镜场的布置形式,可使该定日镜场的年聚光效率达到0.652 2,其中分离式吸热器的蒸发段和过热段分别对应了442个和182个定日镜;设计点时刻(春分12:00),分离式吸热器蒸发段和过热段接收的热量分别为35.48 MW和14.19 MW,所获得的热流分布结果可为分离式吸热器的管束布置方式和热学性能计算奠定基础。     

基于XGB算法及全天空成像仪图像的超短期DNI预测

吸热器是塔式太阳能热发电站的核心设备,但云层短时间的遮挡和离开会使吸热器接收的太阳直接辐射(DNI)发生随机波动,造成吸热器表面受热发生剧烈变化,会影响塔式太阳能热发电站的安全运行.本文提出了一种基于极值梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGB)算法及全天空成像仪图像的超短期DNI预测方法....     

高温熔盐吸热器的传热研究和系统设计

本文对非均匀辐射热流密度太阳能熔盐吸热器传热过程进行了模拟研究,得到了熔盐吸热器内部的温度、传热性能等特征参数。结果表明在轴向和径向上熔盐流体温度和管壁的温度都非常不均匀,同时其综合传热性能要高于按照Sieder-Tate公式的计算值。并对10 MW塔式太阳能热发电的熔盐吸热器进行了设计和分析。